SU1250998A1 - Способ контрол неравномерности воздушного зазора асинхронного двигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области испытани  асинхронных двигателей. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности. Способ заключаетс  в подключении двигател  на многофазное напр жение, создании дополнительной несимметрии магнитного пол  в воздушном зазоре, в плавном увеличении электромагнитного момента путем изменени  переменного напр жени  на обмотке статора и в изменении 9 момент трогани  ротора параметров двигател , зависимых от неравномерности зазора. Дополнительно в способе несимметрию магнитного пол  в зазоре создают, путем подключени  одной из фаз двигател  на посто нное напр жение,а переменное напр жение подключают к двум другим фазам двигател  при отключенном и включенном посто нном напр жении, а о неравномерности воздушного зазора суд т по относительным изменени м электрических информативных параметров в момент трогани  ротора при отключенном и включенном посто нном напр жении, причем зависимость указанных параметром от эксцентриситета устанавливают заранее, 5 ил. i (Л С ГС СП о ;о со 00

Description

Изобре.те ие относитс  к области испытани  асинхронных двигателей, в частности определени  неравномерности воздушного зазора косвенным путем , и может быть использовано дл  диагностировани  состо ни  по,диипни ков асинхронных двигателей в процессе эксплуатации, так как при износе подшипников всегда по вл етс  неравномерность воздушного зазора (радиальный зазор  вл етс  основным диагностическим параметром дл  подшипников , характеризующим их техническое состо ние).

Цель изобретени  - повышение чувствительности способа контрол  неравномерности воздушного зазора, 1

На фиг. 1 показана электрическа 

схема реализации пре;тлагаемого способа дл  трехфазного асинхронного двигател  с соединением статорных обмоток в звезду с нейтральным проводом (трехфазное симметричное напр жение питани  подключено к двум любым фазам двигател  и нейтральном проводу, посто нное напр жение - к третьей незадействованной фазе дви- гатеп  и нейтральному проводу); на фиг. 2 и 3 - электрические схемы реализации предлагаемого способа при подключении к однофазной tern (на фиг. 2 статорные обмотки соединены в звезду, на фиг. 3 - в открытый трехугольник; посто нное напр жение подключено к незадействованной фазе двигател )j на фиг„ 4 - электрическа  схема реапизадин предлагаемого способа дл  трехфазны асинхронных двигателей с соединение статорных обмоток в открытый треугольник при питании от трехфазного источника питани ; па фиг, 5 -- тран форматорно-выпр мительный блок дл  обеспечени  автономности питани  устройства (.исключени  источника посто нного тока).

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в следующем

Напр жение трогани  двигател  тем выше, чем больше механический момент сопротивлени  двигател , обусловленный силами трени  в двигателе . Момент .трени  М KN (где К коэффитдиент трени  качени  N - сила нормального давлени  в подшипниках , определ ема  действием силы одностороннего магнитного прит жени  и весом ротора)в Сила односто

5

0

5

0

5

0

S

0

5

роннего маг нитного прит жени , увеличива  давление на опоры (подшипники ) , увеличивает механический момент сопротивлени  двигател  (тормозной момент).

При неравномерном воздушном зазоре минимальное напр жение питани  асинхронного двигател , при котором двигатель достигает полной частоты вращени , больше, чем при равномер- ном, С возрастанием степени неравномерности воздушного зазора увеличиваетс  и напр жение трогани .

Однако напр жение питани , необходимое дл  трогани  ротора двигател , достаточно мало ,02 U, (где U| - номинальное напр жение) , При сально пониженном подводимом напр жении будет небольшим и значение магнитной индукции в воздушном зазоре двигател , а поэтому будет незначительной сила одностороннего магнитного прит жени .

Сила одностороннего магнитного прит жени  Р дл  машин переменного тока определ етс  следующей формулой;

Р, 0,5 lo lTDa 1 а (5/0,5)4. X EdB/dH,(1)

L - относительный эксцентриситет;

магнитна  индукци  в воздушном зазоре;

внутренний диаметр и длина пакета ротора, коэффициент Картера, напр женность магнитного пол .

Сила одностороннего магнитного прит жени  в двигателе возникает только с по влением неравномерности воздушного зазора (эксцентриситета) и  вл етс  функцией эксцентриситета ротора. Следовательно, сила одностороннего магнитного прит жени   вл етс  надеж {ым информативным параметром , по которому можно судить о степени неравномерности воздушного зазора двигател . Установлено, что при значени х эксцентриситета, не пре- вьш1ающих 0,2, она почти линейно зависит от эксцентриситета ротора. Да- .ке при незначительном эксцентриситете ротора можно получить сущест- венное увеличение момента сопротивлени  двигател  в результате увеличени  магнитной индукции в воздушном зазоре двигател , от которой, как

где

В Da ta Кз - Н

видно из формулы (1), зависит сила одностороннего магнитного прит же-i ни .

При осуществлении контрол  степени неравномерности воздушного зазора асинхронного двигател  согласно предлагаемому способу магнитное поле в двигателе возбуждаетс  посто нным током. Весь ток при этом  вл етс  намагничивающим, так как ротор до начала трогани  неподвижен поэтому ЭДС в его обмотке не индуктируетс  и размагничивающего действи  со стороны обмотки ротора не возникает. Дл  возбуждени  требуемо го магнитного пол  одну из фаз обмоки статора подключают к источнику посто нного тока.

Дл  доведени  двигател  до трогани  используютс  две другие фазы оЪмо ки статора, дп  чего их подключают к источнику трехфазного переменного тока так, чтобы приложенные к ним напр жени  были сдвинуты по фазе друг относительно друга, что  вл етс  необходимым условием дл  создани  начального вращающего момента. При раЪоте от однофазного источника энергии такой сдвиг по фазе достигаетс  например, включением последовательно с одной из фаз обмотки статора конденсатора . Напр жение-источника переменного тока при этом может быть минимальным, так как значение магнитной индукции в воздушном зазоре дви- гател , необходимое дЛ  достижени  наибольшей чувствительности способа контрол , создаетс  посто нным током Так как ротор двигател  непосредственно до начала т.рогани  неподвижен, то тормозной момент при подключении асинхронного двигател  к источнику посто нного тока не возникает, т.е. динамическое торможение отсутствует.

Дл  доведени  двигател  до ни  либо плавно увеличиваетс  напр жение , подводимое от источника пере-; менного тока, либо уменьшаетс  сопротивление , включаемое в разрыв одно- го из линейных проводов, соедин ющих обмотку статора с источником переменного тока. Включение в разрыв одного из проводов, подвод шдх электрическое питание к статорным обмоткам, достаточно большого сопротивлени  почти эквивалентно обрьшу этого провода. Известно, что трехфазный асинхронный двигатель при отключении одной из

5 250998 фаз

10

20

30

jj

0 5

0

начальный момент не развивает вследствие равенства токов и магнитных потоков пр мой и обратной последовательности фаз. При этом двигатель не может тронутьс  с места даже при малом тормозном моменте на его валу и достаточно большом подводимом напр жении. До трогани  двигатель можно довести путем уменьшени  этого сопротивлени . При этом вращающий момент двигател  увеличиваетс  и, когда он возрастет до значени , достаточного дл  преодолени  механического момента сопротивлени  -двигател  начинаетс  трогание ротора с места,

При контроле магнитного пол  в воздушном зазоре асинхронного двигател  посто нным током и осуществлении его троганн  путем подключени  на значительно пониженное напр жение переменного тока исключаетс  возможный недопустимый перегрев двигател  .за врем  контрол .

Режим, при котором к обмоткам статора асинхронного короткозамкнутого двигател  подводитс  напр жение, а ротор его неподвижен,  вл етс  дл  ;двигател  коротким замыканием. С него всегда начинаетс  пуск двигател , а начальный ток при пуске двигател   вл етс  дл  него током короткого замыкани . При номинальном подведенном напр жении начальный (пусковой) ток асинхронных коротко- замкнутых двигателей может в 5-7 и более раз превьш ать номинальный ток. Б то же врем  намагничивающа  составл юща  в токе статора I , значительно меньше номинального значени  тока. Дл  асинхронных машин при номинальном подведенном напр жении она составл ет (0,25-0,6) l, , (где 1„ - номинальный ток статора). Осп

новна  часть магнитодвижущей силы - . обмотки статора идет на компенсацию размагничивающего действи  магнито- . движущей силы, создаваемой током в обмотке ротора 1.

При больших кратност х тока потери энергии на активных сопротивлени х обмоток статора и ротора привод т к интенсивному нагреву двигател . Из-за кратковременности пус ка нагрев обычно не превьш1ает до- пустимого, но оставл ть двигатель продолжительное врем  под повьщ1ен- ным переменным напр жением и при не

подвижном роторе нельз  во избежание чрезмерного нагревани  и повреждени  изол ции обмоток. При пониженном напр жении такой перегрев исключаетс  и врем  контрол  не ограничиваетс  что с оздает более удобные услови  дл  осуществлени  контрол .

О неравномерности воздушного зазора двигател  суд т по относительным изменени м информативных электрических параметров в момент трога- ни  при возбз денин в этом зазоре магнитного пол  посто нным током и при его отсутствии. В качестве таких параметров служат необходимые дл  начала трогани  значени  подводимого к обмотке статора напр жени  переменного тока, сопротивлени , включае мого в разрыв одного из указанных вьппе линейных проводов, или измен ющиес  при изменении этих величин другие электрические величины, например , ток.

Оценка степени нерав 1омёрности воздушного зазора согласно предлагаемому способу производитс  путем сравнени  данных, которые получены :з процессе контрол , т.е. при одних и тех же подшипниках и когда Количество смазки, ее физико-химическое состо ние, степень загр знени  и р д других факторов, от которых также за зисит момент сопротивлени  двигател  .не успевают изменитьс  в св зи с относительно небольшой продолжительностью процесса контрол  и поэтому не внос т дополнительной погрешности. I Это Существенно повышает достовер- , ность получаемых результатов контрол . Сравниваютс  данные, которые получены при наличии возбуждени  и его

отключени , когда составл юща  в моменте сопротивлени  М ,обусловлен- на  силой одностороннего магнитного прит жени  и поэтому непосредственно св занна  со степенью неравномерности воздушного зазора двигател , становитс  незначительной.

Дл  осуществлени  функций контрол  основное магнитное поле в воздушном зазоре асинхронного двигател  воздуждаетс  посто нным током и одновременно двигатель доводитс  до трогани  путем питани  его переменным током при значительно пониженном , напр жении, ( 15-20 В при и„

0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

200 в). При этом одна из фаз обмотки статора подключаетс  к источнику :посто нного тока, а две другие - к источнику трехфазного или однофазного переменного тока так, чтобы приложенные к ним напр жени  были сдвинуты по фазе друг относительно друга.

Неравномерность воздушного зазора двигател  определ етс  по степени отличи  значени  информативных электрических параметров в момент трогани  в случае доведени  двигател  до трогани  при наличии возбуждени  посто нным током и когда это возбуждение отключено. Во всех случа х проводимое напр жение переменного тока должно быть таким, чтобы ток в обмотках двигател  не превышал номинального значени , т.е. менее (0,2-0,3)U. Посто нный ток при контроле дл  исключени  перегрева двигател  .за врем  контрол  нецелесообразно увеличивать более чем (1,1-1,25) и„.

Проводились проверки изменени  неравномерности воздушного зазора авиационного асинхронного двигател  МГТ-750К2. Технологи  контрол  неравномерности воздушного зазора асинх- ронньсх двигателей заключалась в про- ведении поочередно двух операций. Трехфазный источник переменного напр жени  номинальной частоты подвели к двум выводам фазной обмотки и нейтральному проводу, причем величину подводимого напр жени  увеличивали от нул  до напр жени  троганн  с помощью трансформатора напр жени . Затем двигатель включили по схеме, показанной на фиг. 1, и увели- чили величину переменного трезфазно- го напр жени  до U/p . О степени не- равномерности воздушного зазора сут дили по степени отличи  напр жени  трогани  или токов в фазах при про- ведении этих двух операций.

В соответствии с формулой (1) сила одностороннего магнитного прит жени  при одном и том же эксцентриситете зависит от квадрата индукции в воздушном зазоре двигател  - (квадрата напр жени ).. В такой же степени зависит от напр жени  и приращение момента сопротивлени  М . При трогании вращающий момент двигател  Mg равен моменту сопротивлени  М .

. 71

Чувствительность способа опреде- л Ietc  производной

g -

лм лТ

Поэтому она при данном приращении эксцентриситета возрастает в такой же степени, как и приращение момента сопротивлени  М. Повышение чувствительности предлагаемого способа позволило судить о реальном эксцентриситете ротора даже при незначительном его изменении в процессе эксплуатации ( е 5-10%), что особенно важно дл  авиационных . асинхронных двигателей, которые имеют небольшой воздушный зазор.

Использование предлагаемого способа контрол  неравномерности воздушного зазора асинхронных двигателей не требует внесени  каких-либо изменений в сушествующую конструкцию двигател  и осуществл етс  без демонтажа двигател  с объекта установки . Возможность исключени  регул тора с плавным регулированием подводимого ко всем фазам двигател  напр жени  позвол ет упростить и снизить стоимость устройства при реализации способа. Это достигаетс  доведением двигател  до трогани  путем уменьшени  регулируемого сопротивлени , включенного в разрыв одного из проводов, подвод щих электрическое переменное напр жение питани к статорным обмоткам.

Применение способа улучшает услови  дл  перевода технического обслуживани  и ремонта асинхронных двигателей на более прогрессивную технологию - на обслуживание по состо  1-шю, а также дает возможность осу-

9988

ществл ть прогнозирование веро тности отказа двигателей, св занного с износом подшипников, привод  цего к по влению эксцентриситета ротора,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ контрол  неравномерности воздушного зазора асинхронного двигател  с трехфазной обмоткой на статоре , заключающийс  в подключении двигател  на многофазное напр жение, создании дополнительной несимметрии магнитного пол  в воздушном зазоре

   щ  увеличени  сил одностороннего т - же1Ш , плавном увеличении электромагнитного момента путем изменени  переменного .напр жени  на обмотке статора и изменении в момент трогани  ротора с места параметров двигател , зависимых от неравномерности зазора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности способа контрол , дополнительную несимметрию магнитного поли в воздушном зазоре создают путем подключени  одной из фаз двигател  на посто нное напр жение, а переменное напр жение подключают к двум

   другим фазам двигател , при этом измер ют параметры - ток и напр жение переменного тока, , характеризующие неравномерность воздушного зазора при отключенном и включенном посто н- ном напр жении, а о неравномерности воздушного зазора суд т по относительным изменени м электрических информативных параметров в момент трогани  при отключенном и включенном посто нном напр жении, причем зависимость указанных параметров от эксцентриситета устанавливают заранее.

   Фиг

   //v

   -Xi.

   ФигЗ

   фиг А

   Редактор ЛИчелинска 

   (pus. 5

   Составитель В.Никаноров

   Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко,

   Заказ 4406/42

   Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4