Устройство для косвенного контроля неравномерности воздушного зазора электрической машины

Устройство для косвенного контроля неравномерности воздушного зазора электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„.БО„„А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(5Р G 01 R 31 34

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3496617/24-07 (22) 01.10.82 (46) 30.12.83 ° Бюл. В 48 .(72) Е.И. Малыхин, И.Э. Скрыпин, С.Н. Тихонравов и В,Б. Финкельщтейн .- (53) 621.313(088.8) (56) 1. Патент ФРГ В 1488879, кл. Н 02 К 7/06 i 1966.

2, Авторское свидетельство СССР

В 542409, кл. Н 02 К 15/00, 1974.

3. Techn. Mitt MG TeIefunken, В 3-4. BerIin, 1969, в. 243-246.

4. Авторское, свидетельство СССР.

В 741380, кл. Н 02 К 15/16, 1978.

5. Авторское свидетельство СССР ,В 813603, кл. Н 02 К 15/16, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВОЭДУШНОГО

ЭАЭОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МИНИНЫ с зубчатым ротором и трехфазиой Ьбмоткой в виде звезды на статоре, содержащее трехфазный источник питания, стабилизатор, блок коммутации фаз статор=ных обмотокр блок фильтров, настроенных на частоту зубцовой гармоники, схему возведения в квадрат, сумма-. тор-накопитель, блок сравнения с элементом задания напряжения уставки, программный блок в виде узлов временного управления, управления блоком ксммутации фаз и сумматоромнакопителем, блок запоминания и первый индикатор контроля, при.этом вход блока коммутации подключен к трехфазному нсточнийу питания, один иэ. его выходов снабжен клеммами для подключения к статорной обмотке испытуемой машины, а другой выход под.ключен к последовательно соединенным блоку фильтров, схеме возведения в квадрат, сумматору-накопителю и блоку сравнения, один из выходов программного блока соединен с управляющим входом блока коммутации, а другой— с управляющим входом сумматора-накопителя, выход блока сравнения соединен с первым индикатором контроля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Neo< с целью пввышения точности, оно снабжено преобразователем аналог - pg г код, блоком регулирования однофаэного напряжения и вторьм индикатором контролиз, блок коммутации снабжен дополнительным входом для сое- . динения через однофазный стабилизатор и блок регулирования однофазного р напряжения с выводами двух фаз источ ника питания, преобразователь аналог - код включен между блоком фильт ров и схемой возведения в квадрат, а блок запоминания подсоединен к выходу сумматора- накопителя и снабае8 управляющим входом, при этом один из входбв второго индикатора подключен к выходу сумматора-накопителя, а другой — к выходу блока заломинания.

1064249

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам, и может быть исполь-. зовано для косвенного контроля неравномерности и прогнозирования технического состояния воздушного за- 5 бора асинхронных электродвигателей с зубчатым ротором и трехфазной обмоткой в виде звезды на. статоре.

Известно устройство для контроля воздушного зазора электрической ма- 10, мины,.состоящее из двух концентрических контактных деталей., одна нз которых размещена на роторе, а другая - на статоре, На одной нз этих деталей имеется электроизоляционный слой с пониженной механической прочностью. При перемецении ротора электрической машины в радиальном направлении появляется контакт между указанными деталями, что приводит либо к срабатыванию сигнализации, либо к отключению электрической машины от сети (1), Недостатком данного устройства является невозможность автоматизации контроля неравномерности воздушного зазора электрических машин в условиях поточньго производства,так

Известно устройство для контроля неравномерности воздушного зазора, содержацее четыре измерительных каI тушки для улавливания сигналов всего спектра частот магнитного поля в зазоре, расположенные в пазах статора, 65 как оно предполагает введение внутрь машины дополнительных элементов.

Причем надежность контроля в этом случае зависит от точности установки этих элементов, которая может уменьшаться под воздействием вибрации.

Известно устройство для косвенно- З5

ro контроля неравномерности воздушного зазора асинхронного электродвигателя, содержацее блок питания, счетчик времени, испытуемый асинхроннЫй электродвигатель, блок изме- 40 рения пускового тока и блок сравнения, причем,на испытуемый электродвигатель и на счетчик времени подается пониженное и стабилизированное напряжение от блока питания, а током испытуемого электродвигателя питается блок измерения пускового тока. Сигналы от счетчика времени и от блока измерения пускового тока поступают на входы блока сравнения, Неравномерность воздушного зазора определяют по величине времени разгона f2) .

Укаэанное устройство характеризуется невысокой точностью, так как на время разгона, кроме величины неравномерности воздушного зазора, влияет качество смазки и степень перекоса подшипниковых щитов. промежуточные трансформаторы для усиления сигналов, измерительных катушек, фильтры верхних частот для отделения сигнала поля пазов от остального спектра частот сигналов магнитного поля, блоки сравнения, состояцие из выпрямителей высокочастотных сигналов полей пазов, схем вычитания и суммирования сигналов от диаметрально расПоложенных индуктивных катушек и схем деления разности сигналов с диаметрально расположенных индуктивных катушек на сигнал индуктивной катуШки, индикаторы,фиксирующие величину неравномерности воздушного зазора машины во.время ее работы, блок предупредительной сигнализации о наличии, предельного эксцентриситета и блок ограничения для автоматического отключения машины

1 при превышении величины неравномерности воздушного нормативного значения (3) .

Недостатком такого устройства является невозможность автоматизации процесса контроля и отбраковки электрических вращающихся машин с завышенной неравномерностью. воздушного зазора в условиях поточного производства из-sa необходимости введения в пазы статора измерительных катушек..

Известно устройство для косвенного контроля неравпомерности воздушного зазора электрической машины с зубчатым ротором и трехфазной обмоткой на статоре, содержащее блок питания, блок коммутации фаз статорной обмотки, блок фильтров, настроенных на частоту зубцовой гармоники, схему возведения в квадрат, блок запоминания, сумматор, блок сравнения и индикатор контроля j4) .

Недостаток устройства обусловлен малой производительностью при контроле в условиях поточного производства.

Известно также устройство для косвенного контроля неравномерности воздушного зазора электрической маши» ны с зубчатым ротором и трехфазной обмоткой н виде збезды на статоре, содержацее трехфазный источник питания, стабилизатор, блок коммутации фаз статорных обмоток, блок фильтров, настроенных На частоту зубцовой гармоники, схему возведения в квадрат, сумматор-накьпитель, блок сравнения с элементом задания напряжения уставки, программный блок в виде узлов временного управления, управления блоком коммутации фаз и сумматором-накопителем блок запоминания и индикатор контроля, при этом вход блока коммутации подключен к трехфазному источнику питания, один из выходов снабжен клеммами для подключения к статорной обмотке испытуе1064,249 мой машины, а другой выход подключен к последовательно соединенным блоку: фильтров, схеме возведения в квадрат, вать и длительно хранить значение абсолютной величины неравномерности воздушного зазора, так как информативный сигнал с выхода сумматора сразу поступает в блок сравнения, выход которого сигнализирует только о превышении некоторого допустимого уровня.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

35 поставленная цель достигается.тем, 40 что устройство для -косвенного койтроля неравномерности воздушного за« эора электрической машины с зубчатьм ротором и трехфаэиой обмоткой в виде звезды на статоре, содержащее трех= фаэный источник питания, стабилиэФтор, блок коммутации фаэ статорных обмоток, блок фильтров, настроенных

45 на частоту зубцовой гармоники, схему возведения в квадрат, сумматор-накопитель, блок сравнения с элементом задания напряжения уставки, програм-, мный блок в виде узлов временного управления, управления блоком коммутации фаз и сумматором-накопителем, блок запоминания и первый индикатор контроля, при этом вход блока коймутации подключен к трехфазному истом нику питания, один из его выходов снабжен клеммами для подключения к статорной обмотке испытуемой машины а другой выход подключен к последовательно соединенным. блоку фильтров, схеме возведения в квадрат, сумма-, тору-накопителю и блоку сравнения, один иэ выходов программного блока

65 сумматору-накопителю и блоку сравнения один иэ выходов программного

5 блока соединен с управлякщим входом . блока коммутации, а другой — с управляющим входом сумматора-накойителяр выход блока сравнени соеди, нен с индикатором контроля 5, НЕдостатком известного устройстйа является снижение точности контроля при,возможных колебаниях питающего напряжения, а также несимметрии фаэных напряжений трехфазной сети, так как амплитуды зубцовых гармоник, !5 снятых последовательно с каждой отключенной фазы обмотки статора электродвигателя, зависят от:величины напряжения двухфазного питания. наилучшие результаты при реализа- 20 ции контроля устройством получаются при питании машины пониженным напряжением. Следовательно, для питания устройства необходимо наличие громоздкого трехфазного трансформатора 5 или потенциал-регулятора, что услож-. няет процесс контроля.

Кроме того, устройство не позволяет оценивать, автоматически запйсысоединен с управляющим входом блока коммутации, а другой — с управляющим входом сумматора-накопителя, выход блока сравнения соединен с пЕрвым индикатором контроля,.снабжено преобразователем аналог — код, блоком регулирования однофазного напряжения и вторым индикатором контроля, блок коммутации снабжен дополнительным входом для соединения через однофаэный стабилизатор и блок регулирования однофазного напряжения с выводами двух фаз источника питания, преобразователь аналог .- код включен между блоком фильтров и схемой возведения в квадрат, а блок запоминания подсоединен к выходу сумматора-накопителя и снабжен управляющим входом, при этом один Hs входов второго индикатора подключен к выходу сумматоранакопителя, а другой - к выходу блока запоминания.

На чертеже представлена блок-cxe" ма предлагаемого устройства.

На схеме обозначены клеммы 1 - 3 трех фаз сети трехфазного напряжения источник 4 трехфазного напряжения (сеть), блок 5 регулирования величины напряжения для обеспечения необходимого двухфазного питания ис-, пытуемой электрической машины в режиме отключения фазы, стабилизатор б, блок 7 коммутации фаз статорных обмоток, блок 8 фильтров, настроенных на частоту эубцовой гармоники, преобразователь 9 аналог - код, схема 10 возведения в квадрат, выводные концы 11 - 13 трех фаэ обмотки статора, испытуемая электрическая машина 14, программный блок 15, коор- динирующий действия всего .устройства,узел 1б управления блоком коммутаций, узел 17 временного управления программного блока 15, узел 18 управления сумматором-накопителем 19, управляющий вход 20 блока запоминания для многократного считывания информации, блок 21 запоминания для аэтоматической записи, длительного хранения и многократного воспроизведения результатов контроля, блок 22 сравнения, элемент 23 задания лорогов сравнения, первый, индикатор 24 контроля для отражения результатов сравнения измерительного значения с заданным пороговым уровнем и второй индикатор 25 контроля для отражения абсолютной величины неравномерности воздушного зазора.

Устройство работает следующим образом

В качестве измеряемого параметра, по изменению которого судят о техническом состоянии воздушного зазора исйытуемой машины, выбирается сумма квадратов .электродвижущих сил зубцовой гармоники, измеренных в однофаэном режиме при последователь1064249 ном отключении каждой из трех фаэ статорной обмотки. Однако при откорм чении каждой фазы две другие получают питание от одних и тех же двух фаз трехфазной сети, что исключает влияние на результат контроля возможной несимметрии трехфазной сети.

Кроме того, питание машины 14 в процессе измерения от одних и тех же двух фаз позволяет упростить и по- высить технологичность процесса . l0 контроля, так как задача понижения и стабилизации однофаэного напряжения решается значительно проще,чем трехфазного.

Контроль неравномерности воздушного зазора производится .одновремен-, но с проверкой работоспособности электрической машины на холостом ходу °

Выводные концы 11 - 13 статорных обмоток испытуемой электрической машины 14 подключаются к соответствующим выходам блока 7 коммутации фаэ статорных обмоток и по команде иэ программного блока 15 (от узла 17 временного управления через узел 16 управления блоком коммутации) посредством исполнительных элементов блока 7 коммутации фаз статорных обмоток (например, контактов магнитных пускателей) на обмотки электрической машины 14 подается номинальное-трехфаэное напряжение от клемм 1 — 3 трех фаэ источника 4. Электродвигатель 14 приходит во вращение на холостом ходу. Затем по команде от уэ- 35 ла 17 временного управления через узел 16 управления блоком коммутации программного блока 15 исполнительные элементы блока 7 коммутации отключают от питания первую фазу статор- 40 ной обмотки электрической машины 14, а выводные концы 12 и 13 второй и третьей фазы статорной обмотки переключаются на питание однофазным пониженным стабильньм напряжением с вы- 45 хода стабилизатора 6. Это однофаэное. напряжение берется от двух фаз сети (например, с клемм 2 и 3), понижается в блоке 5 регулирования величины напряжения и стабилизируется50 в блоке 6. Электрическая. машина 14 продолжает )работать в двухфазном ре жиме с отключенной от питайия первой

: фазой статорной обмотки, и блок 8 фильтров, настроенных на частоту эубцовой гармоники, подключается через блок 7 коммутации к клеммам 1 и 2 первой и второй фаз статорной обмотки.

Выходной сигнал блока 8 фильтров, пройдя через преобразователь 9 аналог 60 код, рвозводится в квадрат схемой 10 и фиксируется в сумматоре-накопителе 19, Затем по команде иэ программного блока 15 вход блока 8 фильтров отклю-,65 чается от выводных концов 11 и 12 первой и второй фаз с аторной обмотки, выходы стабилизатора 6 отключаются от выводных концов 12 и 13 второй и третьей фаз и подключаются к выводным концам 11 и 13 первой и третьей фаз, после чего вход блока

8 фильтров подключается к выводным концам 12 и 13 второй и третьей фаз.

Происходит выделение сигнала зубцовой частоты при отключении второй фазы обмотки статора.

При этом электрическая машина 14 продолжает работать, получая на первую и третью фазы обмотки стато- ра однофазное напряжение, взятое в от тех же самых двух клемм 2 и 3 источника 4 трехфазного напряжения

4 (сети), пониженное в блоке 5 регулирования величины напряжения и стабилизированное в.блоке 6.

Сигнал с выхода блока 8 фильтров, пройдя через преобразователь 9 аналог — код, возводится в квадрат схемой 10 н поступает в сумматорнакопитель 19, где складывается с уже имеющимся там значением квадрата амплитуды зубцовой гармоники, выделенным при отключении первой фазы обмотки статора. После фиксации полученной суммы в сумматоре-накопителе 19 по команде иэ программного блока 15 вход блока 8 фильтров отключается от выводных концов 12 и 13 второй и третьей фаз обмотки. статора, выходы стабилизатора 6 отключаются от выводных концов. 11 и 13 первой и третьей фаз и переключаются на выводные концы 11 и 12 первой и второй фаз, после чего вход блока фильтров подключается к выводным концам 1 3 и ll третьей и первой фаз обмотки статора. Происходит выделение сигнала зубцовой частоты при отключении третьей фазы обмотки статора. При этом электрическая машина

14 работает, получая на первую и вторую фазы статорнбй обмотки сднофазное питание от тех же двух выхо- дов 2 и.3 сети 4 трехфазного напряжения, которое понижается в блоке 5 регулирования величины напряжения и стабилизируется в блоке 6.

Сигнал с выхода блока 8 Фильтров, пройдя через преобразователь 9 аналог — код возводится в квадрат схемой 10 и поступает в сумйатор- на-копитель 19, где складывается с имеющимся там значением суммы квадратов амплитуд эубцовой частоты от первых двух измерений.

Затем по команде от узла 17 временного программного блока !5 через узел 18 управления сумматором-нако- . пителем выходной сигнал сумматоранакопителя 19, представляющий сумму квадратов амплитуд зубцовой гармоники, снятых при последовательном

10642 отключении каждой из трех фаз статор.ной обмотки при питании двух других фаз от одного и того же пониженного однофазного стабилизированного напряжения, подается на вход блока 22 сравнения, на второй индикатор 25 контроля и на вход блока 21 запоми-. нания. При этом второй индикатор 25 контроля в течение нескольких секунд отражает информацию об абсолютном значении неравномерности воздушного зазора испытуемой электрической машины для непосредственного визуального восприятия Блок 21 запоминания автоматически записывает и длительно хранит эту информацию, что . 15 позволяет многократно воспроизводить ее на втором индикаторе 25 контро ля при воздействии на управляющий вход 20 блока запоминания.

В блоке 22 сравнения выходная . 2О величина сумматора-накопителя 19 сравнивается с пороговым значением, поступающим в блок 22 сравнения от.: .элемента 23 задания порогов сравнения. 25

Укаэанное пороговое значение соответствует максимально:.допустимой неравномерности воздушного зазора для данного типа электродвигателей. По- этому если измеренная величина суь » мы квадратов амплитуд зубцовой гармоники /(выходное значений сумматораиакопителя 19,} превьзаает допустимый пороговый уровень, то блок 22 сравнения выдает сигнал на первый индикатор 24 контроля и испытуемая электрическая машина 14 признается негодной.

После окончания цикла контроля по команде иэ программного блока 15 ао тояние, а обмотки испытуемой электрической машины 14 отключаются от питания.

Прн питании электрической машины .в режиме измерения от одних н тех же двух фаз трехфазного источника повышается точность контроля в результате исключения отрицательного влияния на результат возможной несимметрии фаз и колебания напряжения трехфазной сети. Кроме того, при использовании предлагаемого устройства процесс контроля упрощается благода ря исключению громоздких трехфазных трансформаторов и стабилизаторов.

Трехфазная сеть необходима в предла-. гаемом устройстве только для начального разгона электродвигателя, а все три измерения проводятся при питании от одного и того же стабильного пониженного однофазного напряжения.

Применение предлагаемого .устройства обеспечивает также сокращение времени на контроль одной электрической машины вследствие иключения из цик:ла контроля операции восстановления трехфазного режима питания после .снятия сигнала с одной отключенной фазы и перед отключением следувщей и дает возможность прогнозировать работоспособность электрических .машин по критерию неравномерности воздушного зазора, для чего электрическая машина подвергается периодичес:кому контролю с регистрацией абсолютного значения неравномерности воздушного зазора. Неравномерность воздушного зазора, возникнув однаж- .ды, ие остается постоянной и прогрессирует по мере эксплуатации машиные

Таким образом, по изменению в процессе работы измеряемого абсолют- ного значения неравномерности воз- душного зазора можно судить о дальнейшем техническом состоянии данной электрической машины.

1064249

Составитель B. Никаноров

Редактор A. Огар Техред Л.Микеш Корректор Q, Билак

Эаказ 10527/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретенйй и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаУшскаЯ наб., д. 4/5 филиал IIIIII Патент ., г. Ужгород, ул. Проектная, 4