Спосіб діагностики параметрів асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором та пристрій для його здійснення

1. Спосіб діагностики параметрів асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, який полягає в підключенні статорних обмоток до однофазної мережі промислової частоти, вимірюванні напруги, стр уму та кута зсуву між ними, в відключенні статорних обмоток від мережі в момент переходу стр уму через нуль, вимірюванні залишкової напруги після відключення, який відрізняється тим, що в момент відключення вимірюють стрибок напруги на затискачах статора і похідну струму, вираховують індуктивність розсіяння фаз двигуна, підключають статор до джерела живлення з кутом керування тиристорного регулятора a=p/3-p/2, A (54) СПОСІБ ДІАГНОСТИКИ ПАРАМЕТРІВ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З КОРОТКОЗАМКНЕНИМ РОТОРОМ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 36060 способу в тому, що визначення необхідних параметрів додатково необхідне знання індуктивного опору розсіювання статору, що визначається шляхом розбирання двигуна, виймання ротору та експериментального визначення опору. Спосіб не дає необхідних точних результатів що враховували б всі параметри схеми заміщення, враховуючи опори еквівалентні утратам в сталі ротора та статора, ефект витіснення струму в роторі. Розділення операцій по визначенню параметрів двигуна (статора за однією схемою, а ротору - за другою) робить указаний спосіб малопридатним для практичного визначення параметрів асинхронного двигуна. Наведений спосіб приймається як прототип. Задача, що вирішується запропонованим способом, передбачає спрощення виконання операцій по визначенню параметрів асинхронних короткозамкнених двигунів, підвищення достовірності та точності визначення параметрів схеми заміщення. Суть запропонованого способу визначення параметрів асинхронних двигунів передбачає наступне. Асинхронний двигун з непорушним ротором підключають до однофазного джерела промислової частоти, вимірюють напругу, стр ум та потужність, відключають джерело і в момент переходу струму через нуль вимірюють значення напруги на статорі, визначають індуктивний опір статора, підключають статор до джерела полігармонічної напруги, визначають гармонічний склад напруги та струму статора, за отриманими даними визначають параметри схеми заміщення, повторюють дослід для двох інших комбінацій включення фаз статора, розрахунковим шляхом визначають параметри фаз двигуна. Запропонований спосіб ілюстрований наступними фігурами: фіг. 1 - блок-схема пристрою для реалізації способу; фіг. 2 - діаграми послідовності операцій способу; фіг. 3 - лінійні діаграми напруги та струм у при відключенні статору; фіг. 4 - схема заміщення фази асинхронного двигуна. Суть способу полягає в наступному (фіг. 1). Статор двигуна 1 за допомогою перемикачів 2, 3, 4 підключається двома фазами (АВ; ВС; СА) через однофазний регулятор 5 з системою керування 6 до мережі змінного струму. Комутаційні апарати 7, 8 виконують функції захисної апаратури і не визначають сутність винаходу. На виході перетворювача встановлюється датчик миттєвого значення напруги 9 та миттєвого значення струму 10. Ви ходи датчиків напруги та струм у зв'язані з вимірювальними входами датчика миттєвої потужності 7. Виходи датчиків напруги, стр уму та потужності зв'язані з 1, 2 та 3 входами вимірювальне керуючого блоку 11. Керування блоком здійснюється за допомогою сигналу Fy. Вихід блоку 11 зв'язаний з системою імпульсно-фазового керування тиристорами блоку 5. За допомогою вимикачів 2, 3, 4 обирається необхідна комбінація фаз двигуна для їх живлення від однофазного джерела. Часові діаграми послідовності виконання операцій, що характеризують спосіб наведені на фіг. 2. Операція I. За допомогою комутуючи х апаратів дві фази двигуна підключаються до мережі з напругою Uс, що забезпечує протікання струму, близького до номінального. Операція ІІ. Тиристорний регулятор при U6=0 закритий. В час t1 на блок 6 подається сигнал керування який забезпечить кут вмикання тиристорів a=0. Тиристори блоку 5 повністю відкриті. За час Δt 1 повністю закінчуються електромагнітні процеси в двигуні (Δt 1=0,2-0,5 с). Операція III. При t=t2 подається команда на вимірювання параметрів сталого режиму. Необхідний час вимірювання складає 2-3 періоди змінної напруги. Вимірювання проводиться за допомогою мікропроцесорного вимірювального контролера або ЕОМ обладнаної ЦАП та АЦП. Структура комплексу, враховуючи, що комплекс являє собою типовий блок, не розглядається. Команді на вимірювання формує програмований таймер, що реалізований за допомогою блоку 11. Операція IV. Після проведення замірів подається сигнал на закривання тиристорів блоку 5. Операція V. Блок 11 видає команду на зняття керуючих імпульсів з блоку 5 та одночасне видає команду на вимірювання залишкової напруги на статорі. Розподіл операцій III та V виправдано у випадку коли потрібно підвищення точності вимірів при відключенні двигуна. Операція VI. Вмикається блок 5 з кутом відкривання тиристорів a=p/6-p/2. В цьому випадку вимірюються струм і напруга на статорі. Струм статора повинен складати 30-40% від номінального. Операція VII. Здійснюється визначення параметрів двигуна. Всі заміри за операціями III, V, VI по команді передаються до оперативної пам'яті де фіксуються та зберігаються до закінчення процедури вимірів для двох інши х включеннях фа х (ввімкнено комутаційні апарати 3 та 4 відповідно). При цьому перелічені раніше операції повторюються. Після кожного з дослідів дані запам'ятовуються. Після закінчення операції VIІ для кожної з комбінацій фаз по результатам вимірів значень U, І, Р розраховуються утрати в фазних активних опорах та фазовий кут зсуву між струмом та напругою 2 2 2 DPсм = I1abR1ab + I m abR m ab + I2 abR2 ab. Опір Rab=Ra+Rb, вимірюється перед випробуванням, Iμab - струм намагнічення двигуна; Rμab опір контуру намагнічення двигуна, що визначає утрати в сталі; R2ab, I 2ab - опір та струм роторного контуру. Індекси ''1ab'' означають належність до контуру статора, ''2аb'' - до контуру ротора, ''μab'' - до контуру намагнічення при протіканні струму через фази А і В: P j = arccos . UI Процес закривання тиристорного перетворювача ілюстровано на фіг. 3. Максимальна можлива негативна напруга при закриванні тиристорів визначається виразом U 0 = 2Uc sin j . При переході струму через нуль напруга на статорі знижується з U0 до Е21 – на величину, що дорівнює dI d L1ab 1ab = L1ab 2 I1ab sin w t = L1ab 2 I1 abw cos w t. dt dt 2 36060 Якщо за момент відліку прийняти момент переходу стр уму, через нуль, то скачок напруги на статорі буде частота напруги мережі; Хμ - індуктивний опір контуру намагнічування; Х2 - індуктивний опір розсіювання ротору; Rμv= Rμ0 ´ v1,6 - опір, еквівалентний утратам в сталі; e>0 - коефіцієнт, що враховує ефект витіснення струму в стержнях ротору і залежить від форми пазу, визначається за відомими літературними джерелами; R2 - активний опір ротору; U1v напруга v-ї гармоніки на статорі двигуна. Напруга U1v і стр ум I1v визначаються з даних вимірів U1(t) та I1(t) шля хом використання розкладення дискретних значень U1[n] та І1[n] в ряд Фур'є на заданому інтервалі. Напруга на затискачах контуру намагнічення для v-ї гармоніки має вигляд DU = U 0 - E21 = 2 I1abL1abw , де Е21 - е.р.с. що наводиться в статорних обмотках струмом ротору. Звідки визначаються індуктивності двох фаз: DU L1ab = = b1. 2 Iw Якщо таким шляхом вимірювати струми для інших комбінацій, фаз та розрахувати L1bc b2; L1ca b3 , то індуктивності фаз визнача= = ються рішенням системи L1a + L1b = b1; L1b + L1c = b2; U vm = U v - I1v Rab - I1v v X ab . Перетворюючи, отримаємо рівняння ù k é Uvm U vm ú = I + I vp = I1v , + åê a jvX 2 + R2 + R2e v ú va v =1ê jvX m + Rm v ë û де a=1,6 - показник степені. Кількість невідомих в рівнянні - чотири або п'ять (якщо враховувати витіснення струму) Хμab, Х2ab , R2ab, Rμab , eab, то необхідно отримати чотири (п'ять) рівнянь для струму І1v. Рішенням системи знаходимо параметри схеми заміщення. L1c + L1a = b3. b3 + b1 - b2 ; 2 b +b -b L1b = 2 1 3 ; 2 b3 + b2 - b1 L1c = . 2 Розрахунок інших параметрів двигуна здійснюється згідно з наведеною на фіг. 4 схемою заміщення. Індекс v означає відносну частоту напруги живлення v=fn/fc, де fn - частота гармоніки; fc L1a = Фіг. 1 3 36060 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4