Спосіб діагностики пресування шихтованого осердя магнітопроводу електричної машини

Спосіб діагностики пресування шихтованого осердя магнітопроводу електричної машини, який полягає в тому, що встановлюють датчики індукції магнітного поля в магнітопроводі, вимірюють індукцію і за значенням індукції визначають стан пресування магнітопроводу, який відрізняється тим, що датчики встановлюють в тангенціальному напрямку і за зміною просторових гармонійних складових розкладу в ряд функції індукції магнітного поля визначають стан локального пресування магнітопроводу. В.Ш. (13) 41119 (11) UA зусилля пресовки на підставі залежності зміни магнітних характеристик від зусилля пресовки. Однак даний спосіб характеризується недостатньою точністю при встановленні одного - двох датчиків, для точної діагностики вимагається встановлення великої кількості датчиків, що зменшує надійність самої електричної машини. Не визначає даний спосіб локальну розпресовку (розпушовку) в магнітопроводі. Він визначає або суцільну розпресовку, або розпушовку в області установки датчика. Практично не можна отримати і в подальшому використати залежності зміни характеристик від зусиль пресовки з урахуванням того, що характеристики, в свою чергу, залежать від режимів експлуатації. Задачею винаходу є створення такого способу діагностики стану пресовки шихтованого осердя магнітопроводу електричної машини, при якому шляхом використання просторового гармонійного аналізу кривої магнітної індукції підвищується точність та ефективність діагностики, реалізується можливість діагностувати до цього часу не діагностований вид пошкодження - локальну розпресовку, коли виникає розпушовка листів в окремій невеликій зоні. Поставлена задача досягається тим, що встановлюють датчики магнітної індукції в магнітопроводі в тангенціальному напрямку, вимірюють величину магнітної індукції в зоні осердя, проводять гармонійний аналіз просторової кривої індукції магнітного поля і по його зміні робиться висновок щодо стану локальної пресовки шихтованого магнітопровода. (19) Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний при контролі та діагностиці стану пресовки листів шихтованих осердь магнітопроводів електричних машин в умовах їх експлуатації. Відомий спосіб визначення стану шихтованих магнітопроводів електричних машин за допомогою спеціальних ножів [1], який полягає у введенні ножа між листами пакету, що контролюється. При цьому його лезо не повинно входити в активне залізо більш, ніж на 4 мм. Однак при введенні ножа відбувається руйнування міжлистової ізоляції, що може призвести до замикання сусідніх листів пакету, спричинивши небажані перегріви в цьому місці внаслідок виникнення вихрових струмів. До того ж глибина введення ножа, яка показує наявність розпресовки, залежить також і від зусилля, з яким вводиться ніж і яке важко контролювати вручну. Тому цей спосіб контролю не є точним. Обмежене використання цього способу зумовлене ще й тим, що він може бути застосований тільки при ремонті з вийманням ротора. Такі ремонти проходять раз у 2-3 роки, що значно знижує надійність цього методу, бо за цей час розпресовка може не тільки початись, але й спричинити значні ушкодження. Перспективними є способи електромагнітної діагностики, як, наприклад, відомий спосіб діагностики пресовки шихтованого осердя магнітопроводу [3], що вибраний за прототип, який включає вимірювання магнітних характеристик у зоні, що діагностується, за допомогою датчиків і визначення А ____________________ 41119 Досягнення нового технічного рішення полягає в тому, що вимірюється індукція магнітного поля в реперних точках магнітопроводу, проводиться гармонійний аналіз просторової кривої магнітної індукції, знаходиться чутлива діагностична ознака - коефіцієнт спотворення кривої магнітної індукції і за цією діагностичною ознакою визначається стан пресовки магнітопровода. На основі вищевикладеного можна зробити висновок, що сукупність істотних ознак, запропонованих у формулі винаходу, є необхідною і достатньою для досягнення нового технічного результату. Сутність способу діагностики пресовки шихтованого осердя магнітопроводу полягає в наступному. Відомо, що функція розподілу електромагнітного поля в крайніх пакетах осердя статора потужних турбогенераторів є періодичною в тангенціальному напрямку в певний момент часу і для різних областей осердя по-різному наближається до синусоїдальної функції [2]. Отже, індукція магнітного поля в тангенціальному напрямку не є строго синусоїдальною функцією, а має вищі гармонійні складові, причому ближче до розточки статора вищі просторові гармоніки зростають. Вагові показники несинусоїдальності магнітної індукції залежать тільки від конструкції пакетів осердя ста тора та розподілу обмотки. Проте це справедливо для нормального стану пресовки магнітопровода статора. Локальні розпушовки пресованого магнітопровода статора, інші локальні механічні дефекти конструкції концевої зони призводять до появи нових просторових гармонік та до зростання існуючих. Це дає можливість на основі гармонійного аналізу індукції магнітного поля діагностувати в процесі роботи турбогенератора явище, яке найважче контролювати - локальні розпушовки осердя статора. Встановлюючи в тангенціальному напрямку датчики магнітного поля та контролюючи індукцію поля, можна на основі гармонійного аналізу діагностувати появу на шляху замикання магнітного потоку локальних механічних зміщень, зокрема, розпушовок. Пропонується така мінімальна кількість датчиків магнітного поля, встановлених в реперних точках, дані вимірювань яких дозволяють з достатньою точністю визначати стан пресовки осердя і можливі локальні розпушовки в місцях, де не проводяться вимірювання. В табл. 1 представлено дані вимірювання діючих значень індукції магнітного поля B(k) (Тл) для восьми датчиків для запресованого пакету (варіант 1) та для різних варіантів розпресовки пакету (варіанти 2-7). Таблиця 1 № варіанту Порядковий номер датчика, k 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0,025 0,022 0,015 0,0056 -0,0058 -0,016 -0,022 -0,0254 2 0,029 0,021 0,014 0,0048 -0,0056 -0,015 -0,023 -0,0274 3 0,029 0,020 0,014 0,0048 -0,0053 -0,0147 -0,021 -0,0239 4 0,028 0,020 0,014 0,0048 -0,0053 -0,015 -0,022 -0,0307 5 0,027 0,021 0,0145 0,0053 -0,0053 -0,0147 -0,0211 -0,0259 6 0,026 0,021 0,014 0,0051 -0,0053 -0,0145 -0,0198 -0,0264 7 0,026 0,02 0,0135 0,0046 -0,0043 -0,014 -0,0211 -0,023 Дані вимірювань показують, що відома діагностична ознака - значення аксіальної складової індукції - змінюється при наявності дефекту (розпушовки), але чутлива тільки тоді, коли дефект розвивається в місці установки датчика. дукції. Індукція магнітного поля представлялась у вигляді ¥ p p В(х) = å an cos n + bn sin n x, t t n=0 На рис. 1 приведені експериментальні криві індукції для перших трьох варіантів. Видно, що індукція вздовж пакету малозамітно змінюється для різних варіантів стану пресованого пакету. Тому для всіх варіантів проводився гармонійний аналіз просторової кривої магнітної ін де 2t - лінійний розмір, який відповідає періоду функції Н. В табл. 2 приведені дані для гармонійного аналізу кривих індукції - перші п'ять гармонік індукції. Вибір системи координат обумовив малі значення bn, тому вони не приводяться. Таблиця 2 Коефіцієнти розкладу в ряд Варіанти розпресовки 1 2 3 4 5 6 7 ао 0,0017 0,0015 0,002 0,0012 0,001 0,0013 0,0019 а1 0,027 0,0273 0,0262 0,0273 0,025 0,0256 0,0264 а2 0,0034 0,004 0,0047 0,003 0,003 0,0029 0,0038 2 41119 Продовження табл. 2 Варіанти розпресовки Коефіцієнти розкладу в ряд 1 2 3 4 5 6 7 а3 0,0034 0,0053 0,005 0,0057 0,0026 0,0028 0,0045 а4 0,0033 0,0044 0,0049 0,0039 0,0033 0,0034 0,0039 а5 0,0037 0,0049 0,005 0,0053 0,0028 0,0032 0,0046 Аналіз показує, що просторовий розподіл структури електромагнітного поля в залежності від варіантів розпушовки змінюється. Перша гармоніка більш чітко визначає ступінь пресовки осердя. В результаті проведених досліджень розроблено дуже чутливу діагностичну ознаку - коефіцієнт спотворення кривої магнітної індукції Q, який знаходиться по формулі ¥ ( 2 2 å an +b n Q= n= 2 a2 +b 2 1 1 ) . Значення коефіцієнта спотворень в залежності від ступені розпресовки приведені в табл. 3. Таблиця 3 Діагн. ознака Bapiaнт розпресовки 1 Q 2 3 4 5 6 7 0,0685 0,118 0,14 0,117 0,102 0,096 0,1 Дані показують, що ця діагностична ознака є досить чутливою і дозволяє здійснювати достовірну діагностику стану пресовки шихтованих магнітопроводів. Література 1. Справочник по ремонту турбогенераторов. /Под ред. П.И.Устинова. -М.Энергия, 1978. 2. Титко А.И. Электромагнитное экранирование незамкнутыми структурами в электрических машинах. К.: Наукова думка, 1994. - 302с. 3. Способ диагностики прессовки шихтованного сердечника магнитопровода. Счастливый Г. Г., Федоренко Г. М., Смородин В. И. и др., АС СССР №974509. БИ №42, 1981 г. 3 41119 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4