Спосіб контролю якості короткозамкненої обмотки ротора і пристрій для його реалізації

1 Спосіб контролю якості короткозамкненоі обмотки ротора, при якому ротор обертають, збуд Винахід відноситься до способів і пристроїв для контролю короткозамкненої обмотки роторі» асинхронних машин і може бути використаний для контролю і діагностування цих роторів в процесі виготовлення і експлуатації електродвигунів Найбільш поширеним способом контролю якості обмотки короткозамкнених роторів є трансформаторний спосіб [1J, який покладено в основу роботи приладів трансформаторного типу При такому контролі індуктор який служить для створення магнітного поля, збуджує в стержнях короткозамкненої обмотки при обертанні ротора ЕРС, під дією якої по його обмотці протікає струм Струм що протікає по контрольованому в даний момент стержні, наводить в обмотці вимірювального датчика ЕРС, значення якої служить інформативним параметром для оцінки якості заливки даного стержня Система індуктор-ролор-датчик жують в ньому змінні магнітні потоки, виділяють вторинні магнітні потоки, викликані струмами, що наведені в обмотці ротора збуджуючими змінними магнітними потоками і протікають по стержнях короткозамхненої обмотки ротора, вимірюють ЕРС, індуковані вторинними магнітними потоками, по величині яких судять про якість короткозамкненої обмотки ротора, який відрізняється тим, що первинний збуджуючий магнітний потік концентрують в зоні контрольованого стержня і на порядок збільшують струм в ньому порівняно з його значеннями в інших стержнях до досягнення насичення замикаючого мостика над контрольованим стержнем 2 Пристрій контролю якості короткозамчненої об мотки ротора який складається з індуктора що містить магнітопровід з обмоткою збудження, вузла для кріплення і обертання ротора і вимірювального датчика, який відрізняється тим що магнітопровід індуктора виконаний у вигляді розімкненого циліндра, обмотка збудження виконана однофазною і розподіленою вздовж магнітопроводу, вимірюеальний датчик розміщений в розриві магнітопровода індуктора, а привідний двигун механічно сполучений з валом для посадки контрольованих роторів відіграє роль трансформатора При цьому контрольований стержень і решта частини клітки обмотки ротора для індуктора виступають вторинною обмоткою, а для датчика - первинною Як зазначено в [1 ], прилади, що базуються на трансформаторному способі контролю, дають хороші результати при контролі роторів з відкритими пазами Спільними ознаками для приведеного аналога способу контролю і пропонованого є використання збуджуючого індуктора а також вимірювального датчика для отримання інформативного сигналу Аналогом пропонованого пристрою' може служити пристрій, описаний в [2] Він складається з індуктора, обмотка якого живиться через регулятор напруги від джерела змінної стабілізованої напруги 220 В і датчика Обмотки індуктора і датчика намотані на магнітопроводах які розмі см О ю г** CM 27451 щєні біля поверхні досліджуваного ротора в зоні контрольованого стержня і зміщені по осі один відносно другого Інформативний сигнал з обмотки датчика після випрямлення подасться на реєструючий пристрій Спільними ознаками для приведеного аналога і пропонованого пристрою s використання для живлення індуктора однофазної змінної напруги а також конструктивне виконання датчика Недоліком аналогу є вплив висоти замикаючих мостиків над стержнями на якість контролю при перевірці короткозамкнених роторів з закритими пазами Прототипом пропонованого способу контролю є спосіб контролю якості короткозамкненої обмотки ротора [3], при якому ротор обертають, збуджують в ньому ЗМІННІ магнітні потоки, виділяють вторинні магнітні потоки, викликані струмами, що наведені є обмотці ротора збуджуючими змінними магнітними потоками і протікакль по стержнях короткозамкненої обмотки ротора, вимірюють ЕРС, індуковані вторинними магнітними потоками, по величині яких судять про якість короткозамкненої обмотки ротора Спільними ознаками для прототипу і пропонованого способу є використання збуджуючих змінних магнітних потоків (у прототипа вони пониженої частоти, у пропонованому способі промислової частоти 50 Гц), які індукують в обмотці ротора ЗМІННІ струми, з подальшим виділенням вторинних магнітних потоків від струмів що протікають в стержнях ротора, і вимірюванням індукованих ними ЕРС в обмотці датчика, по амплітуді яких судять про якість обмотки ротора Прототипом пропонованого пристрою може бути вибраний пристрій контролю якості короткозамкненої обмотки ротора [4], який складається з індуктора, що містить магнітопровід з обмоткою збудження, вузла для кріплення і обертання ротора і вимірювального датчика Загальними ознаками для пропонованого пристрою і прототипу є застосування для магнітної системи збудження частини циліндричного магнітопроводу, що частково охоплює контрольований ротор (ним може служити частина статора відповідного асинхронного двигуна), причому в прототип) магнгголроводом служить дуговий статор, а в пропонованому - весь статор, в якому виконано розрив магнітопроводу певної величини (вирізано декілька зубцевих поділок) Аналогічним чином виконаний також вимірювальний датчик, який розміщений поблизу поверхні контрольованого стержня ротора Однак індуктор, який виконаний у вигляді дугового статора, використовується одночасно і для збудження струмів в контрольованому роторі і для його обертання Це не дає можливості забез печити стабільну частоту обертання ротора, що впливає на точність контролю Крім цього, такий пристрій не забезпечує достатньої чутливості при контролі короткозамкнених роторів з закритими пазами Описані вище способи і пристрої забезпечують надійний контроль при наявності відкритих пазів на роторі V випадку закритих пазів, які часто зустрічаються у двигунах малої потужності і при випробуваннях необробпених роторів, чутливість вимірювальних датчиків сильно падає внаслідок шунтуючого вплипу замикаючих феромагнітних мостиків над пазами ротора, оскільки значна час тина магнітного потоку індуктора (системи збуд ження), а гакож вторинних магнітних потоків зами кається через мостик, що приводить з одного bo ку, до ослаблення індуктивного зв'язку контропьо ваного стержня зі збуджуючим полем і ВІДПОВІДНОГО зменшення струму в обмотці ротора, а з друюго боку - до значного зменшення величини вторинних магнітних потоків, які проходять зовні магнітопровода через магнітну систему вимі рювального давача, і відповідно інформативного сигналу у вимірювальній обмотці давача Окрім цього зміна висоти мостиків по периметру ротора значно впливає на точність контролю В основу винаходу поставлена задача створення способу контролю якості короткозамк неної обмотки ротора і пристрою для його реапізації, який би дозволив підвищити чутливість і надійність контролю обмотки, зокрема у роторів з закритими пазами, що дасть можливість проводити більш ефективний контроль як на "стадії виготовлення обмотки, так і під час експлуатації і ремонту асинхронних електродвигунів Поставлена задача розв'язується таким чи ном, що в способі контролю якості короткозамкненої обмотки ротора, при якому ротор обертають, збуджують в ньому змінні магнітні потоки, виділяють вторинні магнітні потоки, викликані струмами, що наведені в обмотці ротора збуджуючими змінними магнітними потоками і протікають по стержнях короткозамкненої обмотки ротора, вимірюють ЕРС, індуковані вторинними магнітними потоками, по величині яких судять про якість короткозамкненої обмотки ротора згідно з винаходом, первинний збуджуючий магнітний потік концентрують в зоні контрольованого стержня і на порядок збільшують струм в ньому порівняно з його значеннями в інших стержнях до досягнення насичення замикаючого мостика над контрольованим стержнем Насичення замикаючих мостиків над стержнями спричиняє посилення індуктивного зв'язку збуджуючого магнітного поля з контрольованими стержнями, зростання вторинних магнітних потоків, зчеплених з вимірювальною обмоткою, датчика і, ВІДПОВІДНО, величини інформативних сигналів При цьому також значно зменшується вплив відхилень висоти мостиків і дефектів в решті частини обмотки на результати контролю окремих стержнів Поставлена задача розв'язується також тим, що в пристрої контролю якості короткозамкненої обмотки ротора, який складається з індуктора, що містить магнітопровід з обмоткою збудження вузла для кріплення і обертання ротора і вимірювального датчика, згідно з винаходом, магнітопровід індуктора виконаний у вигляді розімкненого циліндра, обмотка збудження виконана однофазною і розподіленою вздовж магнітопроводу, вимірювальний датчик розміщений в розриві магнітопроводу індуктора, а для обертання ротора використано привідний двигун Така конструкція індуктора дає можливість досягати за допомогою відповідною числа витків обмотки І величини розриву магнітопроводу необхідну ступінь насичення замикаючих могтиків на роторі 27451 Використання привідного двигуна дозволяє забезпечити стабільну частоту обертання контрольованого ротора, що ліквідує вплив частоти обертання на величину ЕРС, індукованої вторинними магнітними потоками у вимірювальній обмотці датчика На фіг 1 зображено загальний вигляд пристрою для контролю роторів, де 1 - привідний двигун, 2 - вал для посадки контрольованих роторів, 3 - магнітопровід індуктора На фіг 2 зображено конструкцію індуктора і взаємне положення індуктора, контрольованого ротора і датчика в пристрої, а також показані сило ві лінії магнітного поля збудження (індуктора) і давача, що пояснюють принцип роботи пристрою На фіг 2 зображено під поз 4 - контрольований ротор. 5 - обмотку збудження індуктора, 6 - датчик з вимірювальною обмоткою На фіг З приведені криві розподілу магнітної індукції (В) в повітряному проміжку між індуктором і контрольованим ротором, а також розподіл струмів в стержнях ротора (1 ст) отримані теоретично і перевірені експериментально Залежності на фіг 3 представлені для моменту контролю стержня №1, коли він знаходиться під датчиком 6 (фіг 2) Крива розподілу струмів в стержнях ротора приведена для випадку ротора з бездефектними стержнями При наявності дефектів у стержні №1 амплітуда стругу в ньому буде зменшуватися пропорційно до збільшення опору стержня Пропонований спосіб контролю короткозамкнених роторів з закритими пазами полягає у тому, що досліджуваний ротор 4 обертають за допомогою привідного двигуна 1, індуктором 3 збуджжують в роторі 4 ЗМІННІ магнітні потоки (первинні), здійснюють концентрацію струму в контрольованому стержні і первинного магнітного потоку в зоні контролю, насичують феромагнітний мостик над контрольованим стержнем ротора, виділяють вторинні магнітні потоки розсіювання, викликані протіканням струму в контрольованому стержні, і вимірюють ЕРС, наведену у вимірювальній обмотці датчика 6 вторинними магнітними потоками, по величині якої судять про якість короткозамкненої обмотки ротора Пристрій, який реалізує запропонований спосіб контролю, складається з привідного редуктора двигуна 1, механічно сполученого з валом 2 для посадки контрольованих роторів (фіг 1), системи збудження, яка містить кільцевий розімкнений магжтопровід 3 прямокутного поперечного перерізу, виконаний з феромагнітного матеріалу, і обмотку збудження 5, всередині якої розміщений контрольований ротор 4 Датчик 6 знаходиться біля циліндрично» поверхні ротора над контрольованим стержнем в області розриву магнітопровода Обмотка збудження 5 намотана довкола магнітопровода і розподілена по його довжині, причому зі сторони контрольованого ротора вона укладена в пазах на внутрішній циліндричній поверхні магнітопровода Величина розриву в мзгнітопроводі системи збудження вибрана приблизно рівного двом зубцевим поділкам ротора і залежить від величини скосу пазів на роторі і необхідної сіупені насичення мостика над контрольованим стержнем ротора При живленні обмотки збудження 5 від джерела однофазної змінної напруги виникає змінний магнітний потік який проходить по кільцевому осердю магнітопроводз індуктора 3 повітряному проміжку між індуктором і ротором і осердю контрольованого ротора 4 (на фіг 2 напрям струмів в обмотці збудження індуктора г силових піній магнітного попя вибрані для певного моменту часу) При цьому величина магнітної індукції в повітряному проміжку між індуктором 3 і ротором 4 посередині магнітопроводу, тобто з протилежного боку від розриву магнітопровода, дорівнює нулю При переміщенні від середини магнітопровода З по копу ротора магнітна індукція зростає і приймає максимальне значення на краях розриву (фіг 3) Струм в стержнях контрольованого ротора 4 також розподілений нерівномірно по колу магнітопроаода f має змінну фазу вздовж цієї координати Струм приймає максимальне значення в стержнях в зоні розриву, тобто витісняється в область розриву магнітопровода 3 (фіг 3) При максимальному значенні індукції в щшині на краях розриву магнітопровода 3 і струмів в стержнях ротора 4, розміщених в зоні розриву магнітопровода індуктора 3, мостик над контрольованим стержнем насичується і вторинні потоки, зв'язані з вимірювальною обмоткою датчика б, і інформативний сигнал в ній приймають максимальне значення За один оберт контрольованого ротора 4, який приводиться в рух двигуном 1, послідовно всі стержні КЗ обмотки ротора 3 проходять під вимірювальним датчиком 6, після чого двигун 1 зупиняють і проводять зміну ротора З Таким чином, внаслідок концентрації магнітного поля а зоні контролю і електричного струму в контрольованому стержні, насичують мостик над контрольованим стержнем, при цьому значно зростають вторинні потоки розсіювання, зв'язані з датчиком 6, з відповідно зменшується вплив мостика і зміни його висоти, а також дефектів Е решті частини обмотки на інформативний сигнал датчика 6 В результаті це приводить до суттєвого збільшення рівня інформативного сигналу, підвищення його чутливості до дефектів в контрольованому стержні і зменшення впливу шкідливих факторів на результати контролю 27451 2 f •—ч \ \ ~ A Л тягнута ФІГ. 1 Фіг. 2 В. ГА ~ о — о — о—о—о— < )—о—О—О—О—О — О—О—О—О •5 f6 i7 m fO 20 2f 22 Sb 2k 25 26 27 28 1 1 З А Фіг. З Тираж 50 екз Відкрите акцтонерне товариство «Патент» Україна, 88000 м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 )— Ol Н f2 /З ££