Электромагнитные способы определения эксцентриситета и несимметрии короткозамкнутой клетки ротора асинхронных двигателей

• Автор: Сурков, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Содержание

Введение

1 Состояние исследуемого вопроса по литературным источникам

1.1 Магни тное поле в воздушном зазоре асинхронного двигателя при эксцентриситете ротора и несимметрии обмотки ротора

1.1.1 Магнитное поле при эксцентриситете ротора

1.1.2 Магнитное поле при несимметрии обмотки ротора

1.2 Существующие способы диагностики эксцентриситета ротора асинхронных двигателей и несимметрии обмотки ротора

1.3 Выводы. Постановка задач исследования

2 Магнитное поле в воздушном зазоре асинхронной машины

2.1 Магнитное поле при равномерном воздушном зазоре

2.1.1 Магнитная проводимость воздушного зазора
2.1.2 Магнитодвижущая сила обмоток статора и ротора
2.1.3 Магнитное поле в воздушном зазоре
2.2 Магнитное поле при эксцентриситете
2.2.1 Воздушный зазор при статическом и динамическом эксцентриситете ротора
2.2.2 Проводимость воздушного зазора при статическом эксцентриситете
2.2.3 Проводимость воздушного зазора при динамическом эксцентриситете
2.2.4 Магнитная проводимость воздушного зазора при статическом и динамическом эксцентриситете
2.2.5 Магнитодвижущая сила обмоток при эксцентриситете
2.2.6 Поле в воздушном зазоре при эксцентриситете
2.3 Токи статора и ротора при несимметрии короткозамкнутой клетки ротора
2.4 Факторы, влияющие на величину гармоник поля
2.4.1 Вытеснение магнитного потока по толщине листа стали
2.4.2 Глубина проникновения поля в шихтованный магнитопровод
2.4.3 Затухание гармоник поля в воздушном зазоре
2.4.4 Влияние точности определения скоса пазов
2.5 Выводы
3 Модернизированные способы диагностики эксцентриситета и повреждений короткозамкнутой клетки ротора
3.1 Диагностика эксцентриситета с помощью измерительных катушек
3.1.1 Коэффициент распределения измерительной катушки по ширине
паза
3.2 Диагностика эксцентриситета по величине потенциала нейтральной точки
3.2.1 Расчет потенциала нейтральной точки обмотки статора
3.2.2 ЭДС обмотки статора от гармоник поля дробного порядка
3.2.2 Экспериментальная проверка способа
3.3 Описание программы расчета гармонического состава поля в воздушном зазоре и ЭДС измерительных катушек
3.4 Диагностика повреждений обмотки ротора
3.5 Экспериментальное определение тарировочных функций. Описание экспериментальной установки
4 Устройства для диагностики эксцентриситета
4.1 Устройство для диагностики эксцентриситета по величине потенциала нейтральной точки обмотки статора
4.2 Устройство на базе заложенных измерительных катушек
Заключение
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Введение

При изготовлении и эксплуатации асинхронных двигателей (АД) возникают отклонения параметров двигателя от номинальных значений. Эти отклонения могут быть вызваны как износом во время эксплуатации, неправильными режимами эксплуатации, так и технологическими погрешностями изготовления двигателя.
Одной из возможных неисправностей АД является эксцентриситет ротора. Под эксцентриситетом понимается смещение оси внешней цилиндрической поверхности ротора относительно оси внутренней цилиндрической поверхности статора - возникает неравномерность воздушного зазора. Различают два вида эксцентриситета:
-статический — смещение оси вращения ротора относительно оси внутренней поверхности статора;
— динамический - смещение оси внешней поверхности ротора относительно оси его вращения.
В общем случае неравномерность воздушного зазора возникает от наличия пазов в магнитопроводах и от несоосности внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора. В дальнейшем в данной работе, если не указано другое, термин «неравномерность воздушного зазора» будет применяться для обозначения несоосности статора и ротора.
В простейшем случае смещение оси ротора может происходить параллельно оси внутренней поверхности статора, а в более сложном случае -происходит перекос оси ротора относительно оси статора. В данной работе рассматривается эксцентриситет при параллельном смещении оси статора и ротора. Если не учитывать зубчатость магнитопроводов («гладкий» зазор), то при статическом эксцентриситете форма воздушного зазорам (ВЗ) остается постоянной в пространстве и времени, при динамическом эксцентриситете форма ВЗ остается постоянной и вращается в пространстве. При наличии обоих видов эксцентриситета форма ВЗ изменяется. В большинстве случаев

Ле0+ ЁАсо &кл{ср-(рЕ)

Е
1 + Е Е лм *=1со8(-11+п-л <р - (ре)
к:1= п:=-°о
1+ Е Е Лг2я.2 (/сг2 + п:2 ){ср -(р£)+ к~П
(2.22)
к, 2=1 и-2=-°о
Первый сомножитель в формуле (2.22) определяет абсолютную удельную проводимость эквивалентного ВЗ (дк8) при эксцентриситете ротора. Второй и третий сомножители представляют собой относительные величины зубцовых гармоник ПВЗ (соответственно от зубчатости статора и ротора).
2.2.3 Проводимость воздушного зазора при динамическом эксцентриситете
В самом простом случае динамический эксцентриситет появляется при параллельном смещении оси внешней поверхности ротора относительно оси его вращения, при этом поверхность ротора остается цилиндрической.
В дальнейшем будем рассматривать динамический эксцентриситет цилиндрического ротора при параллельном смещении оси поверхности ротора относительно оси вращения ротора. При таком рассмотрении форма ВЗ остается такой же, как при статическом эксцентриситете, но положение минимального ВЗ изменяется и определяется частотой вращения ротора. Динамический эксцентриситет а' может существовать параллельно со статическим эксцентриситетом е
На практике динамический эксцентриситет имеет небольшие значения и обусловлен технологическими погрешностями при изготовлении ротора. Кроме того, если внешняя поверхность ротора протачивается после заливки обмотки, величина динамического эксцентриситета определяется только не-