SU780103A1 - Method of securing electric machine stator to the base - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к способам опре-делени  одностороннего магнитного т жени  электрической машины. Известны способы экспериментального определени  одностороннего магнитного т жени  электрической машины , при осуществлении которых необ ходимо разбирать машину. При снимают подшипниковые щиты, статор и ротор устанавливают друг относительно другав приспособлении с эк .сцентрисйтетом величины и направлени , причем один из них (статор или ротор) закрепл ют в при способлении через тарированные иэт мерители, например упругие элементы с тензодатчиками. С помощью указанных средств при включении машины определ ют величину взаимного магнитного притйжени  ротора и стато .ра, направлени  действи  которого заранее известно Ij . Недостаток указанного способа сложность реализации. Известен также способ измерени  вектора одностороннего магнитного т жени  электрической мдшииы, преимущественно с жестким ротором, посредством измерени  векторов радиальных усилий на подшипниках ротора в рабочем режиме и в обеспеченном состо нии при одной и той же частоте вращени , и последунхцего нахождени  вектора магнитного т жени  как разности измеренных векторов 2 . Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостаток указанного способа мала  точность, определ ема  тем, что вектор магнитного т жени  св зан во многих случа х с угловым положением ротора, а последнее в известном способе не фиксируетс . Цель изобретени  - повышение точности . Дл  реализации поставленной цели измер ют угловое положение ротора, а измерение векторов радиальных усилий в двух указанных режимах работы электрической машины производ т при одном и том же угловом положении ротора. . На фиг.1 изображена электрическа  машина со встроенными измерител ми рсщиальиых усилий на подшипниках ротора; на фиг.2 измерител ми радиаЛЬных усилий встроены в прилегаю- адие к подшипникам упругие, элементы; на фиг.3 схематически показан ротор; с действующими на него одностороннйм магнитным т жением Т, направленным под углом oi к весу 13ротора, усилием неуравновешенности Н массы ротОра , направленным под. углом /Ь , и.. 1радиг.льиой силой R немагнитной природы , направленной в сторону веса ритора.- :,-- -. .;-: Вал 1 жёсткого ротора 2 установлен «а ПоДптпниках 3, размещенных в Щитах 4 статора 5..На наружных кольцах б:подшипников, йсцользующихс  в качестве упругих элементов, установленытензодатчики 7, с по- / мощью которых -Определ ют величину и направление радиальных рейдсций опор ротора.. . The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for determining the one-sided magnetic pull of an electric machine. Methods are known for experimentally determining the one-sided magnetic hitch of an electric machine, in the implementation of which it is necessary to disassemble the machine. When the bearing shields are removed, the stator and the rotor are mounted relative to each other by means of magnitude and direction, with one of them (the stator or the rotor) being secured by means of tared gauges, for example, elastic elements with strain gages. Using these means, when switching on the machine, the magnitude of the mutual magnetic pull of the rotor and the stat, whose action direction is known in advance, Ij is determined. The disadvantage of this method is the complexity of the implementation. There is also known a method for measuring the vector of one-sided magnetic coupling of an electric medium, mainly with a rigid rotor, by measuring the radial force vectors on the rotor bearings in the operating mode and in the secured state at the same rotational frequency, and subsequently finding the magnetic gravity vector as the difference measured vectors 2. This technical solution is closest to the invention according to the technical essence and the achieved result. The disadvantage of this method is low accuracy, determined by the fact that the magnetic gravity vector is associated in many cases with the angular position of the rotor, and the latter is not fixed in the known method. The purpose of the invention is to improve accuracy. To achieve this goal, the angular position of the rotor is measured, and the radial force vectors in the two indicated modes of operation of the electric machine are measured at the same angular position of the rotor. . Figure 1 shows an electric machine with built-in gauges of axial forces on the rotor bearings; in FIG. 2, the radial force meters are built into the elastic elements adjacent to the bearings; figure 3 schematically shows the rotor; with a one-sided magnetic thrust T acting on it, directed at an angle oi to the weight of 13 rotors, an unbalance force H of the rotor mass, directed below. angle / b, and .. 1 is a radiator with the force R of a nonmagnetic nature directed towards the rhetor's weight. -:, - -. .; -: The shaft 1 of the rigid rotor 2 is mounted on the gears 3 placed in the 4 shields of the stator 5..The outer rings of the b: bearings used as elastic elements are installed by the strain sensors 7, with which / or-Determine the value and direction of radial raid supports rotor ...

--, -,

Могут быть также использованы . устройства с тензодатчиками 7,. встраиваемыми в прилегающие к подшипни- . кам 3 упругие элементы 8(фиг. 2). Возможно применение и пьезоэлементов/ устанавливаемых на опорах ротора 2. Тарировку измерителей целесообразно. проводить в собранной машине, например- , по известному весу ротора 2 и навескам к нему, устанавливаемых на концах вала -1 или Замен ющих их э лементах, а также с помощью динамометров , закрепл емых на концах вала 1, что позвол ет создавать на роторе 2 необходимые радиальные усили  как согласно, так и встречно весу ротора 2.Can also be used. devices with strain gauges 7 ,. built in adjacent to the bearings -. cam 3 elastic elements 8 (Fig. 2). It is possible to use piezoelectric elements / mounted on the rotor 2 supports. Calibration of the meters is reasonable. to carry out in the assembled machine, for example, by the known weight of the rotor 2 and its weights mounted on the ends of the shaft -1 or Replacing elements, as well as by means of dynamometers attached to the ends of the shaft 1, which allows to create on the rotor 2 required radial forces both according to and counter to the weight of the rotor 2.

Qnoco6 реализуетс  следующей совокупностью операций. .Qnoco6 is implemented by the following set of operations. .

Дл  определени  вектора одностороннего магиитного т жени  электрической машины, измер ют векторы радиальных усилий на подшипниках3 ротора 2 с помощью св занных с ними тензодатчиков 7. Измерени  провод т в собранной машине, наход т векторы . радиальных усилий на подшипниках в за(данном рабочем режиме, при фиксируют соответствующее угловое положение ротора 2, например с помощью Датчиков угла индукционного или емкостного типа.В данном режиме . на роторе 2- и его подшипники 3 помимо одМ остороннёго магнитного т жени  действует радиальна  составл 1аца  сиЯ немагнитной природы от веса ротора 2, его неуравновешенности , неточностей центровки соедин емых валов и других причин. Векторы радиальных усилий на подшипниках 3 измер ют и в обесточенном состо нии машины, (отключено возбужд1ение, токова  нагрузка статора) непосред ственно после выхода ее из указанного рабочего режима и затухани  электромагнитных процессов при час бтё- йращёнй  и угловом полож тнии ротора 2 рабочего режима. В оёесточеннОм состо нии машины при указанных услови х на ротор 2 и его подшипники 3 действуют лишь силы немагнитной природы, причем их радиальна  составл юща  равна по величине и направлению радиальной составл ющейTo determine the vector of one-sided magnetization of an electric machine, the radial force vectors on the bearings 3 of the rotor 2 are measured using strain gauges 7 associated with them. Measurements are made in the assembled machine, vectors are found. radial forces on the bearings in a given position (this operating mode, the corresponding angular position of the rotor 2 is fixed, for example, using induction or capacitive angle sensors. In this mode, the radial 2 on the rotor 2 and its bearings 3 also has a radial 1a is of a non-magnetic nature due to the weight of the rotor 2, its imbalance, inaccuracies in the alignment of the connected shafts, and other factors. The radial force vectors on the bearings 3 are also measured in the de-energized state of the machine (the exciter is off 1, the stator current load) immediately after it leaves the specified operating mode and attenuates the electromagnetic processes at the hour of freezing and the angular position of the operating mode rotor 2. In the machine's normal condition under the specified conditions, the rotor 2 and its bearings 3 act only non-magnetic forces, and their radial component is equal in magnitude and direction to the radial component

сил немагнитной природы рабочего ре- . жима, так как сохран ютс  практически неизмене ннйми.тепловое состо ние машины , динамика ротора 2, обеспе 1иваютс  идентичными частота вращени forces non-magnetic nature of the working re-. press, as the machine remains practically unchanged. Thermal condition of the machine, the dynamics of the rotor 2, are ensured by the identical rotation frequency

и угловое положение ротора 2, услови  .соединени  с приводомJ нагрузкой и другие факторы, определ ющие радиальные нагрузки ротора 2 немаг- : нитного происхожден5{ . Прогиб жест- кого ротора 2 в обоих режимах маЛand the angular position of the rotor 2, the conditions of the connection with the drive load and other factors that determine the radial load of the rotor 2 of non-magnetic: 5 origin. The deflection of the rigid rotor 2 in both modes is small

и практически не вли ет на характер и величину, про- влени  немагнитных . нагрузок ротора 2. ,and has virtually no effect on the nature and magnitude of nonmagnetic manifestations. rotor loads 2.,

По полученным в указанных режимах векторам ре.акций опор наход т ихAccording to the vectors of the support shares obtained in the indicated modes, they are found

разности, по которым определ ют вектор одностороннего магнитного т жени , соответствующий заданному рабочему режиму машины. the differences from which the vector of one-sided magnetic stresses is determined, corresponding to a given operating mode of the machine.

, .- . ,. :: . ..-. , ::. .

Так согласно изобретению определ етс -  одностороннее магнитное т. жение в собранной электрической машине , при этом учитываютс  реальные факторы ее сборки, режимы и услови  работы. Из измерений исклюЧаютс  помимо веса ротора и другие радиальные силы немагнитной природы, имеющиес  в конкретном образце машины в уЬлови х заданного рабочего режима, что позвол ет получить характеристики реальной машины, повысить точность измерений. Дл  доведени  измерений не требуетс  производить разборки машины, изготовл ть специальной оснастки, необходимых в известных способах. Предложенный способ может быть применен в машинах различных типов, мощностей и частот вращени .Thus, according to the invention, a one-sided magnetic circuit is determined in an assembled electric machine, taking into account the real factors of its assembly, modes and operating conditions. In addition to the weight of the rotor, other radial forces of a nonmagnetic nature, which are present in a particular machine sample in the lead of a given operating mode, are excluded from the measurements. To bring the measurements, it is not necessary to disassemble the machine, to make the special equipment required in the known methods. The proposed method can be applied in machines of various types, powers and frequencies of rotation.

Дл  измерени  магнитного т жени  электрической машины (имеющей статический или динамический эксдентриситет ротора) в генераторном режиме работы, когда ее Ьал Г соединен с валом привода с помощью муфты (не показано), в мамине устанавливаютTo measure the magnetic gear of an electric machine (having a static or dynamic rotor eccentricity) in a generator operating mode, when its b HG is connected to the drive shaft by means of a coupling (not shown),

I заданный рабочий режим и с помощью встроенных датчиков 7, измер ют векторы радиальных усилий на опорах (фиг.З) в этом режиме и соответствующих ему услови х эксплуатации-тепловых , монтажных и др., при этом фиксируют соответствующее угловое положение ротора 2 относительно статора 5, дл  чего могут быть использованыI set the operating mode and using the built-in sensors 7, measure the radial force vectors on the supports (Fig. 3) in this mode and the corresponding operating conditions — heat, installation, etc., while fixing the corresponding angular position of the rotor 2 relative to the stator 5, for which can be used

датчики индукционного или емкостного типа. В данном режиме на ротор 2inductive or capacitive type sensors. In this mode, the rotor 2

воздействуют помимо магнитного т жени  Т, также вес G. ротора, усилие неуравновешенности Н его массы, радиальна  сила R вызванна , например ., неточностью центровки валовin addition to the magnetic pull T, the weight G. of the rotor, the unbalance force H of its mass, the radial force R caused, for example, by the inaccuracy of the shaft centering

в соединительной муфте; Затем машину обесточивают (отключают возбуждение ) и спуст  0,2-0,5 с после выхода из генераторного режима, когда затухнут электромагнитные процессы и практически не изменитс  тепловое состо ние машины, измер ют векторы Ал и БЗ радиальных усилий на опорах при частоте,вращени  и угловой положении ротора 2 генераторного режима . При указанных УСЛОВИЯХ:в обесточенном состо нии машины на ротор 2 действуют лишь силы неЙагнитнрй природы (вес G ротора, усилие неурановешенности Н, сила р), радиальна  составл юща  которых- по величине и направлению сохран етс  практически неизменной и равной радиальной составл ющей сил немагнитного происхождени  генераторного режима. Это позвол ет по найденйым векторам реакций опор в указанных режимах определить их разности А Б,а по ним определить величину и направление одностороннего магнитного т жени  Т машины в генераторном режиме ... . При работе в двигательном режиме с нагрузкой (или на холостом ходе ) перед обесточиванием машины поднимают незначительно (примерно 5-10% частоту вращени , а векторы радиаль ных УСИЛИЙ на подшипниках 3 в обесточенном состо нии измер ют на выбеге машины совместно с соединенной с ее ротором 2 нагрузкой.in the coupling; Then the machine is de-energized (excitement is turned off) and after 0.2-0.5 s after exiting the generator mode, when the electromagnetic processes are attenuated and the machine’s thermal state practically does not change, Al and GZ vectors of radial forces on the supports are measured at a frequency of and the angular position of the rotor 2 generator mode. Under the specified CONDITIONS: in the de-energized state of the machine, the rotor 2 is affected only by forces of non-magnetic nature (weight G of the rotor, non-unbalance force H, force p), the radial component of which is almost constant and equal to the radial component of the non-magnetic the origin of the generator mode. This makes it possible to determine their differences A B from the found reaction vectors of the supports in the indicated modes, and from them to determine the magnitude and direction of the unilateral magnetic pull of the machine T in the generating mode .... When operating in motor mode with a load (or idling), before de-energizing, the machine is raised slightly (about 5-10% of the rotational speed, and the radial EFFICIENCY vectors on the bearings 3 are measured in the de-energized state on the coast of the machine together with its rotor 2 load.

Точность измерений повышаетс  за счет уменьшени  составл ющей погрешности от сил немагнитной природы и учета фактических допусков изготовлени . Например, в машине, на ротор которой помимо веса немагнитна  нагрузка, соизмерима  с вели;чиной магнитного т жени , точность измерений может быть повышена в 2 раза . Погрешность способа определ етс  в значительной мере конструкцией встраиваемых измерителей,схемой их подклрчени , точностью тарировки и термокомпенсации. Дл  осуществлени  измерений не требуетс  дополнительных затрат на inpoeKTHpOBaV ние и. изготовление приспособлений необходимых дл  обеспечейи  работы i машины в заданных режимах, стоимость которых может составл ть до 30% сто мости-машины. Измерени  предложенным способомМОЖНО производить как при .исследовани х электрических Машин-: на стадии их разработки, так ив J услови х эксплуатации на объекте применени . Встраиваемые на опорах датчики могут использоватьс  одновременно дл  диагностики состо ни  машины в период эксплуатации.Measurement accuracy is improved by reducing the error component of non-magnetic forces and taking into account actual manufacturing tolerances. For example, in a machine, on a rotor of which, in addition to a weight, a nonmagnetic load, is commensurate with the magnitude of the magnetic load, the accuracy of measurements can be increased by 2 times. The error of the method is determined to a large extent by the design of the built-in gauges, the scheme of their connection, the accuracy of calibration and thermal compensation. To carry out the measurements, there is no need for additional costs for inpoctPuba and. the manufacture of devices necessary for ensuring the operation of the machine in specified modes, the cost of which can be up to 30% of the cost of the bridge machine. Measurements by the proposed method MAY be carried out as in studies of electrical Machines-: at the stage of their development, and in J conditions of operation at the application site. The sensors built into the supports can be used simultaneously to diagnose the condition of the machine during operation.

Применение способа позволит разработать более надежные конструкции электрических машин с учётом действующих, на роторы, onopta, сердечники магнитньк нагрузЬк.The application of the method will make it possible to develop more reliable designs of electric machines, taking into account the existing, on the rotors, onopta, magnetic cores.

2020

Claims (2)

1. Чо Хон ЕЛЬ. Исследовани  рат боты асинхронных машин при неравномерном воздушном зазоре. Канд.диссёртаци М ., МЭИ, 1957. 1. Cho Hong EL. Research rat bots of asynchronous machines with an uneven air gap. Candidate of Disperstation M., MEI, 1957. 2. Гемке Р. Г. Неисправности2. Gemke R. G. Malfunctions -эайктричёскнх машин. Л.,- Энерги , 4975, С.77.-aiktrichen machines L., - Energia, 4975, p.77.