Технические науки / 6.Электротехника и радиоэлектроника.

к.т.н. Боннет В.В., Прудников А.Ю.,

к.т.н. Потапов В.В., к.т.н. Черных А.Г.

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ И МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА ПРИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Неравномерность воздушного зазора асинхронного двигателя (АД) возникает в процессе эксплуатации вследствие износа подшипников и увеличения в связи с этим их радиального зазора, причем радиальный зазор в подшипниках является основным параметром, характеризующим их техническое состояние.

В процессе эксплуатации электроприводов, от которых требуется повышенная надежность, и при малых воздушных зазорах необходимо регулярно контролировать степень неравномерности воздушного зазора двигателя, так как длительный износ подшипников приводит к эксцентричному положению ротора в росточке статора и росту силы одностороннего магнитного притяжения, которая снижает долговечность подшипников. С увеличением силы одностороннего магнитного притяжения еще больше увеличивается эксцентриситет. В результате возникают значительные дополнительные нагрузки на опоры, что может привести к задеванию ротора о статор с последующей аварией электродвигателя. Поэтому разработка и совершенствование способов контроля степени неравномерности воздушного зазора двигателя, позволяющих определять эксцентриситет ротора в процессе эксплуатации двигателя без его демонтажа и без внесения каких-либо изменений в его конструкцию, повышение чувствительности способов контроля представляет важную научно-практическую задачу.

Наличие эксцентриситета приводит к изменению индукции в воздушном зазоре и, как следствие, к изменению электромагнитных и электрических величин и параметров, характеризующих работу электродвигателя, как электромеханического преобразователя.

В частности следует отметить, что при любых видах эксцентриситета создается одностороннее магнитное притяжение, т. е. результирующая радиальная сила, которая для текущего момента времени действует в направлении наименьшего воздушного зазора и имеет тенденцию к дальнейшему увеличение эксцентриситета ротора.

Изменение распределения магнитной индукции в воздушном зазоре приводит к изменению спектральных составляющих токов статора и ротора двигателя, а так же изменению средней и осциллирующей составляющей электромагнитного момента и связанных с ними радиальных и тангенциальных магнитных сил.

Силы одностороннего магнитного притяжения и магнитные силы являются источником дополнительных магнитных вибраций и шума [1].

Поэтому научно-практическая задача по расчету величин диагностических сигналов при эксцентриситете ротора может быть решена путем виброакустического расчёта АД и сводится к исследованиям колебаний её ярма под действием периодически изменяющихся во времени и симметрично распределённых по окружности радиальных и тангенциальных сил, которые зависят от распределения магнитной индукции b(x, t) в воздушном зазоре

b(x, t) = f(x, t)·Λ(x, t), (1)

где x – координата рассматриваемой точки воздушного зазора в момент времени t; f(x, t) и Λ(x, t) – мгновенные значения результирующей магнито-движущей силы (МДС) обмоток статора и ротора и магнитной проводимости зазора.

Функциональна диаграмма для расчета магнитной индукции (плотности потока в воздушном зазоре) в соответствии с выражением (1) приведена на рисунке 1.

Мгновенное значение результирующей МДС при разложении в ряд Фурье может быть представлено в виде