УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ПАЗОВ РОТОРА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для определения числа пазов ротора асинхронных двигателей в системах диагностирования электродвигателей и связанных с ними механических устройств.
Наиболее близким к предложенному решению является метод определения числа пазов ротора (патент США на изобретение US 8131482 В2), в котором получают сигнал трехфазного тока и напряжения статора двигателя, оцифрованный сигнал конвертируется с помощью линейных преобразований в комплексное представление. В процессе получения сигнала комплексное напряжение и ток раскладываются на фундаментальную и остаточную компоненты. Комплексные сигналы тока и напряжения пропускаются через различные фильтры и преобразования, при этом получают необходимые коэффициенты для вычисления скольжения и числа пазов ротора.
Недостатком приведенного решения является большое число математических преобразований и сложность алгоритма, что предъявляет особые требования к вычислительной аппаратуре.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение уровня автоматизации и снижение трудоемкости процесса определения числа пазов ротора асинхронных двигателей.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчики напряжения и тока, формирующие сигналы, пропорциональные соответственно напряжению и току одной фазы статора асинхронного двигателя, подключенные последовательно соответственно к первому и второму фильтрам нижних частот, первому и второму аналого-цифровым преобразователям, первому и второму анализатору спектра, первому и второму входам вычислителя пазов ротора; вычислитель частот канонических гармоник, входом и выходом подключенный соответственно к выходу первого анализатора спектра и третьему входу вычислителя пазов ротора, выходом связанного со входом индикатора, дополнительно введен датчик частоты вращения ротора, выходом связанный с четвертым входом вычислителя пазов ротора, причем пятый вход вычислителя пазов ротора выполнен с возможностью подключения к интерфейсу оператора.
Структурная схема устройства для определения числа пазов ротора асинхронных двигателей представлена на фиг. 1.
u
i
1
Устройство работает следующим образом. Датчики напряжения и тока 1, 5 формируют сигналы, пропорциональные соответственно току и напряжению одной фазы ротора асинхронного двигателя. Первый и второй фильтры нижних частот 2, 6 (ФНЧ1 и ФНЧ2) выполняют функции антиалайсинговых фильтров, отсекая мешающие высшие гармоники в сигналах, пропорциональных току и напряжению одной фазы статора. Последовательность оцифрованных данных с выходов первого и второго аналого-цифровых преобразователей 3, 7, анализаторы спектра 4, 8, дающие на выходе спектры сигналов напряжения A(ƒ) тока A(ƒ). Вычислитель канонических гармоник 11 выделяет главную гармонику напряжения ƒ. Блок 13 задает известные параметры двигателя - число пар полюсов и номинальную мощность. Введенное значение номинальной мощности используется для выбора коридора поиска пазовых гармоник в блоке 9.
min
max
Коридоры поиска частот пазовых гармоник в спектре тока статора вычисляются в боке 9 следующим образом. Существует определенная зависимость количества пазов ротора от мощности двигателя, обусловленная конструкторскими и энергетическими соображениями. Также возможные комбинации чисел пазов ротора зависят от количества полюсов двигателя р. Эта информация используется для выбора диапазона возможного числа пазов ротора R, R.
1
Используя измеренную датчиком 12 частоту вращения двигателя n и основную частоту напряжения ƒ, полученную в вычислителе канонических гармоник 11, определяется скольжение двигателя:
.
Вычисляется коридор поиска пазовых гармоник по формулам:
,
.
нк_пг
вк_пг
1
Блок 9 определяет в вычисленном диапазоне пики спектральной характеристики, соответствующие нижней и верхней частоте пазовых гармоник ƒ и ƒ, с наибольшей амплитудой, которые присутствуют в спектре тока статора, но отсутствуют в спектре напряжения статора, расположенные на частоте 2ƒ друг от друга.
нк_пг
вк_пг
Найденные частоты пазовых гармоник ƒ и ƒ используются для расчета числа стержней ротора по формуле:
.
Вычисленное значение числа стержней ротора R округляется до ближайшего целого и подается на индикатор 10.