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如何测试转子断条的电性能?

【摘要】:由高压感应电动机的运行实践可知,转子笼条断裂的明显特征是:定子的每相电流出现脉动,转速波动,严重时,发生强烈的周期性电磁噪声、机械振动、启动困难、转矩降低、负载运行时转速下降等。河南省电力试验研究所以f3为诊断参数,研制出LD—1型断条检测仪,根据定子电流中f3的大小来判断高压感应电动机转子笼条是否有断裂故障。LD—1型断条检测仪由单片机、电网频率测量电路、电流采样电路和打印输出设备组成。

由高压感应电动机的运行实践可知,转子笼条断裂的明显特征是:定子的每电流出现脉动,转速波动,严重时,发生强烈的周期性电磁噪声、机械振动、启动困难、转矩降低、负载运行时转速下降等。所有这些都表明,当出现上述故障时,运转中电动机的某些工况参数将在动态特征方面产生某些变化。但是,在电动机运转过程中根据工况参数变化 (例如整个相电流的脉动)来检测转子笼条是否断裂则效果不大,特别是在故障的初始发生阶段效果更差,这是因为这时整个相电流的变化是微小的。除此之外,还有许多其他因素 (由电动机结构的工作和技术状态变化而产生)对电动机工况参数动态特征的形成将产生一些影响,这可能给上述参数的信息量带来一些误差。因此,必须确定一种新的、更有信息价值的诊断参数,根据这项参数的突出变化可以有效地判断是否有断条存在。

为探索更有信息价值的诊断参数,下面分析转子笼条断裂时电动机内发生的过程。

当转子笼条完好时,也即在转子对称的情况下,转子鼠笼中的电流是对称的星形辐射状分布,端环内的电流是相电流,而笼条中的电流是线电流。

然而,只要有一根笼条断裂,转子电流的对称系统就被破坏,而变成不对称系统。根据电工理论,电流的不对称系统可以用正序、负序和零序的对称系统表示。这样,转子上正序电流产生的正向旋转磁场,将与定子磁场同步旋转,相互作用产生同正常电机一样的异步转矩;而负序电流产生的反向旋转磁场,其旋转方向则与转子旋转方向相反,并且对转子而言,该磁场的转速为

式中 n1——同步转速;

n2——反向旋转磁场相对于转子的转速;

s——转差率。

反向旋转磁场的转速相对定子而言则为

式中 n3——反向旋转磁场相对于定子的转速;

n——转子转速。

由于转子转速n=n1(1-s),故

该磁场在定子绕组中感应的电流频率为

式中 f1——电网的基波频率;

f3——反向旋转磁场在定子中感应的电流的频率。

这个电流经电网闭合而叠加在频率为f1的定子电流上,从而使定子绕组的相电流产生振荡。但总电流脉动并不大,且容易与负载及电网的突变引起的电流脉动相混淆,因此,只有将f1与f3两个频率的电流分解开,才能单独监测f3的含量,从而大大提高检测的灵敏度。

由于定子电流中的 (1-2s)f1分量的频率与基波频率f1很接近,而且与基波相比幅值很小,这就要求检测系统具有很高的运算精度和频率分辨力。

河南省电力试验研究所以f3为诊断参数,研制出LD—1型断条检测仪,根据定子电流中f3的大小来判断高压感应电动机转子笼条是否有断裂故障。

LD—1型断条检测仪由单片机、电网频率测量电路、电流采样电路和打印输出设备组成。系统软件采用MCB—51汇编语言编制而成,利用FFT(快速傅立叶变换)进行频谱分析,根据f3大小进行判断。硬件包括微处理机系统、电流卡钳、滤波及电平转换、A/D 转换及测频、打印机、显示器等。

LD—1型断条检测仪的程序流程图如图7-22所示。

图7-22 程序流程图