3.2 Вимірювання ковзання машин змінного струму

Ковзання (s) є відносна різниця між частотою обертання магнітного поля статора  та механічною частотою обертання ротора  машини, яка подається у відносних одиницях або відсотках:

.                                                 (3.3)

Оскільки величина ковзання в номінальному режимі для асинхронних двигунів (АД) загальнопромислового призначення змінюється від декількох сотих до тисячних одиниці, то метод безпосереднього вимірювання n за повною формулою (3.3) зумовить великі помилки, тому під час визначення ковзання необхідно вимірювати різницю величини  безпосередньо.

Відповідно до нормативів для вимірювання ковзання використовуються методи амперметра постійного струму, індуктивної котушки та стробоскопічний (stroboscopic method), а також частотні методи.

Метод амперметра постійного струму застосовується для асинхронних двигунів з фазним ротором. У коло статора вмикається магнітоелектричний амперметр із нулем у середині шкали. Оскільки частота струмів в обмотці ротора  дорівнює , то визначивши кількість N повних коливань стрілки амперметра за час Т, можна обчислити частоту струмів ротора  та величину ковзання

.                                          (3.3)

Метод індуктивної котушки засновано на вимірюванні частоти струмів ротора асинхронної машини. Оскільки безпосередньо увімкнути прилад в коло ротора не завжди вдається, багатовиткову котушку розташовують поблизу від лобової частини обмотки ротора таким чином, щоб потоки розсіювання ротора наводили в ній ЕРС (з частотою ).

Стробоскопічний метод засновано на вимірюванні різниці частот обертання ротора та магнітного поля машини з використанням стробоскопічних дисків. Як джерело випромінювання використовують безінерційні лампи (неонові або люмінесцентні) або лампу зі спалахом. Живлення лампи здійснюється з частотою мережі, від якої живиться асинхронний двигун. Під час живлення синусоїдальною напругою тривалість горіння лампи протягом півперіоду відносно велика й зображення є нечітким. Тому потрібно подавати на лампу імпульсну напругу, для чого послідовно з лампою вмикається котушка з насиченим осердям та струмообмежувальний резистор.

На торці вала встановлюють диск із темними та світлими секторами, що чергуються. Кількість темних секторів дорівнює кількості світлих і відповідає кількості полюсів машини 2р. Якщо освітлювати диск лампою, то за синхронної швидкості обертання  ротора, диск (зірка секторів) здається нерухомим у просторі. Для  диск буде обертатись з різницею швидкостей  проти напрямку обертання ротора, а для  – за напрямком обертання ротора.

Для великих електричних машин замість диску з секторами звичайно використовують торець вала або доступну для спостереження циліндричну частину вала. В останньому випадку сектори замінюють полюсами, що чергуються, різної яскравості, кількість яких також дорівнює 2р.

Ковзання визначається за формулою:

,                                              (3.5)

         де  – кількість пар полюсів машини;

         k – кількість повних обертів зірки секторів за час вимірювань ;

          – час вимірювань, с.

За малих значень ковзання доцільно визначати не кількість повних обертів зірки секторів за час вимірювань Т, а кількість k темних (світлих) сегментів, які пройшли повз нерухому точку за час . Тоді ковзання буде визначатися за формулою:

,                                         (3.6)

         де  – кількість темних (світлих) сегментів на диску.

Під час використання циліндричної частини вала розрахунки виконують за формулою (3.6).

У частотному методі вимірювання ковзання на валу ротора встановлюють диск з дірками, а на статорі – фотоелектричний пристрій (аналогічний фотоелектричному таходавачу), який зв’язаний з диском. Кількість дірок К в диску є такою, що за одне обертання ротора можна отримати 100 і більше імпульсів.

Під час обертання ротора зі швидкістю n (об/с) імпульси від фотодавача підсумовуються, перемножуються на кількість пар полюсів р та подаються на перший лічильник (кількість імпульсів ). У свою чергу, напруга, яка живить електричну машину, подається на формувач імпульсів (один імпульс за один період живильної напруги), потім імпульси підсумовуються та помножуються на кількість дірок в диску К у другому лічильнику (кількість імпульсів ). Підсумування імпульсів по двох каналах – статора й ротора йде одночасно та через визначений час Т (зазвичай декілька секунд) проводиться розрахунок ковзання за формулою:

.                         (3.7)