Опис вимірювального обладнання та проведення експериментів

Для дослідження використовується стенд, функціональна схема якого та опис приведені в лабораторній роботі №1 (рис. 2.2 – 2.4).

Паспортні дані досліджуваного двигуна приведені у додатку Г.

Технічні характеристики датчика вібрації

Найбільш відповідальним елементом системи збору вібраційних даних є вібродатчик, що служить для перетворення механічних коливань в електричний сигнал. Надійним датчиком, що забезпечує до того ж найбільшу точність перетворень, є акселерометр.

Найпоширенішим типом акселерометрів є акселерометр із вбудованим підсилювачем заряду, живлення на який надходить від аналізатора даних по тому ж проводу, що й вимірюваний сигнал. На лабораторному стенді використовується трьохосьовий мікромашинний акселерометр MMA7260QT з регульованим діапазоном чутливості від ±1.5g-6g, має функцію формування сигналу, 1-полюсний фільтр нижніх частот, і температурну компенсацію.

Сигнал з датчика може бути записаний для наступного аналізу або відображений, наприклад, на осцилографі. Для одержання дійсного значення вимірюваного параметра вібрації вихідну напругу домножають на коефіцієнт перетворення вимірювального кола, що включає датчик, підсилювач і пристрій запису (розрахунок коефіцієнта приведений в додатку А).

Таблиця 2.2 – Технічні характеристики

Характеристика	Познач.	Мінімальне значення	Типове значення	Максим. значення	Одиниці вимірювання
Напруга живлення	Vdd	2.2	3.3	3.6	В
Діапазон віброприскорення по осям X, Y, Z: Select-g&2: 00 Select-g&2:10 Select-g&2:01 Select-g&2:11	gFS gFS gFS gFS	- - - -	±1,5 ±2,0 ±4,0 ±6,0	- - - -	g g g g
Смуга пропускання: XY Z	f-3дБ f-3дБ	- -	350 150	- -	Гц Гц
Резонансна частота: XY Z Частота дискретизації	fGCELL fGCELL fCLK	- - -	6,0 3,4 11	- - -	кГц кГц кГц
Нелінійність, XOUT, YOUT, ZOUT	NLout	–1,0	-	+1,0

Рисунок 2.1 – Схема підключення датчика вібрацій

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися зі структурою та порядком роботи на лабораторному стенді. Отримати допуск викладача для проведення роботи на стенді.

2. Увімкнути лабораторний стенд згідно з порядком увімкнення.

3. Здійснити ряд пусків АД: для неушкодженого АД, з несиметрією мережі живлення та з несиметрією обмоток статора АД.

4. За допомогою комп’ютеризованого комплексу зняти експериментальні дані віброприскорення за трьома просторовими осями для вказаного двигуна:

1. при симетричному живленні у режимі неробочого ходу;

2. при несиметричному живленні у режимі неробочого ходу;

3. при несиметрії обмоток у режимі неробочого ходу.

5. Відповідно до рекомендацій щодо обробки даних, розрахувати віброшвидкість за трьома просторовими осями:

1. при симетричному живленні у режимі неробочого ходу;

2. при несиметричному живленні у режимі неробочого ходу;

3. при несиметрії обмоток у режимі неробочого ходу.

6. Розрахувати СКЗ віброшвидкості для вказаних частотних діапазонів (приклад розрахунку СКЗ віброшвидкості та віброприскорення у пакеті MathCad наведений в додатку А).

7. Результати експериментів занести до таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 – Результати експериментів

Непошкоджений двигун, що живиться від симетричної мережі
вісь	Vv, мм/c
	10-70 Гц	70-400 Гц	400-1000 Гц	10-1000 Гц
X
Y
Z
Двигун за наявності несиметрії обмоток
вісь	Vv, мм/c
	10-70 Гц	70-400 Гц	400-1000 Гц	10-1000 Гц
X
Y
Z
Двигун при живленні від несиметричної мережі
вісь	Vv, мм/c
	10-70 Гц	70-400 Гц	400-1000 Гц	10-1000 Гц
X
Y
Z

8. Провести порівняння сигналів спектрів віброшвидкості для ушкодженого і неушкодженого двигуна. Зробити висновок про технічний стан двигуна на основі стандарту ГОСТ ИСО 1806-1-97 (див. додаток Б).

9. Дослідити спектри віброшвидкості та віброприскорення на наявність гармонік, що викликані певним дефектом в АД або неякісністю мережі (табл. 2.1). Результати занести до таблиці 2.4. Зробити висновок про технічний стан АД.

Таблиця 2.4 – Результати спектрального аналізу вібрацій

Непошкоджений двигун, що живиться від симетричної мережі
Vv, мм/c
вісь	A1, мм/c	f1, Гц	A2, мм/c	f2, Гц	A3, мм/c	f3, Гц	A4, мм/c	f4, Гц	A5, мм/c	f5, Гц
X
Y
Z
Двигун за наявності несиметрії обмоток
Vv, мм/c
вісь	A1, мм/c	f1, Гц	A2, мм/c	f2, Гц	A3, мм/c	f3, Гц	A4, мм/c	f4, Гц	A5, мм/c	f5, Гц
X
Y
Z
Двигун при живленні від несиметричної мережі
Vv, мм/c
вісь	A1, мм/c	f1, Гц	A2, мм/c	f2, Гц	A3, мм/c	f3, Гц	A4, мм/c	f4, Гц	A5, мм/c	f5, Гц
X
Y
Z

У табл. 2.4 f1-f5 – частоти найвагоміших гармонік спектра віброшвидкості, A1-A5 відповідно їх амплітуди.

10. Скласти звіт лабораторної роботи, відповісти на запитання.

Рекомендації щодо обробки.

На основі отриманих дослідним шляхом значень віброприскорення для трьох просторових осей розраховується віброшвидкість на основі гармонічних складових віброприскорення за наступним виразом: (мм/c), де (м/c2) – віброприскорення, k1 – номер умовної гармоніки, реальна частота в Гц розраховується за виразом , де М – період, на якому проводиться аналіз даних. Період сигналу М обирається рівним 20 періодам напруги в усталеному режимі (див. додаток А).

Виконується спектральний аналіз сигналів віброшвидкості та віброприскорення. Для спектрального аналізу вібрацій використовується розкладання сигналів в ряди Фур’є. Для спрощення розрахунків використовується вбудована функція швидкого перетворення Фур’є пакету MathCad – «CFFT» (див. додаток А).

Середньоквадратичне значення сигналів віброшвидкості та віброприскорення проводиться на основі гармонічних складових:, де n і m номера гармонік початку і кінця частотних діапазонів.

Частоту і амплітуду гармоніки визначають за допомогою функції “Trase”.

Рисунок 2.2 – Сигнал віброприскорення а_v(t) при симетричному живленні

Рисунок 2.3 – Спектр віброприскорення a_v(t) при симетричному живленні

Рисунок 2.4– Спектр віброшвидкості v_v(t) при cиметричному живленні

Зміст звіту

1. Назва та мета лабораторної роботи.

2. Схема лабораторного стенду.

3. Осцилограми та таблиці експериментальних даних.

4. Результати проведених розрахунків.

5. Висновки по роботі.