Research of vibrations in induction machines during transient processes using a Ferraris sensor

Abstract

The electrical torque of an induction machine cannot be measured by electrical units of current and voltage, the only possibility is to measure shaft torque and angular acceleration of the rotor mass. The shaft torque is measured with strain gauges, which are electricaly coupled in a Wheatstone bridge. The angular acceleration of the rotor massis measured with a specially designed Ferraris sensor. For both signals the delay time has to be taken into account and adjusted by an electrical network. The test rig with the mentioned sensor and their parameters are presented in the paper. The electrical torque was measured during run-up and reversing of the speed of the induction machine. By variation of the diameter of the shaft and the flywheel mass different resonance frequencies of the system could be realized. The measured signals were processed by using the Fast Fourier Transformation (FFT) analysis method to show the sweep excitation of the mechanical system by the electrical torque of the induction machine.

Indukcinių mašinų elektrinio sukimo momento negalima išmatuoti elektros srovės ir įtampos vienetais. Vienintelė galimybė – išmatuoti veleno sukimo momentą ir rotoriaus kampinį pagreitį. Veleno sukimo momentas nustatomas įtempių matuokliu, sujungtu su Wheatstone‘o tilteliu. Rotoriaus kampinis pagreitis matuojamas specialiai tam sukonstruotu Ferrario jutikliu. Nustačius vėlavimo laiką, abu signalai koreguojami elektros grandinėje. Straipsnyje aprašytas eksperimentinis stendas su abiem minėtais jutikliais ir pateikti jo parametrai. Indukcinės mašinos elektrinis sukimo momentas buvo matuojamas jai įsibėgėjant ir keičiant greičio kryptį. Keičiant veleno skersmenį ir smagračio masę, gauti įvairūs sistemos savieji dažniai. Matavimo rezultatai apdoroti sparčiųjų Fourier‘o transformacijų analizės metodu, parodant kintantį mechaninės sistemos sužadinimą veikiant elektriniam indukcinės m ašinos sukimo momentui.