專利名稱：一種能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)電動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)的裝置，屬于檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)由于受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、運(yùn)行工況及制造質(zhì)量等多種因素的影響，會(huì)引起定子繞組短路、轉(zhuǎn)子軸承損壞、籠條斷裂等故障，其中轉(zhuǎn)子故障占有相當(dāng)大的比例。電動(dòng)機(jī)故障常規(guī)的診斷的方法有多種，比較簡(jiǎn)單的方法是利用人的感官通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行聲音的高低、溫度的大小、振動(dòng)的強(qiáng)弱、顏色的深淺等征兆發(fā)現(xiàn)故障及其位置，更準(zhǔn)確的是用故障檢測(cè)試驗(yàn)裝置測(cè)量故障點(diǎn)，常用的有絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)、帶電溫度計(jì)、接地試驗(yàn)系統(tǒng)、超聲波檢測(cè)系統(tǒng)及新型漏電電流表等。上述方法中，感官診斷雖然投資少，但要故障達(dá)到一定程度，因而可靠性差，而使用儀器針對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障的監(jiān)測(cè)手段有電流信號(hào)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)、絕緣診斷和溫度檢測(cè)等，具體方法如下1)電流分析法通過(guò)頻譜分析等信號(hào)分析方法對(duì)負(fù)載電流的波形進(jìn)行檢測(cè)從而診斷出電機(jī)設(shè)備故障的原因和程度；2)絕緣診斷法利用各種電氣試驗(yàn)系統(tǒng)和診斷技術(shù)對(duì)設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、工作性能是否存在缺陷做出判斷，并對(duì)絕緣剩余壽命做出預(yù)測(cè)；3)溫度檢測(cè)法采用各種溫度測(cè)量方法對(duì)電機(jī)設(shè)備各個(gè)部位的溫升進(jìn)行監(jiān)視。電機(jī)的溫升與電機(jī)的多種故障現(xiàn)象相關(guān)；4)振聲診斷法通過(guò)對(duì)電機(jī)設(shè)備的振聲檢測(cè)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，診斷出電機(jī)產(chǎn)生故障的原因和部位，尤其對(duì)機(jī)械上的損壞診斷特別有效。在上述方法中，因電流監(jiān)測(cè)方法可以做成非侵入式而得到最為廣泛的應(yīng)用。在工頻電源供電情況下，基于電動(dòng)機(jī)定子電流信號(hào)，利用快速傅立葉變換(FFT)法、小波分析法、 自適應(yīng)法等信號(hào)分析技術(shù)，可有效的進(jìn)行轉(zhuǎn)子斷條故障特征提取和在線監(jiān)測(cè)，這方面已有許多的研究成果。然而，對(duì)于變頻器供電情況下感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障電流的監(jiān)測(cè)，研究還很少。近年來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)以其效益高、性能好而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防科技等各個(gè)控制領(lǐng)域，變頻器作為功率供給系統(tǒng)的應(yīng)用，改善了籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)速性能，但采用PWM變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)，也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)，包括繞組的過(guò)電壓和匝間電壓分布的不均勻引起的定子繞組絕緣事故的增加、軸電流的增加引起軸承的損壞、諧波力矩鼠籠轉(zhuǎn)子的共震引起鼠籠轉(zhuǎn)子斷條的增加、以及干擾的增加等。另外，變頻器在運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)其周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁噪聲干擾，從而給信號(hào)的測(cè)量帶來(lái)嚴(yán)重的影響。因此，如何消除和減少變頻器供電產(chǎn)生的干擾影響是提高電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性的重要措施。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)變頻器供電感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子電流信號(hào)測(cè)量所表現(xiàn)出的復(fù)雜性和特殊性，提供一種能有效地消除電磁干擾信號(hào)、提高感應(yīng)電動(dòng)機(jī)故障診斷的精度和準(zhǔn)確性的能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置。解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置，它包括電流互感器、測(cè)量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)、顯示通信電路，電流互感器、測(cè)量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，計(jì)算機(jī)，顯示通信電路電連接，其改進(jìn)之處是，電流互感器安裝在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，電流互感器由一次繞組、二次繞組、鐵心和屏蔽層組成，二次繞組、屏蔽層、一次繞組依次順序繞在鐵心上，一次繞組與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子串聯(lián)，二次繞組由屏蔽層屏蔽并接地，二次繞組與測(cè)量電路相連接。上述能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置，所述測(cè)量電路的取樣電阻串聯(lián)在二次繞組中。本實(shí)用新型的有益之處在于對(duì)于變頻器供電的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，由變頻器產(chǎn)生的電磁干擾主要表現(xiàn)在測(cè)量互感器電容耦合效應(yīng)，本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)互感器一、二次繞組間的屏蔽，可有效地減少干擾，提高定子電流信號(hào)的測(cè)量精度，這種方法經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證是非常有效的。同時(shí)在變頻器供電情況下，利用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子電流信號(hào)進(jìn)行故障的在線檢測(cè)與診斷，故障診斷正確率達(dá)到了 98%。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，調(diào)試方便，易于實(shí)現(xiàn)。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的電流互感器連接示意圖。圖中標(biāo)記如下三相交流電源1、變頻器2、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3、電流互感器4、測(cè)量電路 5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、計(jì)算機(jī)7、顯示器8、操作鍵盤9、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)10、鐵心11、一次繞組12、二次繞組13、屏蔽層14、一次繞組接線端Li、一次繞組接線端L2、二次繞組接線端K1、二次繞組接線端K2、取樣電阻R。
具體實(shí)施方式
圖1中顯示，主電路由變頻器2和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3組成，三相交流電源1供電。檢測(cè)裝置包括電流互感器4、測(cè)量電路5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、計(jì)算機(jī)7、顯示器8、操作鍵盤9、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)10，它們電連接。定子電流經(jīng)電流互感器4的二次繞組13輸出經(jīng)測(cè)量電路5為所需的電壓信號(hào)，并由數(shù)據(jù)采集卡按一定的采樣頻率，輸入給計(jì)算機(jī)7進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析、處理及故障的在線監(jiān)測(cè)。圖2顯示，電流互感器4由鐵心11、一次繞組12、二次繞組13、屏蔽層14組成。二次繞組13、屏蔽層14、一次繞組12依次順序繞在鐵心11上，一次繞組12與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3 定子串聯(lián)，二次繞組13由屏蔽層14屏蔽并接地，二次繞組13與測(cè)量電路5相連接。通常，電容耦合引起的感應(yīng)電壓正比于干擾頻率、輸入電阻及耦合電容，為了抑制電容耦合干擾，有效的方法是減少耦合電容。圖中的電流互感器4的二次繞組13屏蔽接地， 可有效地減少干擾，提高定子電流信號(hào)的測(cè)量精度。圖2顯示，電流互感器4的一次繞組12的接線端為一次繞組接線端Li、一次繞組接線端L2，二次繞組13的接線端為二次繞組接線端K1、二次繞組接線端K2。一次繞組接線端Li、一次繞組接線端L2與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3定子串聯(lián)，二次繞組13的接線端為二次繞組接線端K1、二次繞組接線端K2接測(cè)量電路5，電流互感器4的電流比為15/5。通過(guò)測(cè)量電路中的取樣電阻R將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3定子電流信號(hào)測(cè)取流經(jīng)電阻變?yōu)殡妷盒盘?hào)，輸出端連接A/ D轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求1.一種能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置，它包括電流互感器(4)、測(cè)量電路(5)、A/D 轉(zhuǎn)換電路(6)、計(jì)算機(jī)(7)、顯示通信電路(8)，電流互感器(4)、測(cè)量電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換電路 (6)、計(jì)算機(jī)(7)、顯示通信電路(8)電連接，其特征在于電流互感器(4)安裝在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(3)的定子繞組上，電流互感器(4)由一次繞組(12)、二次繞組(13)、鐵心(11)和屏蔽層 (14)組成，二次繞組(13)、屏蔽層(14)、一次繞組(12)依次順序繞在鐵心(11)上，一次繞組 (12)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(3)定子串聯(lián)，二次繞組(13)由屏蔽層(14)屏蔽并接地，二次繞組(13) 與測(cè)量電路(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述測(cè)量電路(5)的取樣電阻R串聯(lián)在電流互感器(4)的二次繞組(13)中。
專利摘要一種能夠抗干擾的電動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置，屬于檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于消除和減少對(duì)電動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)的干擾，其技術(shù)方案是它包括電流互感器、測(cè)量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)、顯示通信電路，電流互感器安裝在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，電流互感器由一次繞組、二次繞組、鐵心和屏蔽層組成，二次繞組、屏蔽層、一次繞組依次順序繞在鐵心上，一次繞組與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子串聯(lián)，二次繞組由屏蔽層屏蔽并接地，二次繞組與測(cè)量電路相連接。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)互感器一、二次繞組間的屏蔽，可有效地減少干擾，提高定子電流信號(hào)的測(cè)量精度，在變頻器供電情況下，故障診斷正確率達(dá)到了98%。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，調(diào)試方便，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01R1/18GK202305759SQ20112034802
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者呂鋒, 孫昊, 辛濤, 靳慧龍 申請(qǐng)人:河北師范大學(xué)