專利名稱：測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量和分析/檢測感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)中不同類型的轉(zhuǎn)子和定子故障的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。例如在工業(yè)生產(chǎn)中，使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵、傳送帶、橋式吊車、風(fēng)扇等等。適用于特定應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)對(duì)用戶提供許多優(yōu)點(diǎn)，這主要由于其長的壽命和所需的有限的維護(hù)。對(duì)于長的電動(dòng)機(jī)壽命的一個(gè)基本要求是，在電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子沒有任何故障或缺陷。普通類型的轉(zhuǎn)子故障例如是轉(zhuǎn)子條中出現(xiàn)斷開或裂縫/折斷、在轉(zhuǎn)子的焊接接頭處的過高的電阻、過大的氣孔(轉(zhuǎn)子鑄造引起的)、以及相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子在氣隙中的偏移。普通類型的定子故障例如是繞組各匝間的絕緣故障、同相繞組之間的絕緣故障、不同相繞組之間的絕緣故障、繞組和地/電動(dòng)機(jī)殼體之間的絕緣故障、污染的繞組(即，雜質(zhì)例如濕氣、灰塵或由于過熱而燒焦的絕緣)、在三角連接的電動(dòng)機(jī)中繞組匝的斷開以及在繞組端部和外部連接之間的接觸問題。
當(dāng)測量三相電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常是測量在操作期間電流的基波分量，并比較三相的測量數(shù)據(jù)。通常，在這些測量中使用專用傳感器來獲得測量數(shù)據(jù)。
在操作期間實(shí)行的測量方法對(duì)電網(wǎng)的干擾，即，由和同一電網(wǎng)相連的其它機(jī)器(例如開關(guān)電源裝置、熒光管設(shè)備等)產(chǎn)生的基波分量，是敏感的。這些干擾導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量結(jié)果，甚至可能使得在電動(dòng)機(jī)上進(jìn)行測量是不可能的。
當(dāng)按照現(xiàn)有技術(shù)測量定子時(shí)，具有高的能量含量的大的浪涌電壓被施加到電動(dòng)機(jī)上，隨后獲得的指數(shù)衰減響應(yīng)被分析，以識(shí)別在定子中的可能的故障。這種測量方法具有許多缺點(diǎn)正是這種破壞性的方法引起或加速/完成初期的絕緣故障；其需要費(fèi)時(shí)的和復(fù)雜的計(jì)算以及解釋/分析；由于L和C的影響其引起在繞組中脈沖傳播的問題；其需要和運(yùn)輸/安裝問題相關(guān)的笨重的設(shè)備；以及，這是一種昂貴的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于電動(dòng)機(jī)的安全檢查的方法。更具體地說，提供一種當(dāng)檢查包括定子繞組和沿著旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)時(shí)使用的方法，所述方法包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)子圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)測量所述定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的周期性測量數(shù)據(jù)。所述方法包括采集關(guān)于所述周期性測量數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)周期的測量數(shù)據(jù)，比較采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱性，并產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)表示在采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱關(guān)系。
按照本發(fā)明的測量裝置在轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置以固定的步驟或者借助于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而改變時(shí)實(shí)時(shí)地測量定子繞組的電流(I)、阻抗(Z)或電感(L)。此外，這種設(shè)備在圖形屏幕上實(shí)時(shí)地顯示結(jié)果的關(guān)系/波形。所述關(guān)系可被認(rèn)為是轉(zhuǎn)子和定子之間的互感如何改變的度量。在大多數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)中，在轉(zhuǎn)子位置(X)和定子(Y)上的I，Z或L的值之間具有正弦關(guān)系。這個(gè)圖形包括基波，其是周期性/循環(huán)的，并且每相相對(duì)于x軸對(duì)稱。在周期性的基波分量上還可以疊加某些諧波分量和/或干擾。此外，每一轉(zhuǎn)的循環(huán)/周期的數(shù)量取決于轉(zhuǎn)子的極數(shù)。
雖然根據(jù)例如具有不同結(jié)構(gòu)的定子繞組和彼此相互的位置，所述關(guān)系不總是純正弦的，但其總是具有以下的特征如果轉(zhuǎn)子是完好的，所述關(guān)系是周期性的并且以x軸為對(duì)稱。
此外，分析在一個(gè)或多個(gè)(以及在兩個(gè)之間)周期/循環(huán)內(nèi)的所述波形的對(duì)稱性/不均勻性，并確定是否任何偏差大于或小于用于轉(zhuǎn)子故障的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
所有普通類型的轉(zhuǎn)子故障都反映在對(duì)某類電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)波形的對(duì)稱性/均勻性的某些類型的影響上。
一般類型的轉(zhuǎn)子故障例如是a)轉(zhuǎn)子條中的斷裂或裂縫/破裂，b)在轉(zhuǎn)子中的焊接接頭中的過高的電阻，c)過大的氣孔(由轉(zhuǎn)子的鑄造引起的)，d)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子在氣隙中的偏移。
此外，提供了一種當(dāng)檢查包括兩個(gè)或多個(gè)定子繞組的電動(dòng)機(jī)時(shí)使用的方法，所述方法包括測量定子繞組的物理量，借以獲得有關(guān)所述物理量的測量數(shù)據(jù)。所述方法包括比較關(guān)于所述物理量的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)是對(duì)至少兩個(gè)定子繞組測量的，并產(chǎn)生第一信號(hào)，其表示在對(duì)所述至少兩個(gè)定子繞組測量的測量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。此外，產(chǎn)生的第一信號(hào)的表示被在屏幕上顯示，產(chǎn)生的第一信號(hào)的表示以并排設(shè)置的3個(gè)或多個(gè)圖形的形式被顯示。在獲得的測量數(shù)據(jù)之間的差異可以作為至少一個(gè)所述圖形與包括兩個(gè)或多個(gè)圖形的另外的直線的偏差被在屏幕上顯示。按照所述的方法，用戶可以選擇至少一個(gè)圖形符號(hào)，關(guān)于所述至少一個(gè)圖形符號(hào)的數(shù)值測量數(shù)據(jù)被顯示在屏幕上。
具體實(shí)施例方式
參見

圖1的方塊圖，現(xiàn)在說明按照本發(fā)明的測量裝置13的優(yōu)選實(shí)施例。測量裝置13包括控制單元1，其優(yōu)選地包括CPU 1a，程序存儲(chǔ)器1b，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1c，A/D轉(zhuǎn)換器1d，電壓參考1e，第一定時(shí)器(A)1f，第二定時(shí)器(B)1g，以及硬件乘法器1h。
測量裝置13包括屏幕2，其和控制單元1相連。
測量裝置13包括和控制單元相連的波形發(fā)生器3，其優(yōu)選地包括D/A轉(zhuǎn)換器3a，重建濾波器3b和功率放大器3c。
測量裝置13包括在兩個(gè)通道中的測量放大器4，其優(yōu)選地包括可調(diào)的放大器4a，整流器4b，過零點(diǎn)檢測器4c和電平移動(dòng)器4d。
測量裝置13包括開關(guān)單元5，用于對(duì)測試對(duì)象10提供輸入和輸出。開關(guān)單元和測量放大器4的輸入相連，其優(yōu)選地包括繼電器5a和模擬多路復(fù)用器5b。
此外，測量裝置13包括參考測量電阻6，其被連接在開關(guān)單元5和測量放大器4的輸入之間。
高壓發(fā)生器7被連接在測試對(duì)象10和控制單元1之間，用于測試測試對(duì)象10的絕緣電阻。高壓發(fā)生器優(yōu)選地在其輸出端產(chǎn)生范圍為500V-1kV的電壓。
測量裝置13包括電源裝置8，其優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)電池8a，電池充電裝置8c，一個(gè)或多個(gè)電壓調(diào)節(jié)器8c和LCD偏壓發(fā)生器。
此外，測量裝置優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)模擬輸入9a和數(shù)字輸入9b。控制單元1按照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1b中的程序指令監(jiān)視和控制屏幕2、波形發(fā)生器3、測量放大器4、開關(guān)單元5、參考測量電阻6、高壓發(fā)生器7和電源裝置8，并按照給定的程序指令記錄和計(jì)算輸出數(shù)據(jù)，將結(jié)果示于屏幕2上。更具體地說，控制單元1控制波形發(fā)生器3，以產(chǎn)生DC信號(hào)或正弦信號(hào)，其頻率范圍優(yōu)選地為25-800Hz，其電壓優(yōu)選地為1V rms。產(chǎn)生的電壓通過功率放大器3c和開關(guān)單元5被施加到測試對(duì)象10上。這樣產(chǎn)生的電流在測量電阻6的兩端產(chǎn)生電壓，測量放大器4被控制用于分別測量在測量電阻6和測試對(duì)象兩端的電壓。
第一過零點(diǎn)檢測器4c的第一輸入和波形發(fā)生器3的輸出端相連。其輸出表示在測試對(duì)象10兩端的電壓的相移。第二過零點(diǎn)檢測器4c和放大器4a的輸出端相連，放大器4a是可調(diào)的，以便和測量電阻6匹配，并且其輸出信號(hào)代表通過測試對(duì)象10的電流的相移。
上述的連接使得能夠計(jì)算通過測試對(duì)象10的電流(I)。其還使得能夠計(jì)算阻抗(Z)、電感(L)和電阻(R)。當(dāng)和絕緣測試相結(jié)合測量和計(jì)算R時(shí)，使用高壓發(fā)生器7代替波形發(fā)生器3。相角Fi也被測量?？刂茊卧?為進(jìn)行上述的測量/計(jì)算所需的程序指令被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1b內(nèi)。
按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子測試可以用兩種可選擇的方法實(shí)現(xiàn)。按照可選擇的方法1，保持恒定的轉(zhuǎn)子速度，使得與用于觀察和計(jì)算的掃描時(shí)間匹配。按照可選擇的方法2，借助于角度傳感器11和數(shù)字輸入9b，在測量中包括軸的位置，借以聯(lián)系測量值和轉(zhuǎn)子位置。
更具體地說，在按照可選擇的方法1的轉(zhuǎn)子測試中，轉(zhuǎn)子的位置影響定子繞組中的電流(I)、阻抗(Z)、電感(L)和相位角(Fi)的測量值。這些測量值和轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置成比例地對(duì)稱地在最小/最大之間改變。通過在旋轉(zhuǎn)期間測量在定子繞組中的I，Z，L和Fi，并計(jì)算所述對(duì)稱性，可以檢測任何的轉(zhuǎn)子不平衡的存在。
假如測量數(shù)據(jù)隨時(shí)間的采集是線性的，并且轉(zhuǎn)子以適用于測量數(shù)據(jù)獲取速率的恒速旋轉(zhuǎn)，則結(jié)果是在屏幕2上的用于計(jì)算和表示測量值的圖形幾何表示。
在按照可選擇的方法3進(jìn)行的轉(zhuǎn)子測試中，其中角度傳感器11和軸相連，測量的值和轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，借以使該位置成為沿水平方向的控制因素。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2的流程圖(圖表1和2)說明按照本發(fā)明的優(yōu)選的測量方法。
在第一步200，波形發(fā)生器3被啟動(dòng)，借以產(chǎn)生25-800Hz，1Vrms的測量信號(hào)，并通過功率放大器3c以及開關(guān)單元5和測試對(duì)象10相連，并選擇地通過連接器端子(圖2中由X表示)和測量電阻6相連。更具體地說，通過啟動(dòng)定時(shí)器(B)1g并對(duì)應(yīng)于采樣時(shí)間t1上載一個(gè)值來啟動(dòng)波形發(fā)生器3。當(dāng)定時(shí)器向下計(jì)數(shù)為0時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)中斷，該中斷使CPU 1a檢索/查找在程序存儲(chǔ)器1b中存儲(chǔ)的表中的1號(hào)采樣值，所述的值被提供給D/A轉(zhuǎn)換器3a。與此同時(shí)，定時(shí)器(B)1g被重新啟動(dòng)并利用t1的值被重新加載。
通過檢索程序存儲(chǔ)器1b中的下一個(gè)采樣并將其提供給D/A轉(zhuǎn)換器3a，與定時(shí)器(B)1g的每個(gè)中斷結(jié)合/在定時(shí)器(B)1g的每個(gè)中斷之后，重復(fù)這個(gè)過程，借以產(chǎn)生一系列的代表期望的波形和采樣頻率1/t1的離散的電壓值。然后把這個(gè)信號(hào)發(fā)送到低通/重建濾波器3b，其功能是濾除采樣頻率和任何不需要的頻率分量，使得只留下所需的波形。在把波形施加于測試對(duì)象10之前，必須進(jìn)行阻抗匹配。這在功率放大器3c中進(jìn)行，波形從功率放大器3c通過在開關(guān)單元5中的繼電器被中繼到測試對(duì)象10。
在步驟201，在測試對(duì)象10和測量電阻6兩端的電壓被分別記錄在測量放大器4中(自動(dòng)排列)。這由CPU 1a實(shí)現(xiàn)，其設(shè)置開關(guān)單元5中的繼電器5a和多路復(fù)用器5b，使得串聯(lián)連接的分別在測試對(duì)象10和測量電阻6兩端的電壓被轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的可調(diào)放大器4a，4b。CPU把放大器4a，4b設(shè)置為最低的放大電平。然后把信號(hào)發(fā)送給整流器4c，在其中進(jìn)行全波整流，然后分別被提供給電平移動(dòng)器4e，其使得電平適合于A/D轉(zhuǎn)換器1d。在這個(gè)放大和轉(zhuǎn)換狀態(tài)下，CPU 1a啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器1d，其通過基于軟件的峰值檢測器類型1，和電壓參考1e一道返回兩個(gè)信號(hào)的峰值電壓，所述檢測器類型1在下面將進(jìn)行詳細(xì)說明。使用這些峰值，CPU 1a選擇/計(jì)算每個(gè)通道的可調(diào)放大器的最佳放大電平，并應(yīng)用它們。在這些新的放大狀態(tài)下，CPU 1a再次啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器1d，其通過基于軟件的峰值檢測器類型1，和電壓參考1e一道返回兩個(gè)信號(hào)的峰值電壓。使用這些峰值，CPU 1a證實(shí)每個(gè)通道的可調(diào)放大器的最佳放大狀態(tài)已被獲得。如果不是這種情況，即如果任何一個(gè)通道被過度激勵(lì)，則CPU 1a可以使放大電平減小一步長，并應(yīng)用該放大電平。選擇地，在測量電阻兩端的信號(hào)可以如此之低，使得CPU認(rèn)為好像沒有相連測試對(duì)象。優(yōu)選地，波形發(fā)生器3的最大幅值也是已知的。
第一過零點(diǎn)檢測器的輸入和波形發(fā)生器3的輸出相連。輸出信號(hào)可認(rèn)為是代表測試對(duì)象10兩端的電壓的相移。第二過零點(diǎn)檢測器和適用于所述測量電阻6的可調(diào)放大器的輸出相連，且其輸出信號(hào)表示通過測試對(duì)象10的電流的相移。
步驟202包括測量I，Z或L。所使用的測量方法是方法a或b，如下所述，或者是它們的組合。
在測量方法a)中，使用基于軟件的峰值檢測器類型1，即，該檢測器使用和測量信號(hào)過零點(diǎn)有關(guān)的備份信號(hào)來確定測量信號(hào)的峰值。
在測量方法b)中，使用基于軟件的峰值檢測器類型2，這意味著不用備份信號(hào)而進(jìn)行測量。兩個(gè)測量利用波形被在時(shí)間上同步，因而其形成整個(gè)測量序列的時(shí)基(1個(gè)測量周期＝1個(gè)波形周期)。
步驟203包括開始記錄/存儲(chǔ)I，Z和/或L的最小值和最大值。
步驟204包括執(zhí)行不用備份信號(hào)的基于軟件的峰值檢測器類型3，以便檢測來自轉(zhuǎn)子特征包絡(luò)的波形中的若干個(gè)最大/最小周期。峰值檢測器類型3基于基本上和類型2相同的軟件算法，但是在被處理的輸入數(shù)據(jù)(indata)和波形上不同。用于峰值檢測器類型3的輸入數(shù)據(jù)是來自一個(gè)或多個(gè)測量周期的測量結(jié)果，即，來自峰值檢測器類型1或類型2的輸出數(shù)據(jù)(1個(gè)測試周期＝1個(gè)波形發(fā)生器周期；1個(gè)測量結(jié)果＝一個(gè)或多個(gè)平均測試周期的結(jié)果)。測量的波形是轉(zhuǎn)子的特征包絡(luò)，根據(jù)所述波形獲得最小/最大值，所述特征包絡(luò)是正弦的或其它形狀的，其來自足夠多數(shù)量的采集的測量結(jié)果之后的包絡(luò)。
步驟205包括更新關(guān)于最小/最大周期的數(shù)量的計(jì)數(shù)器。
步驟206包括確定最小/最大周期的數(shù)量是否小于16。如果是，則程序返回步202，如果不是，則程序繼續(xù)進(jìn)行步驟207。
步驟207包括根據(jù)測量的最小/最大值計(jì)算Y平均值(Y_mean)。這個(gè)步驟還包括對(duì)零特定變量進(jìn)行初始化和/或設(shè)置，例如dx＝1，SY(1)＝0，SY(2)＝0，SY(3)＝0和SY(4)＝0，其含義如圖3所示。
步驟208包括啟動(dòng)轉(zhuǎn)子測試的主測量環(huán)，其中按照測量方法a)或b)或者它們的組合測量I，Z和/或L。在兩個(gè)x之間的時(shí)間(當(dāng)來自一個(gè)或多個(gè)測試周期的測試結(jié)果被準(zhǔn)備好時(shí)的時(shí)間，每個(gè)測試周期被采樣并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換)是1個(gè)測試周期(即，1個(gè)波形周期)的倍數(shù)。
步驟209包括定標(biāo)I，Z和/或L為y(x)。
步驟210包括在顯示器2上繪制y(x)，以使得能夠進(jìn)行波形的視覺檢查。
步驟211包括執(zhí)行基于軟件的過零點(diǎn)檢測，以獲得關(guān)于測量數(shù)據(jù)和x軸相交的位置的信息。
步驟212包括按照?qǐng)D3的曲線確定過零點(diǎn)(zero_cross)是否等于1或2。如果過零點(diǎn)等于1或2，則程序執(zhí)行步驟213，如果不等于1或2，則程序進(jìn)行到步驟214。
步驟213包括把電流測量值y(x)添加到各值的校正范圍，并增加dx，即dx++if y(x)＞y_meanSY(3)＝SY(3)+y(x)if y(x)＜y_meanSY(4)＝SY(4)+y(x)步驟214包括檢查過零點(diǎn)是否等于3。如果是，則程序執(zhí)行步驟215，如果不是，則程序執(zhí)行步驟221。
步驟215包括確定對(duì)稱系數(shù)S1，S2，S3并增加dx，即dx++S1=||SY(3)|-|SY(4)||K1100K2dx]]>S2=||SY(3)|-|SY(1)||K1100K2dx]]>S3=|SY(3)|-|SY(2)||K1100K2dx]]>S1是在當(dāng)前周期中的半周3和4之間的對(duì)稱性的測量/比較。S2是在當(dāng)前周期中的半周3和被存儲(chǔ)的緊前一周的“負(fù)”半周2之間的對(duì)稱性的測量/比較。S3是在當(dāng)前周期中的半周3和被存儲(chǔ)的緊前一周的“負(fù)”半周2之間的對(duì)稱性的測量/比較。K1和K2是常數(shù)形式的系數(shù)，K2/dx是對(duì)于不同轉(zhuǎn)速的補(bǔ)償因數(shù)，其中dx＝從零通過1到3的x的數(shù)量。
步驟216包括選擇具有最大值的對(duì)稱因數(shù)S1，S2或S3，即
如果S2＞S1S1＝S2如果S3＞S1S1＝S3步驟217包括在屏幕2上顯示最大值S1的結(jié)果。
步驟218包括確定S1是否大于或小于5，還包括對(duì)于轉(zhuǎn)子完好(rotor_ok)和轉(zhuǎn)子故障(rotor_fault)更新計(jì)數(shù)器，即如果S1＞5rotor_fault++rotor_ok＝0如果S1＜5rotor_ok++步驟219包括保留最近的周期為SY(1)＝SY(3)SY(2)＝SY(4)步驟220包括對(duì)新的周期初始化和/或設(shè)置零特定變量(zerospecific variable)，例如dx＝1，SY(3)＝0，SY(4)＝0。
步驟221包括增加x。關(guān)于此，檢查xmax和rotor_fault、rotor_ok計(jì)數(shù)器，即x++如果x＞xamx_displayx＝0如果rotor_ok＞＝8打?。?beep如果rotor_fault＞＝16打?。?beep
在步驟222，程序返回步驟208，重新開始主測量環(huán)。
下面說明按照本發(fā)明的定子測量的一個(gè)例子。
設(shè)備的測量線被連接到具有下面被稱為A，B，C的三相的三角或Y連接的電動(dòng)機(jī)，并連接到地/電動(dòng)機(jī)殼體(GND)。
除去利用500V或1000V的測試電壓在A-GND之間測量的絕緣電阻之外，在所有測量頻率f1，f2，f3…fn進(jìn)行在連接A-B，B-C，C-A之間的所有量的測量。
測試/測量的主要目的不是按照常規(guī)研究絕對(duì)測量值，而是研究結(jié)果的圖案和由不同的故障引起的對(duì)稱性偏移。在可疑的情況下，應(yīng)當(dāng)把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)90度，再次進(jìn)行測量。
設(shè)備由測量輸入的自動(dòng)轉(zhuǎn)換來啟動(dòng)，以便測量可能由于外部干擾場感應(yīng)的任何干擾電壓電平(Uemi)，如果有的話。如果該電平太高，則在設(shè)備的屏幕上顯示，借以使用戶采取不同的措施來試圖減小干擾電平，例如把測試對(duì)象接地，等等。因而，設(shè)備確定過大的干擾電壓電平(Uemi)的能力是一個(gè)非常有利的特征，因?yàn)檫^大的干擾電壓電平導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量結(jié)果。
如果干擾電平足夠低，則設(shè)備優(yōu)選地自動(dòng)進(jìn)行以下量的測量和/或計(jì)算電阻(R)，其用于檢測連接器或繞組中的斷開、松動(dòng)的連接、接觸電阻和直接短路。
阻抗(Z)和電感(L)，它們組合起來用于檢測繞組中不同雜質(zhì)的存在。所述雜質(zhì)例如可以呈灰塵、濕氣、燒焦的絕緣(由于過熱)的形式，所有這些引起被測量的繞組的電容的小的改變。在大多數(shù)情況下，電容增加，其引起阻抗Z的減小。此外，容抗對(duì)阻抗具有較大的影響(歐姆定律)，因?yàn)槭┘拥臏y試信號(hào)具有低的幅值，因此電容值甚至更起支配作用。
在由于過熱而導(dǎo)致燒焦的絕緣的情況下，電容可能減小，由此導(dǎo)致一相或幾相的阻抗的增加。
在所有的測量量當(dāng)中，電感L是由于定子故障而最不可能改變的量。由于這個(gè)“慣性”，對(duì)于L的測量結(jié)果可以用作一種形式的參考或基線，用于和Z的改變比較。
不過，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型，L和Z的值將不幸地在各相之間不同程度地改變。其原因是，轉(zhuǎn)子位置對(duì)轉(zhuǎn)子和定子之間的互感的影響在每相中可能是不同的。
盡管有這些改變，在沒有任何其它故障的電動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要的特征是，Z和L的值及其偏差在每相中仍然基本上并行地相互跟隨著。通過研究組合的關(guān)系，可以由上述理由導(dǎo)出的一個(gè)重要的結(jié)論是，轉(zhuǎn)子位置對(duì)Z和L的值中的相位平衡的不希望的影響可被消除。
由此可見，如果圖案表示由于在一相或幾相中Z的增加或減少而使得Z和L不平行，這表示在一個(gè)或幾個(gè)定子繞組中可能存在污染。不過，如果Z跟隨著其它的測量對(duì)象而L偏離，則表示某種轉(zhuǎn)子故障，因而需要進(jìn)行特定的轉(zhuǎn)子測試以獲得更為接近的分析。
相角(Fi)和IF或ZF，它們組合地或單獨(dú)地用于檢測定子繞組中的不同的絕緣故障。當(dāng)在繞組中發(fā)生故障時(shí)，在整個(gè)電路中的有效電容改變。這個(gè)電容改變將直接影響電流相對(duì)于電壓的滯后，一般的結(jié)果是，在相關(guān)相中電容增加而Fi減小。當(dāng)故障惡化時(shí)，將開始影響相鄰的相。通常，這發(fā)生在當(dāng)故障位于一個(gè)繞組中或者位于同一相中的各繞組之間時(shí)?？梢詸z測電路中電容的非常輕微的改變，因而使得能夠檢測各個(gè)匝中的故障。
第二種方法使用在兩個(gè)頻率fn和2fn＝(倍頻)下的兩個(gè)電流或阻抗之間的關(guān)系。當(dāng)頻率被加倍時(shí)，各匝間或各相間的電容的小的改變將被增強(qiáng)，并且引起至少一相中的IF的改變(見下面的IF和ZF的計(jì)算)。相角Fi和IF的組合使得能夠檢測大多數(shù)類型的故障。IF的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)當(dāng)在-15％到-50％的范圍內(nèi)。
絕緣電阻(INS)用于檢測在繞組和地/電動(dòng)機(jī)殼體之間的任何絕緣故障。
下面是按照本發(fā)明的相對(duì)測量的計(jì)算的例子。
噪聲電壓電平(Uemi)測量結(jié)果作為絕對(duì)平均值以mV給出，或者作為噪聲信號(hào)/有用信號(hào)比以dB給出。＝20log(Uemi/Usig)。
電阻(R)R_A，R_BC和R_CA作為在范圍0.00毫歐到999歐姆的范圍內(nèi)的絕對(duì)電阻被給出，或者作為以％表示的各相間的R偏差被給出，并按照下式計(jì)算R_dev1＝abs((R_AB-R_BC/R_AB)*100)R_dev2＝abs((R_BC-R_CA/R_BC)*100)R_dev3＝abs((R_CA-R_AB/R_CA)*100)相角(Fi)是在0到90.0度范圍內(nèi)的在電流和電壓之間的相移。在測量頻率＝fn時(shí)的以度表示的各相間的Fi差值按照下式計(jì)算Fi_diff1_fn＝abs(Fi_AB_fn-Fi_BC_fn)Fi_diff2_fn＝abs(Fi_BC_fn-Fi_CA_fn)Fi_diff3_fn＝abs(Fi_CA_fn-Fi_AB_fn)阻抗(Z)在測量頻率＝fn時(shí)的以％表示的各相間的Z偏差按照下式計(jì)算Z_dev1_fn＝abs((Z_AB_fn-Z_BC_fn/Z_AB_fn)*100)Z_dev2_fn＝abs((Z_BC_fn-Z_CA_fn/Z_BC_fn)*100)Z_dev3_fn＝abs((Z_CA_fn-Z_AB_fn/Z_CA_fn)*100)電感(L)在測量頻率＝fn時(shí)的以％表示的各相間的L偏差按照下式計(jì)算L_dev1_fn＝abs((L_AB_fn-L_BC_fn/L_AB_fn)*100)L_dev2_fn＝abs((L_BC_fn-L_CA_fn/L_BC_fn)*100)L_dev3_fn＝abs((L_CA_fn-L_AB_fn/L_CA_fn)*100)IF和ZFIF和ZF的結(jié)果彼此相等，只是計(jì)算方法略有不同。為了計(jì)算IF或ZF，使用在兩個(gè)測量頻率fn、2fn下的電流I或阻抗Z的值。函數(shù)IF和ZF以％表示，從0到-50％，并按照下式計(jì)算IF_AB_fn＝((I_AB_2fn-I_AB_fn)/I_AB_fn)*100IF_BC_fn＝((I_BC_2fn-I_BC_fn)/I_BC_fn)*100IF_CA_fn＝((I_CA_2fn-I_CA_fn)/I_CA_fn)*100ZF_AB_fn＝((Z_AB_fn-Z_AB_2fn)/Z_AB_2fn)*100ZF_BC_fn＝((Z_BC_fn-Z_BC_2fn)/Z_BC_2fn)*100ZF_CA_fn＝((Z_CA_fn-Z_CA_2fn)/Z_CA_2fn)*100在測量頻率＝fn時(shí)在各相間的IF和ZF差值按照下式計(jì)算
IF_diff1_fn＝abs(IF_AB_fn-IF_BC_fn)IF_diff2_fn＝abs(IF_BC_fn-IF_CA_fn)IF_diff3_fn＝abs(IF_CA_fn-IF_AB_fn)ZF_diff1_fn＝abs(ZF_AB_fn-ZF_BC_fn)ZF_diff2_fn＝abs(ZF_BC_fn-ZF_CA_fn)ZF_diff3_fn＝abs(ZF_CA_fn-ZF_AB_fn)絕緣電阻(INS)測量結(jié)果作為在0.00兆歐到500兆歐范圍內(nèi)的絕對(duì)絕緣電阻被給出。
在進(jìn)行自動(dòng)測量和按照上述進(jìn)行被測量對(duì)象的計(jì)算之后，操作者面臨兩個(gè)選擇第一個(gè)選擇是，手動(dòng)地研究以圖表或數(shù)值形式提供的值。借助于專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)獲得計(jì)算的偏差和三相之間的差的圖形表示，其中每個(gè)偏差或差值由圖表符號(hào)表示，該符號(hào)根據(jù)偏差或差值的大小改變位置和外觀，因而使得操作者能夠立即看出各相之間的關(guān)系，與此同時(shí)還能夠在相同的符號(hào)位置讀出舍入的值。
參見圖4，每個(gè)量被表示為垂直排列的由3個(gè)組成的組，例如(Rdev1，R_dev2，R_dev3)。觀察這些數(shù)值，當(dāng)光標(biāo)在選擇的量的組下方時(shí)，觀察者可以按下OK。在圖4的左方組中，對(duì)于選擇的上面給出的一個(gè)量，各相間的差小于1％，這意味著屏幕上的記號(hào)沿垂直線排列。在中間組中，對(duì)于底部一相，量偏差的值為1-2％，根據(jù)偏差的符號(hào)，其被表示為記號(hào)向左偏移或向右的偏移。在右方的組中，最下方的相的量偏離的值為2-3％，其由位于垂直線一側(cè)的記號(hào)表示。為頂部的相測量的量的值偏離超過5％，其由淺的線或虛線畫出的記號(hào)表示。當(dāng)然，根據(jù)要測量的量的種類和要測量的對(duì)象，上面給出的百分?jǐn)?shù)可以改變。
第二個(gè)選擇是使設(shè)備通過其軟件或硬件進(jìn)行解釋和分析，按照前面給出的一組規(guī)則并按照下述關(guān)系給出結(jié)果如果Fi，IF，Z，L正常，并且R_dev＞3-5＝＞檢查布線技術(shù)，否則在三角連接的電動(dòng)機(jī)中具有可能的接觸故障或斷開的匝。
如果Fi_diff_fn＞1并且IF_diff_fn＞2＝＞同一繞組的匝間絕緣故障。
如果Fi_diff_fn＞1并且IF_diff_fn＜2＝＞同相的繞組之間的絕緣故障。
如果Fi_diff_fn＜1并且IF_diff_fn＞2＝＞不同相的繞組之間的絕緣故障。
如果任何IF_diff_fn＞5＝＞表示嚴(yán)重短路。
如果INS＜1.5-5兆歐＝＞繞組和地/電動(dòng)機(jī)殼體之間的絕緣故障。
如果Z和L平行＝＞繞組未被污染。
如果Z和L不平行＝＞繞組被污染。
如果Z跟隨R，F(xiàn)i，和IF但是L偏離＞3＝＞可能的轉(zhuǎn)子故障，要進(jìn)行轉(zhuǎn)子測試。
權(quán)利要求
1.一種用于測試電動(dòng)機(jī)的方法，所述電動(dòng)機(jī)包括定子繞組和沿著旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述方法包括當(dāng)所述轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)測量所述定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的周期性測量數(shù)據(jù)，該方法的特征在于采集關(guān)于所述周期性測量數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)周期的測量數(shù)據(jù)，比較采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱性，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)表示在采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，測試信號(hào)被施加給電動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)定子繞組，其中，通過在轉(zhuǎn)子圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)跨過定子繞組連接進(jìn)行測量來獲得周期性測量數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，測量的物理量是通過定子繞組的電流(I)，定子繞組的阻抗(Z)和/或定子繞組的電感(L)。
4.一種用于測試電動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)包括定子繞組和沿著旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子，所述設(shè)備適用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)測量所述定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的周期性測量數(shù)據(jù)，其特征在于所述設(shè)備被配置成用于采集關(guān)于所述周期性測量數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)周期的測量數(shù)據(jù)，比較采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱性，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)表示在采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱關(guān)系。
5.一種當(dāng)檢查電動(dòng)機(jī)時(shí)使用的方法，所述電動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)或更多個(gè)定子繞組，所述方法包括測量各定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的測量數(shù)據(jù)，該方法的特征在于比較關(guān)于所述物理量的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)是對(duì)至少兩個(gè)定子繞組測量的，產(chǎn)生第一信號(hào)，其表示在對(duì)所述至少兩個(gè)定子繞組測量的測量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所產(chǎn)生的第一信號(hào)的一個(gè)表示被顯示在屏幕上。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所產(chǎn)生的第一信號(hào)的所述表示以并排排列的三個(gè)或更多個(gè)圖形的形式被顯示。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所測量的測量數(shù)據(jù)之間的差作為至少一個(gè)所述圖形離開一條直線的偏離在屏幕上被顯示，所述兩個(gè)或更多個(gè)圖形沿著所述直線排列。
9.如權(quán)利要求5-8中任何一個(gè)所述的方法，包括選擇至少一個(gè)圖形記號(hào)，所述至少一個(gè)圖形記號(hào)的數(shù)值測量數(shù)據(jù)被顯示在屏幕上。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，包括如果所述第一信號(hào)表示正在屏幕上被顯示的所述至少一個(gè)圖形記號(hào)的測量數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生第二信號(hào)。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，包括如果所述第一信號(hào)表示至少兩個(gè)定子繞組的所測量的測量數(shù)據(jù)之間的差，則產(chǎn)生第二信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第二信號(hào)表示在電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)或更多個(gè)定子繞組的一個(gè)中的故障。
12.如權(quán)利要求5-11中任何一個(gè)所述的方法，包括通過測量由外部干擾場引起的感應(yīng)干擾電壓來確定在電動(dòng)機(jī)的周圍是否存在外部干擾場，只有在感應(yīng)的干擾電壓低于一個(gè)預(yù)定值時(shí)才進(jìn)行定子繞組的物理量的測量步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，包括在屏幕上顯示測量的干擾電壓。
14.一種用于測試電動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)包括定子繞組，所述設(shè)備適用于測量定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的周期性測量數(shù)據(jù)，其特征在于，所述設(shè)備被配置成用于比較關(guān)于所述物理量的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)是對(duì)至少兩個(gè)定子繞組測量的，產(chǎn)生指示對(duì)所述至少兩個(gè)定子繞組所測量的測量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于測試電動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)包括定子繞組和沿著旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子。所述設(shè)備適用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)測量所述定子繞組的物理量，借以獲得關(guān)于所述物理量的周期性測量數(shù)據(jù)。所述設(shè)備適用于采集關(guān)于所述周期性測量數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)周期的測量數(shù)據(jù)，比較采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱性，并產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)表示在采集的測量數(shù)據(jù)的兩個(gè)或更多個(gè)半周的至少基波分量之間的對(duì)稱關(guān)系。
文檔編號(hào)H02K15/16GK1788209SQ200580000437
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者博里斯·科普 申請(qǐng)人:薩伯希股份公司