專利名稱：一種能夠抗干擾的電動機故障監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對電動機故障進(jìn)行監(jiān)測的裝置，屬于檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
感應(yīng)電動機運行時由于受現(xiàn)場環(huán)境、運行工況及制造質(zhì)量等多種因素的影響，會引起定子繞組短路、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。電動機故障常規(guī)的診斷的方法有多種，比較簡單的方法是利用人的感官通過對設(shè)備運行聲音的高低、溫度的大小、振動的強弱、顏色的深淺等征兆發(fā)現(xiàn)故障及其位置，更準(zhǔn)確的是用故障檢測試驗裝置測量故障點，常用的有絕緣試驗系統(tǒng)、帶電溫度計、接地試驗系統(tǒng)、超聲波檢測系統(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，而使用儀器針對感應(yīng)電動機故障的監(jiān)測手段有電流信號監(jiān)測、振動信號監(jiān)測、絕緣診斷和溫度檢測等，具體方法如下1)電流分析法通過頻譜分析等信號分析方法對負(fù)載電流的波形進(jìn)行檢測從而診斷出電機設(shè)備故障的原因和程度；2)絕緣診斷法利用各種電氣試驗系統(tǒng)和診斷技術(shù)對設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、工作性能是否存在缺陷做出判斷，并對絕緣剩余壽命做出預(yù)測；3)溫度檢測法采用各種溫度測量方法對電機設(shè)備各個部位的溫升進(jìn)行監(jiān)視。電機的溫升與電機的多種故障現(xiàn)象相關(guān)；4)振聲診斷法通過對電機設(shè)備的振聲檢測，并對信號進(jìn)行分析處理，診斷出電機產(chǎn)生故障的原因和部位，尤其對機械上的損壞診斷特別有效。在上述方法中，因電流監(jiān)測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，基于電動機定子電流信號，利用快速傅立葉變換(FFT)法、小波分析法、 自適應(yīng)法等信號分析技術(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，這方面已有許多的研究成果。然而，對于變頻器供電情況下感應(yīng)電動機故障電流的監(jiān)測，研究還很少。近年來，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)及國防科技等各個控制領(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)電動機的運行調(diào)速性能，但采用PWM變頻器驅(qū)動的交流電動機，也會產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)，包括繞組的過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，變頻器在運行時會對其周圍產(chǎn)生很強的電磁噪聲干擾，從而給信號的測量帶來嚴(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機故障監(jiān)測準(zhǔn)確性的重要措施。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對變頻器供電感應(yīng)電動機定子電流信號測量所表現(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、提高感應(yīng)電動機故障診斷的精度和準(zhǔn)確性的能夠抗干擾的電動機故障監(jiān)測裝置。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種能夠抗干擾的電動機故障監(jiān)測裝置，它包括電流互感器、測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、計算機、顯示通信電路，電流互感器、測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，計算機，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)電動機的定子繞組上，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)電動機定子串聯(lián)，二次繞組由屏蔽層屏蔽并接地，二次繞組與測量電路相連接。上述能夠抗干擾的電動機故障監(jiān)測裝置，所述測量電路的取樣電阻串聯(lián)在二次繞組中。本實用新型的有益之處在于對于變頻器供電的感應(yīng)電動機調(diào)速控制系統(tǒng)，由變頻器產(chǎn)生的電磁干擾主要表現(xiàn)在測量互感器電容耦合效應(yīng)，本實用新型通過對互感器一、二次繞組間的屏蔽，可有效地減少干擾，提高定子電流信號的測量精度，這種方法經(jīng)工程實驗測試驗證是非常有效的。同時在變頻器供電情況下，利用感應(yīng)電動機定子電流信號進(jìn)行故障的在線檢測與診斷，故障診斷正確率達(dá)到了 98%。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，調(diào)試方便，易于實現(xiàn)。

圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是本實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)電動機3、電流互感器4、測量電路 5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、計算機7、顯示器8、操作鍵盤9、數(shù)據(jù)存儲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。
具體實施方式
圖1中顯示，主電路由變頻器2和感應(yīng)電動機3組成，三相交流電源1供電。檢測裝置包括電流互感器4、測量電路5、A/D轉(zhuǎn)換電路6、計算機7、顯示器8、操作鍵盤9、數(shù)據(jù)存儲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)測量電路5為所需的電壓信號，并由數(shù)據(jù)采集卡按一定的采樣頻率，輸入給計算機7進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時分析、處理及故障的在線監(jiān)測。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)電動機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，提高定子電流信號的測量精度。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)電動機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接測量電路5，電流互感器4的電流比為15/5。通過測量電路中的取樣電阻R將感應(yīng)電動機3定子電流信號測取流經(jīng)電阻變?yōu)殡妷盒盘枺敵龆诉B接A/ D轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求1.一種能夠抗干擾的電動機故障監(jiān)測裝置，它包括電流互感器(4)、測量電路(5)、A/D 轉(zhuǎn)換電路(6)、計算機(7)、顯示通信電路(8)，電流互感器(4)、測量電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換電路 (6)、計算機(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)電動機(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)電動機(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機故障監(jiān)測裝置，其特征在于所述測量電路(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機故障監(jiān)測裝置，屬于檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于消除和減少對電動機故障進(jìn)行監(jiān)測時的干擾，其技術(shù)方案是它包括電流互感器、測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、計算機、顯示通信電路，電流互感器安裝在感應(yīng)電動機的定子繞組上，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)電動機定子串聯(lián)，二次繞組由屏蔽層屏蔽并接地，二次繞組與測量電路相連接。本實用新型通過對互感器一、二次繞組間的屏蔽，可有效地減少干擾，提高定子電流信號的測量精度，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)簡單，工作可靠，調(diào)試方便，易于實現(xiàn)。
文檔編號G01R1/18GK202305759SQ20112034802
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:河北師范大學(xué)