CN102099701B - 用于测量电机中的轴承电流的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测量电机(2)中轴承电流的方法和设备。由放电产生的射频信号由所述轴承(14)附近的天线(16)检测。测量与所述轴承电流的源和由同步信号触发的信号相结合的同步信号。

Description

用于测量电机中的轴承电流的方法和设备
技术领域
本发明涉及测量电机中的轴承电流的方法和设备。本发明尤其涉及通过检测由所述电机的轴承中放电产生的射频(RF)信号来测量所述轴承电流。
背景技术
在电机中因多种原因而发生放电。放电是有害的并且放电易于以不同方式损害所述电机。三种主要的原因是绕组的局部放电、轴承电流和换向器的火花。所有这些现象已被彻底研究过，并已经提出关于在所述电机效率已恶化之前或是在所述电机的任何部分已完全损坏之前如何阻止和/或如何检测这些现象的许多建议。
在确定放电出现时，已有许多利用射频信号检测的方法。已提议将射频信号检测器用于检测由例如绕组中的导线松散或是破裂、绕组中的中间断股(intermittent strand)和匝短路(turn short)所导致的放电。此外，还有一些提议是要查明对直流电机的换向器中电刷放电弧的监测。
放电和射频信号分别与放电原因所在的绕组和换向器直接关联。例如，由于电刷的磨损和老化，在换向器中产生放电和射频信号。
关于轴承电流相关的情形更加困难。轴承电流在多数情形中不可被测量，但是像电动机的端子的共模电流或电压或是轴承上的电压的其他的变量是可被测量的。在一些情形中，甚至这些变量也不能获取到。此外，在轴承中是否出现有害放电也不能确定。
已公布的国际申请WO2007/106015公开了一种指示在电力驱动系统的轴承中放电的方法。处理检测到的射频信号以估计放电，并且指示估计的放电。尽管当检测与电机相关的放电时，所有的现有技术的方法使用射频信号，但是他们在识别何时所检测到的射频信号确实是与所讨论的放电相关的方面具有一些缺点。
发明内容
本发明的目标是建立用于通过检测由放电导致的射频信号来测量电机中轴承电流的新方法和新设备。根据本发明的一个方面，该方法包括如下步骤：产生同步信号，并且该同步信号适时地(timely)与放电源相关，触发射频信号检测设备作为对该同步信号的响应，记录与所述同步信号匹配的射频信号以作为代表轴承电流的信号。
根据本发明的一个方面，设备包括用于产生同步信号的装置，该同步信号适时地与放电源相关并基于该放电源；基于同步信号而被触发的检测器装置；和显示或存储与同步信号匹配的射频信号的记录部件。
根据本发明的一个方面，基于同步信号的频率确定待监测的时间窗。
根据本发明的一个方面，通过触发控制电机的变频器的电力电子部件的信号来产生同步信号。
根据本发明的另一方面，基于检测共模电流或共模电压的传感器产生同步信号。
根据本发明的一个方面，射频信号被积分或是被计数。这个数据被用以确定与轴承故障成比例的参数。
根据本发明的一个方面，检测器装置是由显示与轴承电流成比例的电压的示波器构成。
如果源自电力电子开关的高频电压导致火花，则本发明给出可靠和准确的数据。这个数据能够精确地分析和监测。因此，当评估电机状况和可能的维护需要时，可容易地观察和利用电机的生命周期内的上述现象及其过程。
附图说明
通过下面结合附图的具体描述，本发明进一步的特征和优点将变得明显，其中：
图1示意性地示出了本发明的一个实施例；
图2示意性地示出了本发明的另一个实施例；
图3示意性地示出了与诊断装置相关的本发明的一个实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出了本发明的一个实施例。交流电动机2由变频器4驱动，变频器4转换由市电电源6提供的交流市电电压。变频器4的输出通过线路8连接至电动机2的端子。变频器4包括一些本领域熟知的高频脉冲宽度调制(PWM)的脉冲所控制的电子开关。
电动机2的轴10通过轴承14被支撑到所述电动机的框架12。当高频电压脉冲在所述电动机的定子内传播时，在一些情形下它们可导致轴承14的润滑膜上的高电压脉冲。如果电压足够高，则轴承电流流过轴承14而导致放电。这种现象生成可被放置在所述轴承附近的天线16检测到的射频(RF)信号。天线16的输出17中的电压可在示波器18的显示屏上被监测。可以测量与放电成比例的轴承电流的幅度。为了得到准确的测量结果，变频器4中的开关的触发信号通过线路20被引至示波器18。
图2示出了本发明的另一个实施例。在图2中，通过线路21从电机2的端子获取示波器18的触发信号。从而，由测量共模电压或共模电流的传感器产生该触发信号。
天线16是具有接收射频信号的一些环的环状天线。可使用适于接收射频信号的其他种类的天线。天线的选取也基于测量距离。同步信号可以是与轴承电流生成源相关的任何信号。本构思是获取转换频率的准确的定时信号，并且当通过天线检测射频信号时，该定时信号被用作同步信号。噪声信号可被可靠地消除。
图3示出了利用本发明的诊断装置。由同步信号触发的示波器18的输出20被引至分析器24。检测火花的强度和重现，并在记录模块26中记录。该结果连续地存储于存储器28中。当确定服务和维护时，使用记录结果数据。
通过脉冲计数器或积分器对放电脉冲计数，进一步利用测量结果。该数据有利地用于确定与轴承的故障成比例的参数。
上面描述的本发明的实施例意于仅用作示范。因此本发明的范围意于仅由所附的权利要求书的范围所限制。

Claims (7)

1.一种测量由变频器(4)驱动的电机(2)中轴承电流的方法，所述变频器(4)包括由高频脉冲宽度调制PWM脉冲控制的若干电子开关，其中产生放电，所述电机(2)包括安装至所述电机的框架(12)的定子和布置为绕电机的轴线(10)转动的转子，并且所述转子通过轴承(14)而被支撑到所述框架(12)，其中如果润滑膜上的电压高，则突发放电，并且所述放电产生射频信号，借此通过在所述放电的位置附近的天线(16)连续地检测射频信号，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通过将所述变频器(4)中的所述开关的触发信号传导至示波器(18)，或者通过将传感器测量的共模电流或者共模电压传导至示波器(18)，产生适时地与放电源相关的同步信号；
触发射频信号检测设备，以作为对所述同步信号的响应；
记录与所述同步信号匹配的所述射频信号，以作为代表所述轴承电流的信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述同步信号的频率确定待监测的时间窗。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射频信号被积分或被计数。
4.一种通过监测由变频器(4)驱动的电机(2)中产生的放电来测量轴承电流的设备，所述变频器(4)包括由高频脉冲宽度调制PWM脉冲控制的若干电子开关，所述电机包括安装至所述电机(2)的框架(12)的定子和布置为绕电机的轴线(10)转动的转子，并且所述转子通过轴承(14)而被支撑到所述框架，由此如果润滑膜上的电压过高，则在所述轴承(14)上突发放电，并且所述放电产生射频信号，所述设备包括在放电位置附近的、用于连续地检测所述射频信号的天线，其特征在于，所述设备还包括：
用于将所述变频器(4)中的所述开关的触发信号传导至示波器(18)的线路(20)，或者从检测共模电流或者共模电压的传感器至示波器(18)的线路(21)，以便产生适时地与放电源相关且基于该放电源的同步信号；
基于同步信号而被触发的检测器装置(18)；
显示或存储与所述同步信号匹配的所述射频信号的记录部件(24、26)。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述同步信号是基于控制所述电机(2)的变频器(4)的转换频率产生的。
6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述示波器(18)显示与所述轴承电流成比例的电压。
7.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述设备包括脉冲计数器或积分器，以确定与所述轴承的故障成比例的参数。
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