CN107290662B - 电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法 - Google Patents

电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107290662B
CN107290662B CN201710233134.1A CN201710233134A CN107290662B CN 107290662 B CN107290662 B CN 107290662B CN 201710233134 A CN201710233134 A CN 201710233134A CN 107290662 B CN107290662 B CN 107290662B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
electric machine
field winding
rotor
measurement data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710233134.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107290662A (zh
Inventor
S.德萨布哈特拉
J.J.格兰特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co PLC
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN107290662A publication Critical patent/CN107290662A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107290662B publication Critical patent/CN107290662B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2832—Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
    • G01R31/2834—Automated test systems [ATE]; using microprocessors or computers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/32—Arrangements for controlling wound field motors, e.g. motors with exciter coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/006—Means for protecting the generator by using control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

各种实施例包括一种系统(100)，其具有：至少一个计算装置(126)，其配置成通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组(7)电联接的激励器(13)的转子的电动机器(1)：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组(7)的电阻的测量数据(60)；将指出多个转子角位置处的场绕组(7)的电阻的测量数据(60)与阈值电阻范围(70)相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围(70)偏离的电阻的测量数据(60)来指出场绕组(7)中的潜在故障。

Description

电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法
技术领域
本申请请求享有美国临时申请第62/320,664号的权益，该申请通过引用以其整体并入本文中。
本文公开的主题涉及电动机器(dynamoelectric machine)。更具体而言，本文公开的主题涉及检测诸如发电机的电动机器中的故障。
背景技术
同步电动机器(例如，马达和发电机)的场绕组可能在一定时间内经历由于磨损现象引起的可靠性问题。具体而言，同步发电机转子中的场绕组可能经历(多个)场引线、一个或更多个硬钎焊接头附近或另一端子位置处的故障(例如，较差的连接)。
通常，发电机场绕组通过经由邻接滑环测量绕组的电阻来手动地测试。电阻在转子的对应角(旋转)位置处测量八(8)次，以便检测松弛连接。在没有场绕组故障的发电机中，这八个测量结果应当大致一致(例如，在给定的测量结果容限内)。因此，常规途径包括比较这八个测量结果，且如果一个或更多个测量结果偏离其余测量结果，则针对可能的故障在对应的位置上执行跟进。然而，该途径需要发电机的现场测量，以及耗时的手动劳动。
发明内容
本公开内容的各种实施例包括一种系统，其具有：至少一个计算装置，其配置成通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据；将指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据与阈值电阻范围相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围偏离的电阻的测量数据来指出场绕组中的潜在故障。
本公开内容的第一方面包括一种系统，其具有：至少一个计算装置，其配置成通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据；将指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据与阈值电阻范围相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围偏离的电阻的测量数据来指出场绕组中的潜在故障。
本公开内容的第二方面包括一种系统，其具有：具有包括与场绕组电连接的激励器的转子的电动机器；以及联接到激励器上的控制器，控制器配置成通过执行包括以下的动作来监测电动机器：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据；将指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据与阈值电阻范围相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围偏离的电阻的测量数据来指出场绕组中的潜在故障。
本公开内容的第三方面包括一种具有程序代码的计算机程序产品，程序代码在由至少一个计算装置运行时，促使至少一个计算装置通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据；将指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据与阈值电阻范围相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围偏离的电阻的测量数据来指出场绕组中的潜在故障。
本公开内容的第四方面包括一种监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器的方法，该方法包括：在转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据；将指出多个转子角位置处的场绕组的电阻的测量数据与阈值电阻范围相比较；以及响应于确定指出与阈值电阻范围偏离的电阻的测量数据来指出场绕组中的潜在故障。
实施方案1. 一种系统，包括：
至少一个计算装置，其配置成通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的测量数据；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的所述测量数据与阈值电阻范围相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围偏离的电阻的所述测量数据来指出所述场绕组中的潜在故障。
实施方案2. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述阈值电阻范围基于所述电动机器的历史电阻范围。
实施方案3. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置配置成基于指出所述场绕组的电阻的所述测量数据的统计分布来限定所述阈值电阻范围。
实施方案4. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述潜在故障的指出包括将提示提供至与所述至少一个计算装置联接的界面，或在记录文件中记录关于所述电动机器的潜在故障。
实施方案5. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，还包括与所述电动机器和所述至少一个计算装置联接的传感器系统。
实施方案6. 根据实施方案5所述的系统，其特征在于，指出所述场绕组的电阻的所述测量数据从所述传感器系统获得。
实施方案7. 根据实施方案6所述的系统，其特征在于，所述传感器系统包括与所述激励器联接的低电阻欧姆计或电桥。
实施方案8. 根据实施方案5所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置进一步配置成：
监测所述电动机器的操作状态；以及
指示所述传感器系统基于所述电动机器的操作状态中的一个来测量指出所述场绕组的电阻的数据。
实施方案9. 根据实施方案8所述的系统，其特征在于，所述操作状态包括转子速度，以及其中所述至少一个计算装置配置成响应于确定所述转子速度低于阈值速度来指示所述传感器系统测量指出所述场绕组的电阻的数据。
实施方案10. 一种系统，包括：
具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器；以及
联接到所述激励器上的控制器，所述控制器配置成通过执行包括以下的动作来监测所述电动机器：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的测量数据；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的所述测量数据与阈值电阻范围相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围偏离的电阻的所述测量数据来指出所述场绕组中的潜在故障。
实施方案11. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述阈值电阻范围基于所述电动机器的历史电阻范围。
实施方案12. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成基于指出所述场绕组的电阻的所述测量数据的统计分布来限定所述阈值电阻范围。
实施方案13. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，所述控制器包括界面，以及所述潜在故障的指出包括提供提示至所述界面，或在记录文件中记录关于所述电动机器的潜在故障。
实施方案14. 根据实施方案10所述的系统，其特征在于，还包括与所述电动机器和所述控制器联接的传感器系统。
实施方案15. 根据实施方案14所述的系统，其特征在于，指出所述场绕组的电阻的所述测量数据从所述传感器系统获得。
实施方案16. 根据实施方案15所述的系统，其特征在于，所述传感器系统包括与所述激励器联接的低电阻欧姆计或电桥。
实施方案17. 根据实施方案15所述的系统，其特征在于，所述至少一个计算装置进一步配置成：
监测所述电动机器的操作状态；以及
指示所述传感器系统基于所述电动机器的操作状态中的一个来测量指出所述场绕组的电阻的数据。
实施方案18. 根据实施方案17所述的系统，其特征在于，所述操作状态包括转子速度，以及其中所述控制器配置成响应于确定所述转子速度低于阈值速度来指示所述传感器系统测量指出所述场绕组的电阻的数据。
实施方案19. 一种包括程序代码的计算机程序产品，其在由至少一个计算装置运行时，促使所述至少一个计算装置通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组电联接的激励器的转子的电动机器：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的测量数据；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的所述测量数据与阈值电阻范围相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围偏离的电阻的所述测量数据来指出所述场绕组中的潜在故障。
实施方案20. 根据实施方案19所述的计算机程序代码，其特征在于，所述程序代码还促使所述至少一个计算装置：
监测所述电动机器的操作状态；以及
指示与所述至少一个计算装置和所述电动机器联接的传感器系统基于监测的操作状态中的至少一个来测量指出所述场绕组的电阻的数据。
附图说明
本发明的这些及其它特征将从连同附图的本发明的各种方面的以下详细描述中更容易理解，附图绘出了本发明的各种实施例，在附图中：
图1示出了根据本公开内容的各种实施例的系统的简图。
图2示出了图1的系统中的电动机器的一部分的示意性近视图。
图3示出了根据本公开内容的各种实施例的包括激励器和故障检测系统的系统的附加示意图。
图4显示了示出根据本公开内容的特定实施例执行的方法的流程图。
图5示出了根据本公开内容的各种实施例的包括用于监测图1的电动机器的系统的环境。
将注意本发明的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅绘出本发明的典型方面，且因此不应认作是限制本发明的范围。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。
零件列表
1 电动机器
2 端轴
3 集电环/滑环
4 固位环
5 转子本体槽口
7 场绕组(端匝)
8 主引线
9 接线柱
10 开孔铜
12 绝缘物
13 激励器
20 环绝缘物
22 定心环
24 最内线圈绕组
33 刷架设备
34 接线柱孔
60 电阻数据
70 阈值数据
75 提示
80 记录文件
90 操作数据
100 系统
101 环境
102 计算机系统
103 激励器控制器
104 故障检测系统
106 传感器系统
108 传感器
110 通路
112 系统用户
126 计算装置
132 模块。
具体实施方式
如上文所述，本文公开的主题涉及电动机器。更具体而言，本文公开的主题涉及检测电动机器(诸如同步发电机和马达)中的故障。
相比于常规途径，本公开内容的各种实施例使用激励器(和激励器控制器，包括其相关联的软件)来监测可指出故障(或在一些情况中是失效)的电阻值。具体而言，本公开内容的各种实施例包括配置成在发电机的低速操作(例如，启动或关闭)期间获得来自激励器的电阻数据的激励器控制器。激励器控制器可比较与转子上的场绕组相关联的激励器电阻数据来检测潜在故障。由于激励器与场绕组电连接，故基于转子的角的激励器处的不同电阻值可指出场绕组中的潜在故障。将理解的是，测量场绕组的电阻是在全速下正常操作期间的激励器的正常功能。即，绕组电阻由测得的电压/电流的比率导出。稳态电阻值用于确定绕组的平均温度。
在以下描述中，将参照附图，附图形成描述的一部分，且其中通过图示示出了可实施本教导的特定示例实施例。足够详细描述了这些实施例，以允许本领域的技术人员实施本教导内容，且将理解，可使用其它实施例，且可制作出变化而不脱离本教导内容的范围。
参看附图，具体是图1，示出了根据本公开内容的各种实施例的系统100，其包括电动机器转子(本文中称为"电动机器"或"转子")，诸如发电机转子。转子包括端轴2，其中一个包含绝缘导线，即，开孔连接条或"开孔铜"，其沿端轴2在集电环/滑环3与位于转子本体槽口5中和固位环4内的转子场绕组之间纵向地延伸。如本领域的技术人员将认识到那样，转子包括一系列沿纵向延伸的沿径向开放的槽口5(示出了一些)，其具有转子的外周附近的槽口侧中的燕尾形纵向凹槽。场绕组插入槽口中，且延伸转子本体的长度，其中纵向楔形物(未示出)位于燕尾形凹槽中来用于克服转子处于操作速度下时施加的离心力来将绕组保持就位。场线圈的纵截面沿轴向方向延伸超过转子的较大直径部分的端部，且包括用于使一个槽口的纵截面与另一个槽口的绕组连接的场绕组(端匝)7(图2)。固位环4上覆这些绕组(端匝)7，且在转子处于操作速度时抵抗绕组端匝上的离心力，以便约束端匝免于沿径向向外的方向移动。
参看图2，接线柱9在开孔铜10与场绕组7中的线圈之间延伸。柔性主引线(或引线连接器)8通常将接线柱9的径向外端连接到端匝7上。将认识到的是，开孔铜10例如通过绝缘物12与转子电绝缘。同样，在开孔铜10与绕组7之间传导电力的同时，接线柱9同样以常规方式与转子电绝缘(绝缘物12A使接线柱9绝缘，同时引线连接器8是气体绝缘的)。将认识到的是，在图2的图示中，收纳接线柱9的下端或内端的开孔铜10中的径向开口可为锥形的螺纹孔口，其收纳接线柱的端部上的互补螺纹。作为备选，接线柱9的下端或内端为圆柱形，且经由其它手段连接到开孔铜10上。如图1-2中所示，转子可包括集电端固位环(固位环)4，其固持主引线8、接触主引线8的接线柱9，以及主引线8附近的主端子绝缘物(绝缘物12)。接线柱9可位于绝缘物12中的接线柱孔34内。图2也示出了固位环绝缘物20，以及用于固位环4内侧的最内线圈绕组24的定心环22(以影线部分示为除去的)。
回到图1，系统100还可包括与集电环3(图3中更详细示出)联接的激励器13。系统100还可包括激励器控制器103，其与激励器13联接且配置成控制和/或监测激励器13。将理解的是，根据各种实施例，包括计算装置126的激励器控制器103可连同激励器物理地收纳在激励系统内。激励器控制器103可包括故障检测系统104，其配置成比较激励器13处测得的电阻，例如，经由配置成测量电阻的万用表或其它装置。故障检测系统104可配置成基于发电机转子的特定操作状态来开始数据采集(例如，采集电阻数据)。例如，故障检测系统104可配置成响应于检测发电机转子的特定操作状态来采集(例如，记录、储存或以其它方式编译)来自激励器13(例如，经由电阻测量装置)的电阻数据，例如，响应于检测转子的特定转速。在一些情况下，在发电机的启动(其中转子的操作速度处于或低于阈值RPM水平)、停机或低速操作期间，故障检测系统104可从电阻测量装置获得作为转子角位置的函数的电阻数据，且比较该电阻数据来识别一个或更多个异常值。(多个)异常值可包括偏离其余电阻测量结果(或预期电阻测量值或范围)的平均值在统计上显著的量(例如，容限外)的电阻测量结果。
图3示出了经由刷架设备33与集电环3联接的系统100的一部分的另一个简图，其中具体聚焦于激励器13。如本领域中已知那样，刷架设备33是与旋转集电环3和激励器13联接的静止构件。如本领域中已知那样，激励器13包括电压调节器和整流器。图3示出了与激励器13联接的传感器108，其将传感器系统106连接到激励器13上。如本文所述，计算装置126(包括激励器控制器103和故障检测系统104)可与激励器13物理地收纳在一起，例如，在激励控制系统中。这些构件的分离/组合仅为了示范目的示出，且将理解到这些图不成比例绘制。
如图1和5中所示，系统100可包括至少一个计算装置126，其联接到电动机器(转子)上且配置成监测(且在一些情况中控制)电动机器(转子)。传感器系统106还示为与计算装置126和电动机器(转子)联接。(多个)计算装置126可经由任何常规手段硬接线和/或无线地连接到电动机器(转子)和传感器系统106上。在各种实施例中，(多个)计算装置126可包括如本文所述的用于控制电动机器1的操作的控制系统(例如，激励器控制器103)。
在各种实施例中，计算装置126经由故障检测系统104配置成执行各种功能。图4显示了示出根据本公开内容的各种实施例执行的过程的流程图。这些过程例如可通过如本文所述的包括激励器控制器103和故障检测系统104的至少一个计算装置126来执行。在其它情况中，这些过程可根据监测电动机器1的计算机实施的方法来执行。在又一些实施例中，这些过程可通过运行计算机程序代码(例如，故障检测系统104)来监测电动机器1来执行。继续参看图1、图2和图3来示出这些过程，因为它们涉及系统100。还将参照图5中所示和本文进一步描述的环境101。如图4中所示，根据实施例的过程可包括以下子过程：
过程P1：在转子在低于每分钟一百转(RPM)的速度下旋转的同时，获得指出多个转子角位置处的场绕组7的电阻的测量数据(电阻数据60，图5)。在各种实施例中，这可包括在转子在低于一百RPM(例如，低于操作速度但高于零RPM)的速度下旋转的同时测量场绕组7(其中场绕组(线圈)7经由主引线8和接线柱9与激励器13电联接)的电阻(抗电阻性)。在各种实施例中，与故障检测系统104联接的传感器系统106(图1、图2、图3)包括用于测量场绕组7(包括场绕组7、主引线8、接线柱9和/或开孔铜10之间的连接)的电阻的至少一个传感器108，以提供电阻数据60。(多个)传感器108可与转子，具体是与激励器13(图1)连接，且可经由主引线8和接线柱9连接来测量场绕组7的电阻(在多个角位置处，同时转子旋转)。在一些情况中，(多个)传感器108可包括一个或更多个低电阻欧姆计(例如，数字低电阻欧姆计)或电桥，或能够测量电阻的另一装置。
过程D2：将指出多个角位置处的场绕组7(包括场绕组7、主引线8、接线柱9和/或开孔铜10之间的连接)的电阻的测量数据(电阻数据60，图5)与阈值电阻范围(阈值数据70，图5)相比较。在各种实施例中，阈值电阻范围(阈值数据70)基于电动机器1的历史电阻范围，例如，场绕组的测得或模拟的一组期望电阻值，其可至少部分地基于电动机器1的型号和/或输出。在各种实施例中，电阻数据60可指出多个转子角处的场绕组7的电阻，使得场绕组7的电阻在多个角位置处测得。在这些情况中，故障检测系统104可使用电阻数据60来计算跨过场绕组7的电阻的统计分布。该统计分布可将阈值电阻范围(阈值数据70)限定在例如自电阻数据60的平均值的一个或更多个标准偏离内。在各种实施例中，阈值电阻范围(阈值数据70)可为电阻值的百分比范围(例如，无量纲比值)。在其它情况中，阈值电阻范围(阈值数据70)可为代表场绕组7的期望电阻的电阻值范围。
过程P3(对于决定D2为是)：响应于确定支出从阈值电阻范围(阈值数据70)的电阻(电阻数据60)偏离的测得数据指出场绕组7(包括场绕组7、主引线8、接线柱9和/或开孔铜10之间的连接)中的潜在故障。在各种实施例中，故障检测系统104可通过将提示75(图5)提供至与计算装置126联接的接口(例如，I/O，图5)而指出(多个)场绕组7(包括场绕组7、主引线8、接线柱9和/或开孔铜10之间的连接)中的潜在故障。在其它情况中，故障检测系统104可在记录文件80中记录关于电动机器1的潜在故障。在决定D2的答案为否(不是)的情况下，该方法可回到过程P1。如本文所述，将理解的是，在各种实施例中，过程P2可包括检测场绕组7、主引线8、接线柱9和/或开孔铜10之间的故障(例如，检测松弛或缺陷连接)。在各种特定实施例中，该过程可包括检测接线柱9与开孔铜10之间的连接中的潜在故障。
在一些情况中，故障检测系统104进一步配置成执行附加过程：
过程P4：监测电动机器1的操作状态(储存或以其它方式表示为操作数据90)。在一些情况下，操作状态可包括输出、转子速度、流体压力(例如，冷却流体的，诸如空气)等中的一个或更多个。在各种实施例中，激励器控制器103包括监测电动机器1的操作状态的常规传感器设备。在其它实施例中，传感器系统106包括用于监测输出、转子速度、流体压力等中的一个或更多个的一组常规传感器。
过程P5：指示传感器系统106基于电动机器1的操作状态(操作数据90)中的至少一个来测量关于场绕组7的电阻数据60。在(多个)操作状态包括转子速度的一些情况下，故障检测系统104配置成指示传感器系统106响应于确定转子速度低于阈值(转子)速度来测量关于(多个)场绕组7的电阻数据60。例如，当操作数据90指出电动机器(转子)1的速度接近或低于特定每分钟转数(RPM)水平时，故障检测系统104可开始经由传感器系统106的关于电场绕组7的数据采集，以便检测那些绕组7中的潜在故障。
将理解的是，过程P1-P5可定期或不断迭代。此外，过程P1-P5可响应于电动机器1的特定操作状态来执行，例如，当开始启动操作时(例如，获得启动的控制指令)或在开始缓升时(例如，获得增大输出的控制指令)。此外，这些过程可根据任何计划重复来监测如本文所述的电动机器1。
将理解的是，本文所示和所述的流程图中，其它过程可执行，同时未示出，且过程的顺序可根据各种实施例重新布置。此外，中间过程可在一个或更多个所述过程之间执行。本文所示和所述的过程流不看作是各种实施例的限制。
图5示出了包括用于执行根据本发明的各种实施例的本文所述的功能的故障检测系统104的示范性环境101。为此，环境101包括计算机系统102，其可执行本文所述的一个或更多个过程，以便监测和/或控制系统10(图1,图3)。具体而言，计算机系统102示为包括故障检测系统104，其使计算机系统102可通过执行本文所述的任何/所有过程和实施本文所述的任何/所有实施例来操作成控制/监测电动机器1的操作。
计算机系统102示为包括计算装置126，其可包括处理构件(例如，一个或更多个处理器)、储存构件(例如，储存层级)、输入/输出(I/O)构件(例如，一个或更多个I/O接口和/或装置)和通信通路110。大体上，处理构件运行程序代码，诸如故障检测系统104，其至少部分地固定在储存构件中。在执行程序代码的同时，处理构件可处理数据，其可导致转换的数据从储存构件和/或I/O构件读取和/或写入它们，以用于进一步处理。通路110提供了计算机系统102中的各个构件之间的通信链路。I/O构件可包括一个或更多个人I/O装置，其允许用户(例如，人和/或计算机化用户)112与计算机系统102和/或一个或更多个通信装置交互，以允许系统用户112使用任何类型的通信链路来与计算机系统102通信。为此，故障检测系统104可管理允许人和/或系统用户112与故障检测系统104交互的一组界面(例如，(多个)图形用户界面、应用程序界面等)。此外，故障检测系统104可使用任何解决方案例如经由无线和/或硬接线手段来管理(例如，储存、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据，诸如电阻数据60、阈值数据70、(多个)记录文件80和/或操作数据90。
在任何情况下，计算机系统102可包括能够运行安装在其上的程序代码(如故障检测系统104)的一个或更多个通用计算制品(例如，计算装置)。如本文使用那样，将理解的是，"程序代码"意思是以任何语言、代码或标注的任何指令集，其促使具有信息处理能力的计算装置直接地或在以下任何组合之后执行特定功能：(a)转换成另一语言、代码或符号；(b)以不同材料形式再现；和/或(c)解压。为此，故障检测系统104可体现为系统软件和/或应用软件的任何组合。还将理解的是，故障检测系统104可在基于云的计算环境中实施，其中一个或更多个过程在不同计算装置(例如，多个计算装置126)处执行，其中那些不同计算装置中的一个或更多个可仅包含参照图5的计算装置126示出和描述的构件中的一些。
此外，故障检测系统104可使用一组模块132来实施。在此情况下，模块132可允许计算机系统102执行由故障检测系统104使用的一组任务，且可与故障检测系统104的其它部分分开来单独地开发和/或实施。如本文使用的，用语"构件"意思是具有或没有软件的硬件的任何构造，其使用任何解决方案实施连同其描述的功能，同时用语"模块"意思是允许计算机系统102使用任何解决方案实施连同其描述的功能的程序代码。当固定在包括处理构件的计算机系统102的储存构件中时，模块是实施功能性的构件的重要部分。无论如何，将理解的是，两个或更多个构件、模块和/或系统可共用一些/或所有其相应的硬件和/或软件。此外，将理解的是，本文所述的一些功能可不实施，或附加的功能可被包括为计算机系统102的一部分。
当计算机系统102包括多个计算装置时，各个计算装置均可仅具有固定在其上的故障检测系统104的一部分(例如，一个或更多个模块132)。然而，将理解的是，计算系统102和故障检测系统104仅代表可执行本文所述的过程的各种可能的等同计算机系统。为此，在其它实施例中，由计算机系统102和故障检测系统104提供的功能可至少部分由一个或更多个计算装置实施，计算装置包括具有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的组合。在各个实施例中，硬件和程序代码(如果包括)可分别使用标准工程和编程技术来创建。
无论如何，当计算机系统102包括多个计算装置126时，计算装置可在任何类型的通信链路上通信。此外，在执行本文所述的过程的同时，计算机系统102可使用任何类型的通信链路与一个或更多个其它计算机系统通信。在任一情况中，通信链路可包括各种类型的有线和/或无线链路的组合；包括一个或更多个类型的网络的任何组合；和/或使用各种类型的传输技术和协议的任何组合。
尽管本文中示为和描述为用于监测电动机器1(图5)的操作的方法和系统，但将理解的是，本发明的方面还提供了各种备选实施例。例如，在一个实施例中，本发明提供了固定在至少一个计算机可读介质中的计算机程序，其在运行时允许计算机系统监测电动机器1的操作。为此，计算机可读介质包括程序代码，诸如故障检测系统104(图5)，其实施本文所述的一些或所有过程和/或实施例。将理解的是，用语"计算机可读介质"包括现在已知或以后开发的任何类型的有形表达介质中的一个或更多个，程序代码的副本可由计算装置从其接收、复制或以其它方式传输。例如，计算机可读介质可包括一个或更多个便携式储存制品；计算装置的一个或更多个存储器/储存构件；纸张；等。
在另一个实施例中，本发明提供了提供程序代码的副本的方法，诸如故障检测系统104(图5)，其实施本文所述的过程中的一些或全部。在此情况中，计算机系统可处理程序代码的副本，其实施本文所述的过程中的一些或全部来生成和传输一组数据信号来用于在不同的第二位置处接收，数据信号具有一个或更多个其特征集，且/或以一种方式变化，使得以数据信号集来编码程序代码的副本。类似地，本发明的实施例提供了获得实施本文所述的过程中的一些或全部的程序代码副本的方法，其包括接收本文所述的数据信号集，且将数据信号集传输至固定在至少一个计算机可读介质中的计算机程序副本中的计算机系统。在任一情况下，数据信号集可使用任何类型的通信链路传输/接收。
在又一个实施例中，本发明提供了监测电动机器1(图1)的操作的方法。在此情况下，可获得(例如，创建、维护、使得可用等)计算机系统如计算机系统102(图5)，且用于执行本文所述的过程的一个或更多个构件可获得(例如，创建、购买、使用、改变等)且配置至计算机系统。为此，配置可包括以下中的一个或更多个：(1)将程序代码安装在计算装置上；(2)将一个或更多个计算和/或I/O装置加入计算机系统；(3)结合和/或改变计算机系统来允许其执行本文所述的功能；等。
在任何情况下，本公开内容的各种实施例的技术效果(例如包括故障检测系统104)在于监测电动机器，例如，针对潜在故障。将理解的是，根据各种实施例，故障检测系统104可实施为监测多个电动机器，诸如本文所述的电动机器1。
在各种实施例中，描述为"联接"到彼此上的构件可沿一个或更多个接口连结。在一些实施例中，这些接口可包括不同构件之间的接合处，且在其它情况中，这些接口可包括牢固且/或整体结合形成的互连。即，在一些情况中，"联接"到彼此上的构件可同时形成为限定单个连续部件。然而，在其它实施例中，这些联接的构件可形成为单独的部件，且随后可经由已知的过程(例如，紧固、超声波焊接、粘结)来连结。
当元件或层称为在另一元件或层"上"、与其"接合"、"连接"或"联接"时，其可为直接在另一元件或层上，与其直接接合、连接或联接，或可存在介入的元件或层。相比之下，当元件称为"直接在另一个元件或层上"、"直接地与其接合"、"直接地连接到其上"或"直接地联接到其上"时，可能没有介入的元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似的方式阐释(例如，"之间"对"直接在之间"、"相邻"对"直接相邻"等)。如本文使用的，用语"和/或"包括一个或更多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
本文所述的用语用于仅描述特定实施例的目地，且不旨在限制本公开内容。如本文使用的，单数形式"一"、"一种"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解的是，用语"包括"和/或"包含"在用于此说明书中时表示指出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
本书面描述使用了实例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种电动机器故障监测系统(100)，包括：
至少一个计算装置(126)，其配置成通过执行包含以下的动作来监测具有包括与场绕组(7)电联接的激励器(13)的转子的电动机器(1)：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组(7)的电阻的测量数据(60)；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组(7)的电阻的所述测量数据(60)与阈值电阻范围(70)相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围(70)偏离的电阻的所述测量数据(60)来指出所述场绕组(7)中的潜在故障。
2.根据权利要求1所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，所述阈值电阻范围(70)基于所述电动机器(1)的历史电阻范围。
3.根据权利要求1所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，所述至少一个计算装置(126)配置成基于指出所述场绕组(7)的电阻的所述测量数据(60)的统计分布来限定所述阈值电阻范围(70)。
4.根据权利要求1所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，所述潜在故障的指出包括将提示(75)提供至与所述至少一个计算装置(126)联接的界面，或在记录文件(80)中记录关于所述电动机器(1)的所述潜在故障。
5.根据权利要求1所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，还包括与所述电动机器(1)和所述至少一个计算装置(126)联接的传感器系统(106)。
6.根据权利要求5所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，指出所述场绕组(7)的电阻的所述测量数据(60)从所述传感器系统(106)获得。
7.根据权利要求6所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，所述传感器系统(106)包括与所述激励器(13)联接的低电阻欧姆计或电桥。
8.根据权利要求5所述的电动机器故障监测系统(100)，其特征在于，所述至少一个计算装置(126)进一步配置成：
监测所述电动机器(1)的操作状态(90)；以及
指示所述传感器系统(106)基于所述电动机器(1)的操作状态(90)中的一个来测量指出所述场绕组(7)的电阻的数据(60)。
9.一种电动机器故障监测系统(100)，包括：
具有包括与场绕组(7)电联接的激励器(13)的转子的电动机器(1)；以及
联接至所述激励器(13)的控制器(103)，所述控制器(103)配置成通过执行包括以下的动作来监测所述电动机器(1)：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组(7)的电阻的测量数据(60)；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组(7)的电阻的所述测量数据(60)与阈值电阻范围(70)相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围(70)偏离的电阻的所述测量数据(60)来指出所述场绕组(7)中的潜在故障。
10.一种监测具有包括与场绕组(7)电联接的激励器(13)的转子的电动机器(1)的方法，所述方法包括：
在所述转子在低于每分钟一百转的速度下旋转的同时获得指出多个转子角位置处的所述场绕组(7)的电阻的测量数据(60)；
将指出所述多个转子角位置处的所述场绕组的电阻的所述测量数据(60)与阈值电阻范围(70)相比较；以及
响应于确定指出从所述阈值电阻范围(70)偏离的电阻的所述测量数据(60)来指出所述场绕组(7)中的潜在故障。
CN201710233134.1A 2016-04-11 2017-04-11 电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法 Active CN107290662B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662320664P 2016-04-11 2016-04-11
US62/320664 2016-04-11
US15/471366 2017-03-28
US15/471,366 US10739405B2 (en) 2016-04-11 2017-03-28 Dynamoelectric machine fault monitoring system, computer program product and related methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107290662A CN107290662A (zh) 2017-10-24
CN107290662B true CN107290662B (zh) 2021-05-11

Family

ID=58644803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710233134.1A Active CN107290662B (zh) 2016-04-11 2017-04-11 电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10739405B2 (zh)
EP (1) EP3232562B1 (zh)
JP (1) JP2017201872A (zh)
KR (1) KR102289279B1 (zh)
CN (1) CN107290662B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108872856B (zh) * 2018-07-16 2019-04-09 山东固特电气有限公司 发电机转子绕组状态检测装置及方法
FR3088439B1 (fr) * 2018-11-12 2020-11-13 Electricite De France Detection de defaut electrique dans une generatrice
JP7067458B2 (ja) 2018-12-25 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 ステータ、ステータの製造方法、コイルおよびその製造方法
US11371573B2 (en) * 2020-03-09 2022-06-28 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for EMI assessment for brake pad wear estimation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347494A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Odawara Eng:Kk 電機子の抵抗測定装置及びその装置を使用する抵抗測定方法
CN1532556A (zh) * 2002-11-07 2004-09-29 通用电气公司 发电机励磁绕组的速度敏感绕组接地的检测方法
CN2929736Y (zh) * 2006-07-18 2007-08-01 郦月对 电机异常告警装置
US9261562B2 (en) * 2008-10-04 2016-02-16 Skf Usa, Inc. Portable system for immotive multiphasic motive force electrical machine testing

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161937A (ja) * 1985-01-08 1986-07-22 Toshiba Corp 同期機のブラシ異常検出器
JPH0687642B2 (ja) * 1986-12-15 1994-11-02 株式会社日立製作所 回転電機の回転子巻線異常診断装置
JPH06222117A (ja) * 1993-01-21 1994-08-12 Fujikura Ltd モータの劣化検出方法
US5585709A (en) * 1993-12-22 1996-12-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for transducerless position and velocity estimation in drives for AC machines
JPH08336239A (ja) * 1995-06-06 1996-12-17 Nippondenso Co Ltd 車両用交流発電機の制御装置
US6128583A (en) * 1996-05-20 2000-10-03 Crane Nuclear, Inc. Motor stator condition analyzer
US6035265A (en) * 1997-10-08 2000-03-07 Reliance Electric Industrial Company System to provide low cost excitation to stator winding to generate impedance spectrum for use in stator diagnostics
US6343236B1 (en) 1999-04-02 2002-01-29 General Electric Company Method and system for analyzing fault log data for diagnostics
DE10302531B4 (de) * 2003-01-20 2007-02-08 Minebea Co., Ltd. Messeinrichtung und Messverfahren für Elektromotoren
JP4550537B2 (ja) * 2004-09-30 2010-09-22 三菱電機ビルテクノサービス株式会社 高圧回転機の残存絶縁寿命推定システムおよび推定方法
JP4238820B2 (ja) * 2004-11-24 2009-03-18 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
AU2008202487B2 (en) * 2007-06-05 2013-07-04 Resmed Motor Technologies Inc. Blower with Bearing Tube
US20090296777A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 General Electric Company Method and apparatus for detecting a fault in a brushless exciter for a generator
US8084984B2 (en) * 2008-12-22 2011-12-27 Eaton Corporation System and method for monitoring and controlling stator winding temperature in a de-energized AC motor
US8283942B2 (en) * 2009-07-27 2012-10-09 International Truck Intellectual Property Company, Llc Auxiliary power unit diagnostic tool
US8536813B2 (en) 2010-05-19 2013-09-17 The Invention Science Fund I Llc Motor with rotor-mounted control circuitry
US8571830B2 (en) 2010-06-28 2013-10-29 General Electric Company Method and system for detection of collector flashover
EP2730023B1 (en) * 2011-07-04 2015-11-25 ABB Research Ltd. System for detecting internal winding faults of a synchronous generator, computer program product and method
US8922652B2 (en) 2011-08-29 2014-12-30 General Electric Company Systems and methods for locating faults in a power system
GB201222284D0 (en) * 2012-12-11 2013-01-23 Nidec Sr Drives Ltd Estimation of resistance in electrical machines
GB201306194D0 (en) * 2013-04-05 2013-05-22 Univ Nottingham Diagnosis of incipient faults in a PMSM motor with coaxially insulated windings
EP2851698B1 (en) 2013-09-18 2021-07-21 ABB Schweiz AG A method for detecting a fault in an electrical machine
US20150115902A1 (en) 2013-10-29 2015-04-30 General Electric Company Power generation system and method with fault ride through capability

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347494A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Odawara Eng:Kk 電機子の抵抗測定装置及びその装置を使用する抵抗測定方法
CN1532556A (zh) * 2002-11-07 2004-09-29 通用电气公司 发电机励磁绕组的速度敏感绕组接地的检测方法
CN2929736Y (zh) * 2006-07-18 2007-08-01 郦月对 电机异常告警装置
US9261562B2 (en) * 2008-10-04 2016-02-16 Skf Usa, Inc. Portable system for immotive multiphasic motive force electrical machine testing

Also Published As

Publication number Publication date
KR102289279B1 (ko) 2021-08-17
JP2017201872A (ja) 2017-11-09
KR20170116585A (ko) 2017-10-19
EP3232562B1 (en) 2021-11-10
US20170292996A1 (en) 2017-10-12
US10739405B2 (en) 2020-08-11
CN107290662A (zh) 2017-10-24
EP3232562A1 (en) 2017-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107290662B (zh) 电动机器故障监测系统、计算机程序产品及相关方法
Thomson et al. Motor Current Signature Analysis To Detect Faults In Induction Motor Drives-Fundamentals, Data Interpretation, And Industrial Case Histories.
US8536839B2 (en) Device and method for monitoring and/or analyzing rotors of electric machines in operation
CN109752654B (zh) 诊断定子的绕组集合
Gritli et al. Condition monitoring of mechanical faults in induction machines from electrical signatures: Review of different techniques
US20030011397A1 (en) Method for monitoring the radial gap between the rotor and the stator of electric generators and device for carrying out said method
US20050218906A1 (en) System and method for monitoring of insulation condition
CN101196549A (zh) 用于检测电动发电机中电学短路状况的设备、系统及方法
Verucchi et al. A review on fault diagnosis of induction machines
JP6412144B2 (ja) 絶縁診断システムまたは回転機
JP6801144B2 (ja) 診断装置および診断方法
Iorgulescu et al. Faults diagnosis for electrical machines based on analysis of motor current
Ranga et al. Advanced tool based condition monitoring of induction machines by using LabVIEW—A review
KR102544604B1 (ko) 동기기 고장 진단 방법 및 장치
Rodriguez et al. Analysis of air gap flux to detect induction motor faults
Sułowicz et al. Specialized diagnostic system for induction motors
Stone et al. Experience with continuous on-line partial discharge monitoring of generators and motors
de la Barrera et al. On-line diagnosis of high-resistance connection for inverter fed induction motors
Swana et al. Fault diagnosis on a wound rotor induction generator using probabilistic intelligence
Sotomayor et al. A computer-aided test bench system for teaching and research on fault detection in three-phase induction motors
Shaikh et al. Online Off-Site Condition Monitoring Of Three Phase Induction Motor by Using GSM Technology
WO2020217880A1 (ja) 電気機械の診断方法および診断装置、並びに回転電機
Kumar et al. Fault Diagnosis in a Motor Under Variable Speed Conditions: A Survey
Bradley et al. Model-based diagnosis of induction motor failure modes
Swana Condition monitoring on a wound-rotor induction generator using an intelligent probabilistic system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240102

Address after: Swiss Baden

Patentee after: GENERAL ELECTRIC CO. LTD.

Address before: New York State, USA

Patentee before: General Electric Co.

TR01 Transfer of patent right