CN110837042B - 马达层间短路快筛方法 - Google Patents

Abstract

一种马达层间短路快筛方法，首先是设定不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值；接着在马达处于运转状态时检测产生三相电流不平衡率，并比对是否大于不平衡率判断值；然后当三相电流不平衡率大于不平衡率判断值时，检测马达产生三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值与马达振动值，并比对是否分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值；当三者皆分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值时，检测三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内来判断马达是否发生层间短路状况。

Description

马达层间短路快筛方法

技术领域

本发明涉及一种马达层间短路快筛方法，尤其涉及一种在马达处于运转状态下进行检测的马达层间短路快筛方法。

背景技术

在现有的科技发展下，目前最常见的动力产生源主要包含以石化原料作为能源进行运作的引擎等热机，或者以电力为能源进行运作的马达等电动机，其中，由于马达的运作可通过电力进行控制，因此在需要进行较精准作业的产业，大都还是以马达所衍生的各种电机为主要设备。

一般来说，马达的运作原理主要是将设置于定子的线圈通电来产生磁场，进而使转子受到磁场的作用而转动，因此在正常的设计下，线圈的状况取决了马达是否能正常运作，也因此在马达的生产过程中，通常会针对线圈进行多道的检测，其中更以层间测试为主要的检测项目。

承上所述，由于绕成线圈的铜线很有可能在缠绕过程或组装过程中，因为碰撞而造成表层的绝缘漆破损，进而在通电时容易有短路的情形发生，因此层间测试会利用脉冲电压来检测线圈是否有短路的情形发生；然而，一般进行层间测试的时机主要是在线圈绕成后，或者是在线圈组装于定子后，甚至在整个马达组装完成后，但这些测试的情况都是在静止的情况下进行检测，因此无法发现线圈受到马达运作时所产生的温度或转动影响，甚至受到环境的影响而发生短路的情况，导致很有可能发生马达在出厂前的检测都没问题，但到客户端实装运作后却发生层间短路的情形。

此外，对已装机马达的层间检测方式需要在马达处于停机状态下进行检测，因此当运行中的马达发生异常时，往往需要将已经处于运作状态的马达停机进行检测，此举不但会严重影响产能，且若检测结果并非层间短路时，更是白白浪费了过多的人力资源。

发明内容

有鉴于在现有技术中，为了检测运转中的马达是否有层间短路的情形发生，必须将马达停机，进而影响了整体的产能，且若检测结果并非层间短路问题时，更是做了白工；缘此，本发明的目的在于提供一种马达层间短路快筛方法，可以对正在运作的马达进行检测，以供使用者可以判断是否须停机作进一步的检测。

为了达到上述目的，本发明提供了一种马达层间短路快筛方法，在一马达接收一电力供应源所提供的电力而处于一运转状态时，用以快筛马达是否发生一层间短路状况，马达层间短路快筛方法包含以下步骤：首先步骤(a)是设定一不平衡率判断值、一相位角偏移判断值、一线圈温升判断值以及一马达振动判断值；接着步骤(b)是在马达处于运转状态时，对马达进行检测而产生一三相电流不平衡率，并比对三相电流不平衡率是否大于不平衡率判断值；然后当三相电流不平衡率大于不平衡率判断值时，对马达进行检测而产生一三相电流相位角偏移值、一马达线圈温升值以及一马达振动值，并比对三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值与马达振动值是否分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值；再来，当三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值与马达振动值分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值时，检测电流的一三相电压不平衡率是否在一不平衡率容许值以内；最后，当三相电压不平衡率在不平衡率容许值以内时，判断马达发生层间短路状况。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，步骤(c)更包含以下步骤：步骤(c1)，当三相电流不平衡率大于不平衡率判断值时，对马达进行检测而产生三相电流相位角偏移值；步骤(c2)，比对三相电流相位角偏移值是否大于相位角偏移判断值；步骤(c3)，当三相电流相位角偏移值大于相位角偏移判断值时，对马达进行检测而产生马达线圈温升值；步骤(c4)，比对马达线圈温升值是否大于马达线圈温升值；步骤(c5)，当马达线圈温升值大于马达线圈温升值时，对马达进行检测而产生马达振动值；步骤(c6)，比对马达振动值是否大于马达振动判断值。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，步骤(d)更包含以下步骤：步骤(d1)，当三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值与马达振动值分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值时，停止马达的运作而使马达处于停机状态；步骤(d2)，利用一三相电压计检测马达的三相电压不平衡率，并比对三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，步骤(d)更包含以下步骤：步骤(d1)，当三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值与马达振动值分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值时，将一三相电压计并联于电力供应源与马达间的电路；步骤(d2)，利用三相电压计检测电力供应源与马达间的电路的三相电压不平衡率，并比对三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，相位角偏移判断值为7°

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，线圈温升判断值为3℃。

如上所述，本发明是在马达处于运转状态下，通过三相电流不平衡率与不平衡率判断值的比较，可以初步判断马达是否有发生层间短路状况，接着更比较三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值是否分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值，进而增加判断发生层间短路状况的可能性，最后再通过为电力供应源所供应的电力是否有问题来再次加强发生层间短路状况的可能性，藉此，本发明可以在马达不停机的状态下快筛出是否发生层间短路状况，有效的减少马达停机的时间，增加使用上的便利性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明第一较佳实施例所提供的马达层间短路快筛系统的系统示意图；

图2与图2A显示本发明第一较佳实施例的步骤流程图；

图3显示本发明第二较佳实施例所提供的马达层间短路快筛系统的系统示意图；以及

图4与图4A显示本发明第二较佳实施例的步骤流程图。

其中，附图标记

100、100a 马达层间短路快筛系统

1、1a 分析模块

11、11a 储存单元

12、12a 处理单元

13、13a 操作界面

14、14a 计算单元

15、15a 信号接收单元

16 控制单元

2、2a 三相电流检测元件

3、3a 温度检测元件

4、4a 振动检测元件

5、5a 三相电压计

200、200a 马达

300、300a 电力供应源

S1 三相电流信号

S2 温度检测信号

S3 振动检测信号

S4 控制信号

S5 三相电压信号

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求范围，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1，图1显示本发明第一较佳实施例所提供的马达层间短路快筛系统的系统示意图。如图所示，一种马达层间短路快筛系统100包含一分析模块1、一三相电流检测元件2、一温度检测元件3、一振动检测元件4以及一三相电压计5。其中，马达层间短路快筛系统100是在一马达200接收一电力供应源300所提供的电力而处于一运转状态时，用以快筛马达200是否发生一层间短路状况。

分析模块1包含一储存单元11、一处理单元12、一操作界面13、一计算单元14、一信号接收单元15以及一控制单元16。

储存单元11是储存有一不平衡率判断值、一相位角偏移判断值、一线圈温升判断值、一马达振动判断值与一不平衡率容许值。

处理单元12是电性连接于储存单元11，用以读取或储存不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值与不平衡率容许值，并用以将接收到的一三相电流不平衡率、一三相电流相位角偏移值、一马达线圈温升值、一马达振动值以及一三相电压不平衡率分别与不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值及不平衡率容许值进行比对判断。

操作界面13是电性连接于处理单元12，用以供使用者对处理单元12设定不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值与不平衡率容许值，并将不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值与不平衡率容许值储存至储存单元11中。

计算单元14是电性连接于处理单元，用以将接收到的三相电流信号S1、温度检测信号S2、振动检测信号S3与三相电压信号S5分别转换成三相电流不平衡率与三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值、马达振动值以及三相电压不平衡率，并传送至处理单元12。

信号接收单元15是电性连接于计算单元14，用以将接收到的三相电流信号、温度检测信号S2、振动检测信号S3与三相电压信号S5传送至计算单元14。

控制单元16是电性连接于处理单元12，并受处理单元12的驱动而用以控制马达200的启闭。

三相电流检测元件2是电性连接于信号接收单元15与马达200，用以检测马达200处于一运转状态时的三相电流，并据以产生三相电流信号传送至信号接收单元15。

温度检测元件3是电性连接于信号接收单元15，用以检测马达200处于运转状态时的马达线圈温升值，并据以产生温度检测信号S2传送至信号接收单元15。

振动检测元件4是电性连接于信号接收单元15，用以检测马达200处于运转状态时的振动程度，并据以产生振动检测信号S3传送至信号接收单元15。

三相电压计5是电性连接于信号接收单元15与马达200，用以检测马达200处于一停机状态时的三相电压，并据以产生三相电压信号S5传送至信号接收单元15。

请继续参阅图2与图2A，图2与图2A显示本发明第一较佳实施例的步骤流程图。如图所示，在上述的马达层间短路快筛系统100为基础的情况下，本实施例的马达层间短路快筛方法包含以下步骤：首先，步骤S101是设定不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值与不平衡率容许值；其中，不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值、马达振动判断值与不平衡率容许值可以是使用者通过操作界面13对处理单元12进行设定，并进而储存在储存单元11中。

此外，在本实施例中，不平衡率判断值是设定为5％，相位角偏移判断值是设定为7°，线圈温升判断值为3℃，马达振动判断值是设定成额定工作振动值，不平衡率容许值是设定为3％。其中，额定工作振动值指得是在正常运作下的数值，可依据历史数据或经验来制定。

步骤S102是在马达200处于运转状态时，对马达200进行检测而产生三相电流不平衡率；其中，步骤S102主要是将三相电流检测元件2对处于运转状态时的马达200进行检测所得的三相电流信号，传送至信号接收单元15，并通过计算单元14分析三相电流信号而产生三相电流不平衡率，而在实务上，三相电流不平衡率的计算方式可以是(最大电流-最小电流)/最大电流，或者是(最大电流-三相平均电流)/三相平均电流。

步骤S103是比对三相电流不平衡率是否大于不平衡率判断值；在本实施例中，不平衡率判断值为5％。

步骤S104是当三相电流不平衡率大于不平衡率判断值时，对马达200进行检测而产生三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值；在本实施例中，当处理单元12比较并判断三相电流不平衡率大于5％时，处理单元12会控制三相电流检测元件2、温度检测元件3以及振动检测元件4对马达200进行检测，进而使计算单元14将信号接收单元15所接收到的三相电流信号S1、温度检测信号S2与振动检测信号S3分别转换成三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值。在实务上，计算单元14可由三相电流信号分析计算出三相电流不平衡率与三相电流相位角，且三相电流相位角为电工角。

步骤S105是比对三相电流相位角偏移值是否大于相位角偏移判断值；在本实施例中，相位角偏移值为电工角，且相位角偏移判断值为7°。

步骤S106是当三相电流相位角偏移值大于相位角偏移判断值时，比对马达线圈温升值是否大于线圈温升判断值；在本实施例中，当三相电流相位角偏移值大于相位角偏移判断值时，处理单元12会进一步比对马达线圈温升值是否大于线圈温升判断值，此外，线圈温升判断值为3℃，意即处理单元12实际上是比对判断线圈温度减掉马达200周围的环境温度所计算出的马达线圈温升值是否大于线圈温升判断值所设定的3℃。

步骤S107是当马达线圈温升值大于线圈温升判断值时，比对马达振动值是否大于马达振动判断值；在本实施例中，当马达线圈温升值大于线圈温升判断值时，处理单元12会进一步比对马达振动值是否大于马达振动判断值，在本实施例中，马达振动值与马达振动判断值皆以mm/s为单位进行比较。在实务上，马达振动判断值可以依据ISO-10816的标准进行设定，以小型马达为例，小型马达在振动值超过4.5mm/s后为Unsatisfactory的范围，因此马达振动判断值可以定为4.5mm/s，但不限于此，马达振动判断值还可依据实际状况或历史数据进行设定。

步骤S108是当马达线圈温升值大于线圈温升判断值时，停止马达的运作而使马达处于停机状态；在本实施例中，在确认三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值以及马达振动判断值后，处理单元12会驱使控制单元16发送一控制信号S4去控制马达200停止运作而处于停机状态。其中，上述的步骤S105、步骤S106与步骤S107的实质顺序可以是不分先后的，意即可以任意排列顺序，只要最后结果是三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值以及马达振动判断值，即可接续至步骤S108。

步骤S109是利用三相电压计检测马达200的三相电压不平衡率，并比对三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内；其中，在马达200处于停机状态时，三相电压计5便能检测马达200的三相电压不平衡率。

步骤S110是当三相电压不平衡率在不平衡率容许值以内时，判断马达发生层间短路状况；其中，当处理单元12确认三相电压不平衡率在不平衡率容许值以内后，便判断马达200发生层间短路状况。

如上所述，由于本发明是在马达200处于运转状态时，先利用三相电流检测元件2进行检测，并比较三相电流不平衡率是否大于不平衡率判断值，进而判断是否有可能发生层间短路的情况，当三相电流不平衡率大于不平衡率判断值时，表示马达200有可能发生层间短路，此时再进一步确认三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值是否分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值，进而判断更有可能发生层间短路状况，最后再通过马达200停机后，量测马达200在未运转时的三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内，当确认三相电压不平衡率在不平衡率容许值以内时，即可排除电力供应源300的电力不稳定的可能，进而确认为马达200发生层间短路状况。

请参阅图3，图3显示本发明第二较佳实施例所提供的马达层间短路快筛系统的系统示意图。如图所示，一种马达层间短路快筛系统100a包含一分析模块1a、一三相电流检测元件2a、一温度检测元件3a、一振动检测元件4a以及一三相电压计5a。其中，马达层间短路快筛系统100a是在一马达200a接收一电力供应源300a所提供的电力而处于运转状态时，用以快筛马达200a是否发生层间短路状况。

承上所述，马达层间短路快筛系统100a与上述第一较佳实施例的马达层间短路快筛系统100相似，其差异主要在于马达层间短路快筛系统100a以分析模块1a取代上述的分析模块1，且三相电压计5a是电性连接于马达200a与电力供应源300a间的电路。其中，分析模块1a包含一储存单元11a、一处理单元12a、一操作界面13a、一计算单元14a以及一信号接收单元15a，但分析模块1a相较于分析模块1未包含控制单元16。

请继续参阅第四图与图4A，图4与图4A显示本发明第二较佳实施例的步骤流程图。如图所示，在上述的马达层间短路快筛系统100a为基础的情况下，由于本实施例的马达层间短路快筛方法相较于上述第一较佳实施例的马达层间短路快筛方法的差异主要在于步骤S208与步骤S209相较于步骤S108与步骤S109有所差异，故仅针对步骤S208与步骤S209进行说明。

步骤S208是当马达线圈温升值大于线圈温升判断值时，将三相电压计5a并联于电力供应源300a与马达200a间的电路。而步骤S209是利用三相电压计5a检测电力供应源300a与马达200a间的电路的三相电压不平衡率，并比对三相电压不平衡率是否在不平衡率容许值以内；其中，本实施例是在马达200a仍处于运转状态下，通过检测电力供应源300a与马达200a间的电路来获得三相电压不平衡率，同样可以判断是否马达200a的三相电流不平衡率、三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值分别大于不平衡率判断值、相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值的原因是否与电力供应源300a的供电有关，当确认三相电压不平衡率在不平衡率容许值以内后，即可排除电力供应源300a的供电不稳定的情况，进而判断马达200a确实发生层间短路状况。

综上所述，相较于先前技术必须在马达停机的状态下才能检测是否发生层间短路，进而影响到产能或增加人力的成本，本发明在马达处于运转状态下，通过三相电流不平衡率与不平衡率判断值的比较，可以初步判断马达是否有发生层间短路状况，接着更比较三相电流相位角偏移值、马达线圈温升值以及马达振动值是否分别大于相位角偏移判断值、线圈温升判断值与马达振动判断值，进而增加判断发生层间短路状况的可能性，最后再通过为电力供应源所供应的电力是否有问题来再次加强发生层间短路状况的可能性，藉此，本发明可以在马达不停机的状态下快筛出是否发生层间短路状况，有效的减少马达停机的时间，增加使用上的便利性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种马达层间短路快筛方法，在一马达接收一电力供应源所提供的电力而处于一运转状态时，用以快筛该马达是否发生一层间短路状况，其特征在于，该马达层间短路快筛方法包含以下步骤：

(a)设定一不平衡率判断值、一相位角偏移判断值、一线圈温升判断值以及一马达振动判断值；

(b)在该马达处于该运转状态时，对该马达进行检测而产生一三相电流不平衡率，并比对该三相电流不平衡率是否大于该不平衡率判断值；

(c)当该三相电流不平衡率大于该不平衡率判断值时，对该马达进行检测而产生一三相电流相位角偏移值、一马达线圈温升值以及一马达振动值，并比对该三相电流相位角偏移值、该马达线圈温升值与该马达振动值是否分别该大于该相位角偏移判断值、该线圈温升判断值与该马达振动判断值；

(d)当该三相电流相位角偏移值、该马达线圈温升值与该马达振动值分别该大于该相位角偏移判断值、该线圈温升判断值与该马达振动判断值时，检测该马达的一三相电压不平衡率是否在一不平衡率容许值以内；以及

(e)当该三相电压不平衡率在该不平衡率容许值以内时，判断该马达发生该层间短路状况。

2.根据权利要求1所述的马达层间短路快筛方法，其特征在于，步骤(c)更包含以下步骤：

(c1)当该三相电流不平衡率大于该不平衡率判断值时，对该马达进行检测而产生该三相电流相位角偏移值；

(c2)比对该三相电流相位角偏移值是否大于该相位角偏移判断值；

(c3)当该三相电流相位角偏移值大于该相位角偏移判断值时，对该马达进行检测而产生该马达线圈温升值；

(c4)比对该马达线圈温升值是否大于该线圈温升判断值；

(c5)当该马达线圈温升值大于该线圈温升判断值时，对该马达进行检测而产生该马达振动值；以及

(c6)比对该马达振动值是否大于该马达振动判断值。

3.根据权利要求1所述的马达层间短路快筛方法，其特征在于，步骤(d)更包含以下步骤：

(d1)当该三相电流相位角偏移值、该马达线圈温升值与该马达振动值分别该大于该相位角偏移判断值、该线圈温升判断值与该马达振动判断值时，停止该马达的运作而使该马达处于停机状态；以及

(d2)利用一三相电压计检测该马达的该三相电压不平衡率，并比对该三相电压不平衡率是否在该不平衡率容许值以内。

4.根据权利要求1所述的马达层间短路快筛方法，其特征在于，步骤(d)更包含以下步骤：

(d1)当该三相电流相位角偏移值、该马达线圈温升值与该马达振动值分别该大于该相位角偏移判断值、该线圈温升判断值与该马达振动判断值时，将一三相电压计并联于该电力供应源与该马达间的电路；以及

(d2)利用该三相电压计检测该电力供应源与该马达间的电路的该三相电压不平衡率，并比对该三相电压不平衡率是否在该不平衡率容许值以内。

5.根据权利要求1所述的马达层间短路快筛方法，其特征在于，该相位偏移角判断值为7°。

6.根据权利要求1所述的马达层间短路快筛方法，其特征在于，该线圈温升判断值为3℃。

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