CN201177650Y - 带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测装置 - Google Patents

Abstract

带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测装置，涉及电机及其检测技术领域。它解决了现有笼型感应电机转子断条检测方法中存在的准确性差、容易出现误判断以及不能对电机进行随时检测和实时监测的问题。带有检测线圈的笼型感应电机包括机壳、定子，还包括检测线圈，检测线圈是在电机的一对极的定子槽临近气隙处嵌入的一单匝全距线圈，检测线圈的两端预留在机壳外。对所述电机转子断条的检测装置包括录波仪、谐波分析仪和进行谐波曲线绘制的计算机，所述录波仪的信号输出端和谐波分析仪的信号输入端连接，所述谐波分析仪的串行信号输出端和进行谐波曲线绘制的计算机的串行信号输入端连接。本实用新型可以应用到电机制作和维护、检测领域。

Description

带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种笼型异步电动机及其转子断条故障的在线检测装置，属电机及其检测技术领域。

背景技术

笼型感应电动机具有结构简单、价格低廉、运行可靠等优点而成为各种生产过程中使用最为广泛的能量转换装置，特别是近年来随着交流调速技术的发展，笼型感应电动机在一些高性能传动领域也占有了一席之地。但在实际生产过程中，由于笼型转子的制造工艺受到制造厂技术水平的限制，以及电机频繁起动的工作条件又是实际工况所要求的，所以转子导条经常发生开焊和断裂等故障是难免的。转子导条出现轻微断条故障时，通常只引起电机在恒转矩负载下的转差率增大，相应地引起定子电流和输入功率的增加。当转子导条出现比较严重的断裂时，电机的起动时间明显加长，甚至起动不起来。运行时，电机还伴有剧烈的振动，噪声增大，影响了电机的运行和使用寿命。所以对电机进行及时检测是必要的，提前发现电机的故障苗头及轻微故障，可以及时采取相应措施，以减少或者避免恶性故障造成的经济损失，对保证安全生产也有重要意义。

现有的笼型感应电动机断条检测方法中，常用的有以下两种方法：一、直接通过监测定子电流来判断有无断条故障的方法，该方法是考察(1-2s)f₁频率分量，但是由于笼型感应电机运行时转差s很小，所以(1-2s)f₁与f₁这两个频率非常接近，作频谱分析时f₁频率分量的泄漏会淹没(1-2s)f₁频率分量，从而使检测(1-2s)f₁频率分量是否存在变得非常困难，准确性差。另外当电动机在拖动波动负荷时，其定子电流中除含有f₁频率分量之外，还包括以f₁为中心频率的各种调制分量，而它们有可能被错误地解释(1-2s)f₁频率分量，这就很难判断是否真正发生了转子断条故障，造成误判。二、在电机的装配过程对转子断条的情况进行检测的方法，该方法是在电机装配前或者过程中对转子断条进行检测，当电机装配完成，在其运行的过程中就不能对其进行检测了，只能在电机发生异常情况下拆卸电机进行检测，而在电机的异常情况能够观测出来的时候，已经是比较严重的情况，这种办法不适用于对电机日常的维护和检查，也会带来一定的经济损失及存在安全隐患。

实用新型内容

为了解决现有笼型感应电机转子断条故障检测方法中存在的准确性差、容易出现误判断以及不能对电机进行随时检测和实时监测的问题，本实用新型提出一种带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测装置。

带有检测线圈的笼型感应电机，它包括机壳、定子，它还包括检测线圈，检测线圈是在所述电机的一对极的定子槽的临近气隙处嵌入的一单匝全距线圈，所述检测线圈的两端预留在定子外。

带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条的检测装置，包括录波仪、谐波分析仪和进行谐波曲线绘制的计算机，所述录波仪的信号输出端和谐波分析仪的信号输入端连接，所述谐波分析仪的串行信号输出端和进行谐波曲线绘制的计算机的串行信号输入端连接。

本实用新型的检测断条的方法的原理是：当笼型感应电机在出现转子断条故障后，最直接的影响就是磁场畸变，气隙磁场分布不对称，导致磁场波形中所含有的高次空间谐波的幅值增加。本实用新型采用在电机的定子槽面临气隙处固定检测线圈来监测气隙磁场变化，通过采集所述检测线圈两端的信号获得电机运行过程中探测线圈中感应电势的变化波形，再对所述变化波形进行谐波分析，根据感应电势与磁密的关系式得到笼型感应电动机在有无断条故障运行时气隙磁密的各次谐波成分随故障的演化程度而变化的规律，即导条断裂后各次谐波的幅值增大且周期性脉动更加明显，该现象随着断裂导条根数的增加而增加的规律，通过观察实际采集到并处理后的磁密各次谐波变化的情况判断笼型式电动机导条是否存在断裂故障。

其中所述感应电势与磁密的关系为：

$E_i={2B}_i\mathrm{Lv}=2\frac{B_{\mathrm{im}}}{\sqrt{2}}L\frac{{\mathrm{\πDn}}_s}{60},$

由此可求得：

$B_{\mathrm{im}}=60E_1/\sqrt{2}\mathrm{\πD}{n}_{s}L,$

式中B_im是基波或第i次谐波磁密幅值，单位是T；E_i是基波磁通或各第i次相带谐波磁通产生的感应电势的有效值，单位是V；D是定子铁心内径，单位是m；n_s是同步转速，单位是r/min；L是探测线圈的有效长度，单位是m。

本实用新型的带有检测线圈的笼型感应电机，只是在原有电机的定子中嵌入一匝检测线圈，工艺简单，几乎不增加电机的成本，就能够达到提供可以随时或者实时的对电机的断条情况进行检测或监测采样信号端子的目的。

采用本实用新型的电机转子断条检测装置对本实用新型所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条情况进行检测，可以无需对电机进行拆卸，随时进行检测，便于在电机的工作过程中的对其进行定期的检修、维护过程中检测断条情况，能够及时发现问题。

本实用新型可以应用到电机制作和电机维护、检测领域。

附图说明

图1是带有检测线圈的笼型感应电机的检测线圈位置示意图；图2是带有检测线圈的笼型感应电机的断条检测装置在应用时候的结构示意图；图3和图4是采用本实用新型的检测装置，对额定功率为1.1kW的2极电机在额定负载的情况下检测的结果，其中图3是气隙磁密三次谐波分量图，图4是气隙磁密五次谐波分量图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的带有检测线圈的笼型感应电机，它包括机壳、定子，它还包括检测线圈11，检测线圈11是在所述电机的一对极的定子槽的临近气隙处嵌入的一单匝全距线圈，所述检测线圈11的两端预留在机壳外。

所述检测线圈11采用普通铜线。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的带有检测线圈的笼型感应电机的区别在于，它还包括两个接线端子，两个接线端子固定在电机外壳上，所述两个接线端子分别与检测线圈的两端连接。

本实施方式中增加的两个接线端子，可以方便检测线圈与外部检测设备连接。

具体实施方式三：本实施方式的对具体实施方式一或二所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条的检测装置，它包括录波仪20、谐波分析仪21和进行谐波曲线绘制的计算机22，所述录波仪20的信号输出端和谐波分析仪21的信号输入端连接，所述谐波分析仪21的串行信号输出端和进行谐波曲线绘制的计算机22的串行信号输入端连接。

所述进行谐波曲线绘制的计算机22，能够根据接收到的数据绘制曲线。

本实施方式中所述的录波仪20和谐波分析仪21可以采用同时具有录波和谐波分析功能的录波分析仪。本实施方式中采用的是武汉中元华电科技有限公司生产的ZH-101便携式电力故障录波分析装置。

当使用的谐波分析仪带有显示输出谐波分析功能时，可以省略计算机。

在现场应用的时候，将工作现场的带有检测线圈的笼型感应电机1的检测线圈11的两个引出端分别与录波仪20的两个信号输入端连接即可。

本实施方式所述的电机转子断条检测装置的在应用的时候，操作过程为：

步骤一、将被检测的带有检测线圈的笼型感应电机1的检测线圈11的两个引出端分别与录波仪20的两个信号输入端连接；

步骤二、使被检测的带有检测线圈的笼型感应电机1带载运行；

步骤二、在进行谐波曲线绘制的计算机22上观察对录波仪20采集到的信号的进行谐波分析后获得的谐波曲线，当所述谐波曲线的幅值明显增大且成周期性脉动时，则可判定被检测电机中有断条存在。

本实施方式所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置适用于对在工作现场服役的电机进行随机检测或实时监测。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置的区别在于，它还包括作为被检测电机的负载23。

所述负载23可以采用磁滞制动器。

在应用的时候，将负载23连接在被检测的带有检测线圈的笼型感应电机1的力矩输出端。

本实施方式适用于对新生产的电机，或者是在电机安装之前，对电机的断条情况进行检测，或者在实验室对电机性能进行测试时使用。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四或五所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置的区别在于，它还包括用于测量被检测电机输出功率的带有显示功能的转矩-转速传感器24。

在应用的时候，将带有显示功能的转矩-转速传感器24的测量端与被检测电机1的力矩输出端连接，可以通过转矩-转速传感器24的显示，观测到被检测电机1输出转矩及转速的大小及变化，即随时监测被检测电机1所带负载的大小情况。根据负载在额定负载附近时检测结果明显的原理，可以先调整被检测电机1的负载到被检测电机的额定情况，然后再根据观察到的谐波曲线判断是否存在断条情况，这样判断结果更准确。

本实施方式增加了带有显示功能的转矩-转速传感器24，能够在检测过程中对被检测电机1的负载情况的变化情况进行观察，更适用于对工作现场的笼型感应电机的断条情况进行检测和监测，或者在实验室中对电机性能的测试、试验。

Claims (7)

1、带有检测线圈的笼型感应电机，它包括机壳、定子，其特征在于它还包括检测线圈(11)，检测线圈(11)是在所述电机的一对极的定子槽的临近气隙处嵌入的一单匝全距线圈，所述检测线圈(11)的两端预留在机壳外。

2、根据权利要求1所述的带有检测线圈的笼型感应电机，其特征在于所述检测线圈(11)采用普通铜线。

3、根据权利要求1所述的带有检测线圈的笼型感应电机，其特征在于它还包括两个接线端子，两个接线端子固定在电机外壳上，所述两个接线端子分别与检测线圈(11)的两端连接。

4、带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置，其特征在于它包括录波仪(20)、谐波分析仪(21)和进行谐波曲线绘制的计算机(22)，所述录波仪(20)的信号输出端和谐波分析仪(21)的信号输入端连接，所述谐波分析仪(21)的串行信号输出端和进行谐波曲线绘制的计算机(22)的串行信号输入端连接。

5、根据权利要求4所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置，其特征在于它还包括作为被检测电机的负载(23)。

6、根据权利要求5所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置，其特征在于所述负载(23)采用磁滞制动器。

7、根据权利要求4或5所述的带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条检测装置，其特征在于，它还包括用于测量被检测电机输出功率的带有显示功能的转矩-转速传感器(24)。

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