CN202330454U - 一种电动机转速测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动机转速测量装置，包括夹钳型霍尔电流传感器和数字信号处理器；夹钳型霍尔电流传感器与数字信号处理器电连接。数字信号处理器内设置有依次串接在一起的抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块；转子齿数计算模块的输出端与A/D转换模块相连接；偏心谐波频率点频谱校正模块的输出端与转速计算模块的输入端相连接。该装置通过测量电动机一相定子电流并对其进行频谱分析，在不需知道转子齿数的情况下获得电动机的转速，还具有结构简单、使用方便、测量准确、通用性强等优点。

Description

一种电动机转速测量装置

技术领域

本实用新型涉及电动机测速技术领域，具体涉及一种适用于转轴不可见的电动机的转速测量装置。

背景技术

转速是电动机一个极为重要的状态参数。目前，异步电动机转速的测量方法有很多种，基本可分为接触和非接触两大类。但，这些测量方法都要求电机必须有外露的旋转部分或者将测量部件事先安装到电机壳体内，使用不方便，成本也较高，具有一定的局限性，如常用的M法和T法。此外，还有一种通过测量电机振动频率来测电动机转速的方法，但由于该方法实施的准备工作过于繁琐，极少有实际应用。

1984年M.Ishida和K.Iwata提出利用转子齿谐波辨识转差频率获得转速。异步电动机中，当转子旋转时，气隙磁场中的转子齿谐波叠加在链接定转子的主磁通上，并在定子绕组上感应出齿谐波电势，由于转子齿谐波电势幅值和频率与电机转速有关，因而可通过检测齿谐波幅值或频率来获得电机转速。转子齿谐波频率与电机转速间关系如下：

$n=\frac{60\×(f_{\mathrm{sh}}\±f_0)}{Z}$

式中n为电机转速，f_sh为转子齿谐波频率，f₀为定子绕组相电流基波频率，Z为转子齿数。

国内见有讨论利用测量转子齿谐波获得电机转速的文章，但一直未有实用。如想采用上述方程式获得转速，有两个问题：首先，相电压中转子齿谐波分量很小易受干扰，容易产生误差；其次，测量时要输入转子齿数，这在测量不同规格电机时很不方便，要到资料室去查该电动机的转子齿数，还要将转子齿数输入到测量装置，而且很多老旧电动机由于资料丢失等转子齿数不可知，即便获得转子齿谐波频率，也无法得到电动机转速。

为解决现有技术中的上述缺陷，本实用新型提出了一种新的解决方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种电动机转速测量装置，该电动机转速测量装置通过测量异步电动机一相定子电流并对其进行频谱分析，从中提取转子齿谐波频率分量和偏心频率分量，在不需知道转子齿数的情况下获得电动机的转速，还具有结构简单、使用方便、测量准确、通用性强等优点。

为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：提供一种电动机转速测量装置，其特征在于：包括夹钳型霍尔电流传感器和数字信号处理器；所述夹钳型霍尔电流传感器通过数据传输线与数字信号处理器电连接。

优选地，所述夹钳型霍尔电流传感器采用手持式夹钳型霍尔电流传感器。

进一步地，所述数字信号处理器内设置有抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块；所述抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块依次串接在一起；所述转子齿数计算模块的输出端与A/D转换模块相连接；所述偏心谐波频率点频谱校正模块的输出端与转速计算模块的输入端相连接。

优选地，所述高频干扰和漏能消除模块采用汉宁窗。

优选地，所述A/D转换模块采用16位A/D转换芯片，其采样频率为2kHz。

综上所述，本实用新型所提供的电动机转速测量装置相比于现有技术具有如下优点：

1、结构简单：硬件上仅仅由相互连接在一起的夹钳型霍尔传感器和数字信号处理器组成，携带极为方便；

2、使用方便：使用时只需要将手持式夹钳型霍尔电流传感器连接在待测速电动机的一相定子出线上即可；

3、测量准确：该电动机转速测量装置与采用机械转速计获得的转速之间的误差在±1r/m以内；

4、通用性强：即使电动机转轴不可见，也可以很方便地测量其转速，而且不需要预先在电动机内设置测量元件，极大地拓展了其应用领域。

附图说明

图1是电动机转速测量装置的原理框图；

图2是数字信号处理器的结构示意图。

具体实施方式

下面以水轮发电机为例并结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，该电动机转速测量装置包括夹钳型霍尔电流传感器和数字信号处理器；所述夹钳型霍尔电流传感器通过数据传输线与数字信号处理器电连接。

所述夹钳型霍尔电流传感器采用手持式夹钳型霍尔电流传感器。

如图2所示，所述数字信号处理器内设置有抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块；所述抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块依次串接在一起；所述转子齿数计算模块的输出端与A/D转换模块相连接；所述偏心谐波频率点频谱校正模块的输出端与转速计算模块的输入端相连接。

所述高频干扰和漏能消除模块采用汉宁窗。所述A/D转换模块采用16位A/D转换芯片，其采样频率为2kHz。

该电动机转速测量装置通过测取异步电动机的定子电流，对其进行频谱分析，从中提取齿谐波频率分量和偏心谐波频率分量，进而测量电动机转速的方法是可行的。电动机接线有无中性点均可，且不需额外的参数输入，测量过程十分简单。现代数字信号处理芯片运算速度越来越快，大大缩短了做傅里叶变换的时间，加上高性能的模数转换芯片，测得电动机转速的时间延迟更短，结果更准确。该电动机转速测量装置可以有效应用于封闭体内电机转速的测量，并且测量过程中测得的偏心频率分量的幅值还可以用来指示电动机转子的偏心程度，而偏心程度与电机本体的设计和实际运行工况密切相关，可以作为电机实时监测系统的一个参考数据。

本实用新型以上通过由附图所示实施例的具体实施方式对本实用新型的内容作出了进一步详细说明，但不应理解为本实用新型的保护范围仅限于所描述的实例。

Claims (5)

1.一种电动机转速测量装置，其特征在于：包括夹钳型霍尔电流传感器和数字信号处理器；所述夹钳型霍尔电流传感器通过数据传输线与数字信号处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的电动机转速测量装置，其特征在于：所述夹钳型霍尔电流传感器采用手持式夹钳型霍尔电流传感器。

3.根据权利要求1所述的电动机转速测量装置，其特征在于：所述数字信号处理器内设置有抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块；所述抗混叠滤波电路、A/D转换模块、高频干扰和漏能消除模块、FFT模块、偏心谐波频率点频谱校正模块、齿谐波频率点频谱校正模块、转子齿数计算模块和转速计算模块依次串接在一起；所述转子齿数计算模块的输出端与A/D转换模块相连接；所述偏心谐波频率点频谱校正模块的输出端与转速计算模块的输入端相连接。

4.根据权利要求3所述的电动机转速测量装置，其特征在于：所述高频干扰和漏能消除模块采用汉宁窗。

5.根据权利要求3所述的电动机转速测量装置，其特征在于：所述A/D转换模块采用16位A/D转换芯片，其采样频率为2kHz。

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