CN210803673U - 智能电机用电气连接片一体式传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种智能电机用电气连接片一体式传感器，属于电机智能监测技术领域。包括电气连接片、电流互感器、电流互感器矩形孔、导体框架、螺钉、电压互感器、温度传感器等。利用电气连接片预装电流互感器、电压互感器和温度传感器，充分利用电机接线盒内部空间，不改变电机的结构、不对电机造成任何其他影响，在进行电机监测和检测时，即插即用、甚至无需断电，十分方便。采用螺钉和导体框架在保证取电可靠性的同时便于调整、锁定电气连接片的位置；温度传感器能够实时监测连接片两侧接线柱的温度变化，有效防止接线柱螺栓松动或接触不良导致的发热甚至燃烧等故障。整个装置结构简单、成本低、体积小，可广泛适用于各种类型电机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能电机用传感器，特别是一种结构简单、安装方便的智能电机用电气连接片一体式传感器，属于电机智能监测技术领域。
背景技术
电机广泛应用于工业生产的各个领域，随着信息技术的发展和智能制造的提出，电机的智能化，即智能电机系统是未来发展的主流趋势，是各行各业实现智能制造的重要基础。电机的稳定运行对于正常生产、生活有着非常重大的意义，电机在运行过程中可能会出现各种类型故障，如过压，过流、过载、缺相等，若不进行监测，及时处理，往往会导致电机关键部件的不可逆转的损坏，减低电机使用寿命，破坏系统运行稳定性，从而对企业的生产带来安全隐患，因此对电机运行电参数的在线监测十分必要。
本申请的发明人在中国专利“智能电机系统”（申请号：201710259096.7）中所提出的智能电机系统，包括智能运行故障诊断、电机的智能控制、电机的能效控制等，都依托于电机运行参数的在线实时采集和运行大数据的积累；也即是说智能电机系统实现过程中，传感器是关键的核心技术之一。
目前的中小型电机运行状态在线监测主流技术一是采用分立式传感器、临时性安装的模式，二是不同的系统分别安装独立的传感器。采用分体式传感器、临时性安装的模式，如停机断电后，将电压、电流互感器等分别安装在电机进线上，配合进行测量，所占空间大、成本较高、装卸困难、安全性差、需停机停电影响生产；同时涉及的电缆和接线繁杂，信号传输干扰大，且容易造成接线错误，在安装过程中给操作人员带来了很多不便。另外，不同的系统分别安装独立的传感器，存在系统成本较高、兼容性差、运行监测数据不能及时共享的问题，极大的制约了电机领域智能制造的实施和发展。
在电机测量传感器的集成化方面，中国专利“高压隔爆电机的中性点接线盒”（申请号： 201120309600.8）提出了一种“盒体内电流互感器与电机接线端子的直接连接，不需再连接电流互感器与接线端子，直接输出电流互感器二次信号。”是将电流互感器预先安装在星形连接的中性点位置，由于普通电机接线盒内部空间狭小，不具有通用性；此外，仅仅是进行了电流的测量。
中国专利“一种监控电机运行数据的接线盒”（申请号：201120133292.8）提到在电机接线盒中，用电流互感器穿过电机接线柱进行电机电流信号的采样，但是没有公开具体的结构和安装方法，而常规情况下，电机内部的接线柱比较短，且为单侧接线，只是起到支撑固定作用。如果不对接线柱及电流互感器进行创造性合理性的改进，是无法直接实现的，而且其他的设计也难以满足智能电气的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种智能电机用电气连接片一体式传感器，以实现智能电机系统所需的电压、电流和温度传感器的集成化、小型化、模块化，以及兼容性、方便性、灵活性、可靠性、安全性等。本实用新型的目的在于通过在电机连接片上预装集成式传感器，不改变电机的结构、不对电机造成任何其他影响，在进行电机监测和检测时，即插即用、甚至无需断电，实现电机的智能化在线监测；且具有结构简单、成本低廉、体积小、使用方便等诸多优点，可广泛适用于各种类型电机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的智能电机用电气连接片一体式传感器包括电气连接片（1）、电流互感器（2）、电流互感器矩形孔（3）、电流互感器输出端（4）、导体框架（5）、螺钉（6）、电压互感器（7）、电压互感器第一输入端（8）、电压互感器第二输入端（9）、电压互感器输出端（10），限流电阻（11）。
电气连接片（1）从电流互感器（2）中间的电流互感器矩形孔（3）穿过，电流互感器输出端（4）将被测电流信号引出。电流互感器输出端（4）可采用双线端子或屏蔽双绞线方式，具有抗干扰能力强、布线容易、价格低廉等优点，可以有效减小电磁干扰，提高采样和测量精度。所述的电流互感器（2）集成装设在电气连接片（1）上，测量时不需要对电机本体进行拆卸，即接即用。
导体框架（5）上安装有螺钉（6），螺钉（6）可旋转顶紧到电气连接片（1）上，电流互感器（2）、导体框架（5）和电压互感器（7）固定在一起。导体框架（5）通过螺钉（6）与电气连接片（1）实现电气连接，为电压互感器（7）取得电压信号，导体框架（5）可起到支撑固定和导电的作用，同时，采用螺钉（6）方式还便于调整、锁定电气连接片（1）的位置，且对所述传感器整体起到固定作用。
电压互感器第一输入端（8）与供电电源的中线相连，电压互感器第二输入端（9）经限流电阻（11）与导体框架（5）相连，电压互感器输出端（10）将被测电压信号引出。由于从电机进线处取得的电信号为强电信号，必须经过处理转换成监测设备允许范围内的弱电信号，限流电阻（11）将强电电压信号变为弱电电流信号，通过电压互感器第一输入端（8）和电压互感器第二输入端（9）送入电压互感器（7）变换成标准的弱电待测信号，经电压互感器输出端（10）引出。电压互感器输出端（10）可采用双线端子或屏蔽双绞线方式。
根据现场的环境和具体要求，电压互感器第一输入端（8）还可与供电电源的另一相（线电压）连接，或者接地（相电压），且可与导体框架（5）引出的电压结合为外部设备提供电源。此外，若电机需要安装多个不同控制装置时，如同时安装电机节能装置和智能保护器等情况，可共用本装置作为电能数据采集设备，从而省掉各自的电能数据采集设备，且不用另行安装和拆卸，简化了结构、降低了成本、实现了即接即用。
充分利用电机接线盒内部空间，在电机制造出厂时可配套预装，同时对在运的电机也可不做任何结构改动，即能进行安装。相较于传统的临时安装在电机进线上的分体式传感器，具有多次测量时无需重复安装，使用更加方便、灵活和合理的优点。
进一步地，所述的智能电机用电气连接片一体式传感器包括限流电阻盒（12）及保护盖（13），限流电阻（11）卡装在限流电阻盒（12）内，采用透明的保护盖（13）封装，限流电阻盒（12）串联于导体框架（5）和电压互感器第一输入端（8）之间。限流电阻盒（12）为卡扣式设计，限流电阻（11）可随时放入或取出，更换方便，或根据电压等级调整限流电阻的阻值。保护盖（13）壳设计为透明结构，在有效防水、防尘的同时，也便于直接读取限流电阻（11）具体的电阻值，方便运行人员操作。当然，如果采用霍尔型电压互感器时，可不必采用限流电阻（11）。
进一步地，所述的智能电机用电气连接片一体式传感器包括温度传感器（14）和温度传感器输出端（15），温度传感器（14）的探头紧贴电气连接片（1）安装。温度传感器（14）可以采用接触式的如热电阻类传感器，也可以采用非接触式的如红外传感器。由于电机接线柱用来连接电机电源进线和绕组进线，一般采用螺母将进线压接在接线柱上的方式。在电机连续、长期运转过程中，往往会出现运行电流过大或电机振动异常导致的螺栓松动、以及接线处接触不良等问题，造成接线柱处严重发热、熔化甚至起火燃烧的现象时有发生。现有的技术中并没有这方面的预防和保护措施，电机的保护装置也无法进行保护。温度传感器（14）测量电气连接片（1）的温度，也即是测量了电机接线柱的温度，能够对上述的电机接线柱发热类故障进行有效的预警和报警，在现有技术中尚无对电机接线柱进行温度监测的技术出现。
进一步地，所述的电流互感器（2）、导体框架（5）、电压互感器（7）采用绝缘材料（16）浇注封装为一个整体。绝缘材料（16）一般可采用绝缘树脂浇注，将电流互感器（2）、导体框架（5）、电压互感器（7）、限流电阻盒（12）、温度传感器（14）封装为一个整体，实现集成式传感器与外部环境的电气隔离，可有效缩小整体的体积，简化集成式传感器结构，提高集成化程度，降低成本。
与现有技术相比较，本实用新型具有如下优点：
1）在电机上预装集成式物联网传感器，充分利用电机接线盒内部空间，不改变电机的结构、不对电机造成任何其他影响，在进行电机监测和检测时，即插即用、甚至无需断电，十分方便；且整个装置结构简单、成本低廉、体积小，可广泛适用于各种类型电机；实现了所需传感器的集成化、小型化、模块化，以及兼容性、方便性、灵活性、可靠性、安全性等；尤为重要的，实现了智能电机系统的基础平台。
2）将各种传感器封装在电机接线盒内部，采用绝缘材料浇注封装为一个整体，实现集成式传感器与外部环境的电气隔离，同时也对这些传感器起到了防尘、防水等保护作用。
3）在电机连接片上设置温度传感器，能够实时监测连接片两侧接线柱的温度变化，并在异常时进行预警或报警，有效防止接线柱螺栓松动或接触不良导致的发热甚至燃烧等故障。
4）采用螺钉和导体框架与电气连接片实现电气连接，取代传统导线取电方式，有效提高了现场接线效率，提高取电可靠性。同时便于调整、锁定电气连接片的位置，且对所述传感器整体起到固定作用。
5）限流电阻盒采用卡扣式设计，操作人员可根据电压等级调整限流电阻的阻值，限流电阻可随时放入或取出，安装和拆卸方便；且保护盖为透明结构，操作人员可方便查看限流电阻值。
附图说明
图1：一体式传感器的整体结构图。
图中：1-电气连接片、2-电流互感器、3-电流互感器矩形孔、4-电流互感器输出端、5-导体框架、6-螺钉、7-电压互感器、8-电压互感器第一输入端、9-电压互感器第二输入端、10-电压互感器输出端、11-限流电阻、12-限流电阻盒、13-保护盖、14-温度传感器、15-温度传感器输出端、16-绝缘材料。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：
如图1所示为一体式传感器的整体结构图。图1中，所述的智能电机用电气连接片一体式传感器包括电气连接片（1）、电流互感器（2）、电流互感器矩形孔（3）、电流互感器输出端（4）、导体框架（5）、螺钉（6）、电压互感器（7）、电压互感器第一输入端（8）、电压互感器第二输入端（9）、电压互感器输出端（10）、限流电阻（11）、限流电阻盒（12）、保护盖（13）、温度传感器（14）、温度传感器输出端（15）、绝缘材料（16）。
图1中，所述的电流互感器（2）、导体框架（5）、电压互感器（7）、限流电阻盒（12）、温度传感器（14）通过绝缘材料（16）封装为一个整体。电气连接片（1）从中间的电流互感器矩形孔（3）穿过，导体框架（5）上的螺钉（6）旋转顶紧到电气连接片（1）上，实现了电气连接，同时便于调整、锁定所述传感器整体与电气连接片（1）的位置，且对所述传感器整体起到固定作用。温度传感器（14）的探头紧贴电气连接片（1）安装，测量电气连接片（1）的温度，也即是测量了两侧电机接线柱的温度，能够对电机接线柱发热类故障进行有效的预警和报警。
图1中，电气连接片（1）固定到两侧的电机接线柱上，接线柱一般是浇注在接线座上。电机电源进线从一侧电机接线柱接入，两侧的电机接线柱上根据电机接线方式的不同，可能都接有电机绕组进线，电气连接片（1）为电机绕组电流的导通通道，因此电机运行时，电流互感器（2）可直接获取绕组的电流信号、电压互感器（7）可直接获取绕组的电压信号。充分利用电机接线盒内部空间，在电机制造出厂时可配套预装，同时对在运的电机也可不做任何结构改动，即能进行安装。相较于传统的临时安装在电机进线上的分体式传感器，具有多次测量时无需重复安装，使用更加方便、灵活和合理的优点。
图1中，电机电源进线和绕组进线采用螺母压接在接线柱上的方式。在电机连续、长期运转过程中，往往会出现运行电流过大或电机振动异常导致的螺栓松动、以及接线处接触不良等问题，造成接线柱处严重发热、熔化甚至起火燃烧的现象时有发生。温度传感器（14）测量的温度超限时，可通过外接的智能测控装置及时发出预警信号，或对电机直接进行跳闸保护。
图1中，电流互感器输出端（4）、电压互感器输出端（10）、温度传感器输出端（15）等采用屏蔽双绞线方式，具有抗干扰能力强、布线容易、价格低廉等优点，可以有效减小电磁干扰，提高采样和测量精度。可做成外部端子或插头，引出电机接线盒备用，需要测量时不必对电机本体进行拆卸或安装传感器，操作人员可直接即接即用。
图1中，由于从电气连接片（1）处取得的电压信号为强电信号，串联限流电阻盒（12）可使强电信号转换成监测设备允许范围内的弱电信号。限流电阻盒（12）为卡扣式设计，限流电阻可随时放入或取出，更换方便，或根据电压等级调整限流电阻的阻值；为保证可靠连接，可以用压线端子等方式。保护盖（13）壳设计为透明结构，可直接读取具体的电阻值，方便运行人员操作。保护盖也可采用橡皮塞结构，进一步起到防水、防尘的效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.智能电机用电气连接片一体式传感器，其特征在于：包括电气连接片（1）、电流互感器（2）、电流互感器矩形孔（3）、电流互感器输出端（4）、导体框架（5）、螺钉（6）、电压互感器（7）、电压互感器第一输入端（8）、电压互感器第二输入端（9）、电压互感器输出端（10），限流电阻（11）；
电气连接片（1）从电流互感器（2）中间的电流互感器矩形孔（3）穿过，电流互感器输出端（4）将被测电流信号引出；
导体框架（5）上安装有螺钉（6），螺钉（6）可旋转顶紧到电气连接片（1）上，电流互感器（2）、导体框架（5）和电压互感器（7）固定在一起；
电压互感器第一输入端（8）与供电电源的中线相连，电压互感器第二输入端（9）经限流电阻（11）与导体框架（5）相连，电压互感器输出端（10）将被测电压信号引出。
2.根据权利要求1所述的智能电机用电气连接片一体式传感器，其特征在于：包括限流电阻盒（12）及保护盖（13），限流电阻（11）卡装在限流电阻盒（12）内，采用透明的保护盖（13）封装，限流电阻盒（12）串联于导体框架（5）和电压互感器第一输入端（8）之间。
3.根据权利要求1所述的智能电机用电气连接片一体式传感器，其特征在于：包括温度传感器（14）和温度传感器输出端（15），温度传感器（14）的探头紧贴电气连接片（1）安装。
4.根据权利要求1所述的智能电机用电气连接片一体式传感器，其特征在于：所述的电流互感器（2）、导体框架（5）、电压互感器（7）采用绝缘材料（16）浇注封装为一个整体。
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| CN110426636A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-11-08 | 周封 | 智能电机电气连接片集成式物联网传感器 |
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