ITMI20111965A1 - METHOD AND DEVICE TO FIND DEFECTS IN WINDING UP OF AN ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
"METODO E DISPOSITIVO PER RILEVARE DIFETTI IN AVVOLGIMENTI DI UNA MACCHINA ELETTRICA" "METHOD AND DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN WINDINGS OF AN ELECTRIC MACHINE"
La presente invenzione è relativa a un metodo per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica e un dispositivo per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica. The present invention relates to a method for detecting defects in windings of an electric machine and a device for detecting defects in windings of an electric machine.
Come è noto, una macchina elettrica rotante comprende un rotore e uno statore, i quali sono provvisti di rispettivi avvolgimenti rotorici e statorici. As is known, a rotating electric machine comprises a rotor and a stator, which are provided with respective rotor and stator windings.
I conduttori che formano gli avvolgimenti del rotore e dello statore devono essere ovviamente isolati, per evitare cortocircuiti, e sono a questo scopo ricoperti da uno strato di materiale isolante. A causa di difetti di fabbricazione, di danni accidentali durante la fase di montaggio o del deterioramento dovuto all'usura, il materiale isolante può però presentare imperfezioni e, in questi casi, l'isolamento non è efficace. Si possono quindi verificare inconvenienti che compromettono il corretto funzionamento della macchina elettrica, come appunto cortocircuiti o dispersioni verso massa. The conductors that form the rotor and stator windings must obviously be insulated, to avoid short circuits, and for this purpose they are covered with a layer of insulating material. However, due to manufacturing defects, accidental damage during assembly or deterioration due to wear, the insulating material may present imperfections and, in these cases, the insulation is not effective. Therefore, problems may occur that compromise the correct operation of the electric machine, such as short circuits or ground losses.
Per evitare questo qenere di inconvenienti, la macchina elettrica viene testata prima di essere messa in funzione, e in particolare prima che il rotore venqa assemblato allo statore. I controlli esequiti mirano principalmente a verificare l'integrità dell'isolamento negli avvolgimenti del rotore. To avoid this kind of inconvenience, the electric machine is tested before being put into operation, and in particular before the rotor is assembled to the stator. Execution checks are mainly aimed at verifying the integrity of the insulation in the rotor windings.
Il documento US 5694044 illustra una tecnica per rilevare corto circuiti in una serie di avvolgimenti disposti a formare un anello. Segnali di test (ad esempio tensioni) vengono applicati a porzioni di avvolgimento diametralmente opposte e segnali risultanti (ad esempio correnti) vengono monitorati. La presenza di difetti nell'isolamento viene determinata in base ad asimmetrie nei segnali risultanti. La tecnica descritta, tuttavia, non si presta a essere utilizzata per testare avvolgimenti di rotori di macchine elettriche. Gli avvolgimenti di macchine elettriche non sono infatti collegati ad anello come sarebbe richiesto e, comunque, non è generalmente possibile accedere a porzioni di avvolgimenti diametralmente opposte per l'assenza di terminali intermedi. US 5694044 discloses a technique for detecting short circuits in a series of windings arranged to form a ring. Test signals (e.g. voltages) are applied to diametrically opposite winding portions and resulting signals (e.g. currents) are monitored. The presence of defects in the insulation is determined based on asymmetries in the resulting signals. The described technique, however, does not lend itself to being used to test windings of rotors of electrical machines. The windings of electric machines are in fact not connected in a ring as would be required and, in any case, it is generally not possible to access diametrically opposite winding portions due to the absence of intermediate terminals.
È uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un metodo per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica che limiti gli inconvenienti dell'arte nota. It is an object of the present invention to provide a method for detecting defects in windings of an electric machine which limits the drawbacks of the known art.
Secondo la presente invenzione è fornito un metodo per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica; la macchina elettrica comprendendo uno statore e un rotore e almeno un avvolgimento, che presenta un primo terminale di conduzione e un secondo terminale di conduzione; il metodo comprendendo le fasi di: According to the present invention, a method is provided for detecting defects in windings of an electric machine; the electric machine comprising a stator and a rotor and at least one winding, which has a first conducting terminal and a second conducting terminal; the method including the steps of:
applicare un primo impulso elettrico al primo terminale di conduzione dell'avvolgimento; applying a first electrical pulse to the first conducting terminal of the winding;
rilevare una prima forma d'onda al primo terminale di conduzione, in risposta al primo impulso elettrico; applicare un secondo impulso elettrico al secondo terminale di conduzione dell'avvolgimento; sensing a first waveform at the first conduction terminal, in response to the first electrical pulse; applying a second electrical pulse to the second conducting terminal of the winding;
rilevare una seconda forma d'onda al secondo terminale di conduzione, in risposta al secondo impulso elettrico; e sensing a second waveform at the second conduction terminal, in response to the second electrical pulse; And
determinare un difetto nell'avvolgimento in base a un confronto tra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. determine a defect in the winding based on a comparison between the first waveform and the second waveform.
Grazie al presente metodo, è possibile rilevare difetti negli avvolgimenti della macchina elettrica, in particolare corto circuiti negli avvolgimenti, prima che il rotore venga assemblato allo statore, in questo modo si può agire subito per riparare gli avvolgimenti, riducendo i costi. Inoltre, grazie al presente metodo è possibile rilevare in modo più accurato la posizione del difetto in modo da eseguire un tempestivo ripristino, riducendo così i costi di manutenzione. Thanks to this method, it is possible to detect defects in the windings of the electric machine, in particular short circuits in the windings, before the rotor is assembled to the stator, in this way it is possible to act immediately to repair the windings, reducing costs. Moreover, thanks to this method it is possible to more accurately detect the position of the defect in order to perform a timely recovery, thus reducing maintenance costs.
Secondo una preferita forma di attuazione i primi impulsi elettrici e i secondi impulsi elettrici sono forniti da un'apparecchiatura di generazione impulsi; il metodo comprendendo la fase di effettuare un adattamento di impedenza fra un'impedenza dell'avvolgimento e un'impedenza di uscita dell'apparecchiatura di generazione impulsi. According to a preferred embodiment, the first electrical pulses and the second electrical pulses are provided by a pulse generation apparatus; the method comprising the step of making an impedance match between a winding impedance and an output impedance of the pulse generating apparatus.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione il metodo comprende la fase di: sovrapporre la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda; e rilevare un difetto nell'avvolgimento in base alla sovrapposizione della prima forma d'onda e della seconda forma d'onda. According to a further preferred embodiment, the method comprises the step of: superimposing the first wave form and the second wave form; and detecting a defect in the winding based on the overlap of the first waveform and the second waveform.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il metodo comprende la fase di memorizzare una fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. According to a further preferred embodiment, the method comprises the step of memorizing one of the first waveform and the second waveform.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il metodo comprende la fase di definire una terza forma d'onda dalla differenza fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. According to a further preferred embodiment, the method comprises the step of defining a third waveform from the difference between the first waveform and the second waveform.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il metodo comprende le fasi di: in presenza di un difetto rilevato nell'avvolgimento, applicare un terzo impulso elettrico al primo terminale di conduzione e rilevare una terza forma d'onda al secondo terminale di conduzione di conduzione in risposta al terzo impulso elettrico; calcolare la posizione del difetto rilevato nell'avvolgimento, in base a un confronto fra il terzo impulso elettrico e la terza forma d'onda, preferibilmente valutando un ritardo della terza forma d'onda rispetto al terzo impulso elettrico. According to a further preferred embodiment, the method comprises the steps of: in the presence of a detected defect in the winding, applying a third electrical pulse to the first conduction terminal and detecting a third wave form at the second conduction terminal of conduction in response to the third electrical impulse; calculating the position of the detected defect in the winding, based on a comparison between the third electrical pulse and the third waveform, preferably by evaluating a delay of the third waveform with respect to the third electrical pulse.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il metodo comprende la fase di variare la posizione angolare del rotore. According to a further preferred embodiment, the method comprises the step of varying the angular position of the rotor.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il metodo comprende le fasi di: prelevare l'energia elettrica necessaria per generare impulsi da una batteria e alimentare un dispositivo di ricezione di forme d'onda tramite la batteria. According to a further preferred embodiment, the method comprises the steps of: drawing the electrical energy necessary to generate pulses from a battery and powering a waveform receiving device via the battery.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un'apparecchiatura diagnostica per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica che riduca gli inconvenienti dell'arte nota. Another object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus for detecting defects in the windings of an electric machine which reduces the drawbacks of the known art.
Secondo la presente invenzione è realizzato un'apparecchiatura diagnostica per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica, comprendente: un primo e un secondo terminale di connessione, collegabili rispettivamente a un primo terminale di conduzione e a un secondo terminale di conduzione di un avvolgimento; un'apparecchiatura di generazione impulsi, configurata per fornire almeno un primo impulso elettrico al primo terminale di connessione e un secondo impulso elettrico al secondo terminale di connessione; un dispositivo ricevitore di forme d'onda, selettivamente collegabile al primo terminale di connessione per rilevare una prima forma d'onda in risposta al primo impulso elettrico e al secondo terminale di connessione per rilevare una seconda forma d'onda in risposta al secondo impulso elettrico; e un'unità comparatrice per confrontare una prima forma d'onda rilevata e una seconda forma d'onda rilevata. According to the present invention, a diagnostic apparatus is provided for detecting defects in the windings of an electric machine, comprising: a first and a second connection terminal, connectable respectively to a first conduction terminal and to a second conduction terminal of a winding; a pulse generation apparatus, configured to supply at least a first electrical pulse to the first connection terminal and a second electrical pulse to the second connection terminal; a waveform receiver device, selectively connectable to the first connection terminal to detect a first waveform in response to the first electrical pulse and to the second connection terminal to detect a second waveform in response to the second electrical pulse ; and a comparator unit for comparing a first detected waveform and a second detected waveform.
Grazie alla presente invenzione, l'apparecchiatura diagnostica, è in grado di rilevare difetti negli avvolgimenti della macchina elettrica, dall'analisi della prima forma d'onda e della seconda forma d'onda ovviando ai problemi dell'arte nota. In particolare, l'apparecchiatura diagnostica rileva i contributi delle riflessioni sulla prima forma d'onda e sulla seconda forma d'onda dovuti a difetti nell'avvolgimento, come cortocircuiti verso altri avvolgimenti o verso massa. Thanks to the present invention, the diagnostic apparatus is able to detect defects in the windings of the electric machine, by analyzing the first wave form and the second wave form, obviating the problems of the known art. In particular, the diagnostic equipment detects the contributions of the reflections on the first waveform and on the second waveform due to defects in the winding, such as short circuits to other windings or to ground.
Secondo una forma preferita di attuazione, l'apparecchiatura comprendente un'unità adattatrice di impedenza per adattare l'impedenza d'uscita dell'apparecchiatura di generazione impulsi con l'impedenza di un avvolgimento collegato al primo e al secondo terminale di connessione. According to a preferred embodiment, the apparatus comprising an impedance adapter unit for matching the output impedance of the pulse generation apparatus with the impedance of a winding connected to the first and second connection terminals.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, il dispositivo ricevitore di forme d'onda comprende un'unità di visualizzazione ed è configurato per sovrapporre la prima forma d'onda alla seconda forma d'onda sull'unità di visualizzazione . According to a further preferred embodiment, the waveform receiving device comprises a display unit and is configured to superimpose the first waveform on the second waveform on the display unit.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, l'apparecchiatura comprende una memoria configurata per memorizzare almeno una fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. According to a further preferred embodiment, the apparatus comprises a memory configured to memorize at least one of the first waveform and the second waveform.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, l'apparecchiatura comprende un modulo sottrattore configurato per generare una terza forma d'onda dalla differenza fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. According to a further preferred embodiment, the apparatus comprises a subtractor module configured to generate a third waveform from the difference between the first waveform and the second waveform.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, l'apparecchiatura comprende un modulo configurato per calcolare un'eventuale ritardo tra una prima forma d'onda e una seconda forma d'onda per determinare la posizione di un'eventuale difetto nell'avvolgimento. According to a further preferred embodiment, the apparatus comprises a module configured to calculate a possible delay between a first waveform and a second waveform to determine the position of a possible defect in the winding.
Secondo un'ulteriore preferita forma di attuazione, l'apparecchiatura comprende comprendente una batteria. According to a further preferred embodiment, the apparatus comprises comprising a battery.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear clear from the following description of a non-limiting example of its implementation, with reference to the figures of the annexed drawings, in which:
- la figura 1, è una vista frontale schematica, con parti asportate per chiarezza, di una macchina elettrica; Figure 1 is a schematic front view, with parts removed for clarity, of an electric machine;
la figura 2 è uno schema a blocchi, con parti asportate per chiarezza, di un'apparecchiatura diagnostica per rilevare difetti in avvolgimenti di una macchina elettrica realizzata in accordo con la presente invenzione; Figure 2 is a block diagram, with parts removed for clarity, of a diagnostic apparatus for detecting defects in windings of an electric machine made in accordance with the present invention;
la figura 3 è un diagramma sul quale sono raffigurati degli impulsi elettrici utilizzati dall'apparecchiatura diagnostica. Figure 3 is a diagram showing electrical impulses used by the diagnostic equipment.
La figura 1 illustra schematicamente una porzione di una macchina elettrica 1 avente uno statore 3 e un rotore 4. Figure 1 schematically illustrates a portion of an electric machine 1 having a stator 3 and a rotor 4.
Lo statore 3 comprende un pacco statorico 5 e un gruppo di avvolgimenti statorici 6 comprendente una pluralità di avvolgimenti statorici 7 avvolti attorno al pacco statorico 5. Il rotore 4 è girevole attorno ad un asse di rotazione A e comprende un pacco rotorico 8 e un gruppo di avvolgimenti rotorici 9 comprendente una pluralità di avvolgimenti rotorici 15 avvolti attorno al pacco rotorico 8. Ciascun avvolgimento rotorico 15 del gruppo di avvolgimenti statorico 9 presenta un primo e un secondo terminale di conduzione 16 e 17 (figura 2). The stator 3 comprises a stator pack 5 and a group of stator windings 6 comprising a plurality of stator windings 7 wound around the stator pack 5. The rotor 4 is rotatable around an axis of rotation A and comprises a rotor pack 8 and a group of rotor windings 9 comprising a plurality of rotor windings 15 wound around the rotor pack 8. Each rotor winding 15 of the stator winding group 9 has a first and a second conduction terminal 16 and 17 (Figure 2).
Con riferimento alla figura 2, un'apparecchiatura diagnostica 2 per rilevare malfunzionamenti nella macchina elettrica 1 comprende un generatore di impulsi 20; un dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 avente un terminale di ingresso 22 e un terminale di ingresso 23; un commutatore 24, per collegare il generatore di impulsi 20 alternativamente al primo terminale di conduzione 16 e al secondo terminale di conduzione 17; un commutatore 25 per collegare il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 al primo terminale di conduzione 16 e/o al secondo terminale di conduzione 17; e un primo terminale di connessione 18 e un secondo terminale di connessione 19. With reference to Figure 2, a diagnostic apparatus 2 for detecting malfunctions in the electric machine 1 comprises a pulse generator 20; a waveform receiving device 21 having an input terminal 22 and an input terminal 23; a switch 24, for connecting the pulse generator 20 alternatively to the first conduction terminal 16 and to the second conduction terminal 17; a switch 25 for connecting the waveform receiver device 21 to the first conduction terminal 16 and / or to the second conduction terminal 17; and a first connection terminal 18 and a second connection terminal 19.
Il generatore di impulsi 20 genera impulsi a bassa tensione e presenta un terminale di uscita 20a. Il terminale di uscita 20a è collegato all'avvolgimento rotorico 15 e al dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 per fornire un segnale di sincronizzazione TR. The pulse generator 20 generates low voltage pulses and has an output terminal 20a. The output terminal 20a is connected to the rotor winding 15 and to the waveform receiver 21 to provide a synchronization signal TR.
In una forma di realizzazione della presente invenzione non limitativa, il generatore di impulsi 20 genera un impulso o una serie di impulsi a una tensione minore o uguale a 50 V, preferibilmente minore di 10 V, e con frequenza di ripetizione f compresa ad esempio fra 1 Hz e 5 Hz, come mostrato a titolo esemplificativo in figura 3. Gli impulsi sono di durata breve e a fronte ripido, di conseguenza il loro spettro di frequenze comprende contributi a frequenze alte o molto alte ad esempio nell'ordine delle decine di MHz. In a non-limiting embodiment of the present invention, the pulse generator 20 generates a pulse or a series of pulses at a voltage less than or equal to 50 V, preferably less than 10 V, and with a repetition frequency f comprised, for example, between 1 Hz and 5 Hz, as shown by way of example in figure 3. The pulses are of short duration and steep front, consequently their frequency spectrum includes contributions at high or very high frequencies, for example in the order of tens of MHz.
Il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 comprende un'unità comparatrice 28, configurata per confrontare una prima forma d'onda ricevuta e una seconda forma d'onda ricevuta, e una memoria 30. L'unità comparatrice 28 rileva la presenza di difetti nella macchina elettrica 1 in base all'esito del confronto fra la prima forma d'onda ricevuta e la seconda forma d'onda ricevuta. In maggior dettaglio, l'unità comparatrice 28 rileva un difetto nell'isolamento dell'avvolgimento rotorico 15 sotto test se la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda si discostano tra loro di una quantità maggiore di una soglia. Lo scostamento fra la prima forma d'onda ricevuta e la seconda forma d'onda ricevuta può essere valutato in termini ad esempio di massima differenza ammissibile o di differenza media. The waveform receiving device 21 comprises a comparator unit 28, configured to compare a first received waveform and a second received waveform, and a memory 30. The comparator unit 28 detects the presence of defects in the electric machine 1 based on the result of the comparison between the first received waveform and the second received waveform. In greater detail, the comparator unit 28 detects a defect in the insulation of the rotor winding 15 under test if the first waveform and the second waveform differ from each other by an amount greater than a threshold. The deviation between the first received waveform and the second received waveform can be evaluated in terms, for example, of maximum permissible difference or average difference.
Il commutatore 24 comprende un interruttore 24a e un interruttore 24b. L'interruttore 24a collega il generatore di impulsi 20 al primo terminale di connessione 18. L'interruttore 24b collega il generatore di impulsi 20 al secondo terminale di connessione 19. The switch 24 comprises a switch 24a and a switch 24b. The switch 24a connects the pulse generator 20 to the first connection terminal 18. The switch 24b connects the pulse generator 20 to the second connection terminal 19.
Il commutatore 25 comprende un interruttore 25a e un interruttore 25b. L'interruttore 25a collega il terminale di ingresso 22 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 al primo terminale di connessione 18 e l'interruttore 25b collega il terminale di ingresso 23 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 al secondo terminale di connessione 19. The switch 25 comprises a switch 25a and a switch 25b. Switch 25a connects input terminal 22 of waveform receiver 21 to first connection terminal 18 and switch 25b connects input terminal 23 of waveform receiver 21 to second connection terminal 19.
La memoria 30 è atta a memorizzare temporaneamente forme d'onda, in modo che sia possibile eseguire il confronto fra forme d'onda ricevute in tempi diversi. The memory 30 is adapted to temporarily store waveforms, so that it is possible to compare waveforms received at different times.
In una forma preferita di attuazione, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 è un oscilloscopio e comprende un'unità di visualizzazione 32. In particolare, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 è configurato per sovrapporre la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda sull'unità di visualizzazione 32, in modo che differenze significative fra le forme d'onda confrontate siano rese anche visivamente a un operatore, il quale è così in condizione di effettuare una rilevazione manuale o una validazione dei difetti dell'avvolgimento rotorico 15 sotto test. In a preferred embodiment, the waveform receiving device 21 is an oscilloscope and comprises a display unit 32. In particular, the waveform receiving device 21 is configured to superimpose the first waveform and the second waveform on the display unit 32, so that significant differences between the compared waveforms are also displayed visually to an operator, who is thus in a position to carry out a manual detection or validation of the defects of the rotor winding 15 under test.
In una forma di attuazione, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 comprende un modulo sottrattore 34 che riceve la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda ed è configurato per generare una terza forma d'onda dalla differenza fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. In one embodiment, the waveform receiving device 21 comprises a subtractor module 34 which receives the first waveform and the second waveform and is configured to generate a third waveform from the difference between the first waveform and second waveform.
Inoltre, l'apparecchiatura diagnostica 2 comprende un'unità adattatrice di impedenza 35 e un commutatore 36 che ha un interruttore 36a e un interruttore 36b. L'unità adattatrice di impedenza 35 è collegabile al generatore di impulsi 20 tramite il commutatore 36, in particolare attraverso l'interruttore 36a. L'interruttore 36b è azionabile per collegare l'unità adattatrice di impedenza 35 direttamente all'interruttore 24a escludendo l'unità adattatrice di impedenza 35. Further, the diagnostic apparatus 2 comprises an impedance matching unit 35 and a switch 36 which has a switch 36a and a switch 36b. The impedance adapter unit 35 can be connected to the pulse generator 20 through the switch 36, in particular through the switch 36a. The switch 36b is operable to connect the impedance adapter unit 35 directly to the switch 24a excluding the impedance adapter unit 35.
In aggiunta, l'unità adattatrice di impedenza 35 comprende un selettore manuale 35a per regolare un valore di impedenza di uscita in modo da adattare l'impedenza di uscita del generatore di impulsi 20 all'impedenza dell'avvolgimento rotorico 15, che può variare da un avvolgimento all'altro. Grazie all'unità adattatrice di impedenza 35 la forma d'onda rilevata dal dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 è esente da disturbi causati da un cattivo adattamento tra il generatore di impulsi 20 e l'avvolgimento rotorico 15 sotto test. Inoltre, l'unità adattatrice di impedenza 35 è collegata al terminale di ingresso 23 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 tramite un interruttore 37. In addition, the impedance adapter unit 35 comprises a manual selector 35a for adjusting an output impedance value so as to match the output impedance of the pulse generator 20 to the impedance of the rotor winding 15, which can vary from one winding to another. Thanks to the impedance adapter unit 35, the waveform detected by the waveform receiving device 21 is free from disturbances caused by a bad adaptation between the pulse generator 20 and the rotor winding 15 under test. Furthermore, the impedance adapter unit 35 is connected to the input terminal 23 of the waveform receiver device 21 via a switch 37.
Inoltre, in una forma di attuazione della presente invenzione, l'apparecchiatura diagnostica 2 è provvista di una batteria 38 per alimentare il generatore di impulsi 20 e il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21. Furthermore, in an embodiment of the present invention, the diagnostic apparatus 2 is provided with a battery 38 to power the pulse generator 20 and the waveform receiver device 21.
Inoltre, l'apparecchiatura diagnostica 2 comprende un modulo 45 configurato per definire la lunghezza dell'avvolgimento rotorico in base al ritardo tra una prima forma d'onda e una seconda forma d'onda. Furthermore, the diagnostic apparatus 2 comprises a module 45 configured to define the length of the rotor winding based on the delay between a first waveform and a second waveform.
In uso, uno degli avvolgimenti rotorici 15 del gruppo di avvolgimenti rotorici 9 viene connesso al primo e al secondo terminale di connessione 18 e 19 dell'apparecchiatura diagnostica 2. In particolare, il primo terminale di conduzione 16 e il secondo terminale di conduzione 17 dell'avvolgimento rotorico 15 vengono rispettivamente connessi al primo terminale di connessione 18 e al secondo terminale di connessione 19 dell'apparecchiatura diagnostica 2. In use, one of the rotor windings 15 of the group of rotor windings 9 is connected to the first and second connection terminals 18 and 19 of the diagnostic apparatus 2. In particular, the first conduction terminal 16 and the second conduction terminal 17 of the The rotor winding 15 are respectively connected to the first connection terminal 18 and to the second connection terminal 19 of the diagnostic apparatus 2.
Inizialmente, l'impedenza di uscita del generatore di impulsi 20 viene adattata all'impedenza dell'avvolgimento rotorico 15. A tale scopo, gli interruttori 24b, 25b e 36a vengono aperti, mentre gli interruttori 24a, 25a, 36b e 37 vengono chiusi. In questo modo, il generatore di impulsi 20 è collegato direttamente all'avvolgimento rotorico 15 e al terminale di ingresso 22 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21. Inoltre, l'unità adattatrice di impedenza 35 è collegata tra il primo terminale di conduzione 16 dell'avvolgimento rotorico 15 e il terminale di ingresso 23 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21. In uso, il selettore manuale 35a viene regolato fino ad ottenere che la risposta al terminale di ingresso 23 sia priva di sovraelongazioni . Initially, the output impedance of the pulse generator 20 is matched to the impedance of the rotor winding 15. For this purpose, the switches 24b, 25b and 36a are opened, while the switches 24a, 25a, 36b and 37 are closed. In this way, the pulse generator 20 is connected directly to the rotor winding 15 and to the input terminal 22 of the waveform receiver device 21. Furthermore, the impedance adapter unit 35 is connected between the first conduction terminal 16 of the rotor winding 15 and the input terminal 23 of the waveform receiver device 21. In use, the manual selector 35a is adjusted until the response at the input terminal 23 is free of overshoot.
Una volta regolato il selettore manuale 35a, viene effettuato un test per verificare la presenza di difetti nell'avvolgimento rotorico 15. Once the manual selector 35a has been adjusted, a test is carried out to check for defects in the rotor winding 15.
A tale scopo, il generatore di impulsi 20 viene collegato al primo terminale di conduzione 16 dell'avvolgimento rotorico 15 attraverso l'unità adattatrice di impedenza 35 e il primo terminale di conduzione 16 viene collegato al terminale di ingresso 22 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21. A tale scopo, gli interruttori 24b, 25b, 36b e 37 vengono aperti, mentre gli interruttori 24a, 25a e 36a vengono chiusi. For this purpose, the pulse generator 20 is connected to the first conducting terminal 16 of the rotor winding 15 through the impedance adapter unit 35 and the first conducting terminal 16 is connected to the input terminal 22 of the shape receiving device. wave 21. For this purpose, the switches 24b, 25b, 36b and 37 are opened, while the switches 24a, 25a and 36a are closed.
Il generatore di impulsi 20 invia un primo impulso elettrico o una serie di primi impulsi elettrici all'avvolgimento rotorico 15, e il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 registra nella memoria 30 una prima forma d'onda presente al primo terminale di conduzione 16, registrando anche eventuali contributi di riflessione dovuti alla presenza di difetti nell'avvolgimento rotorico 15. In altre parole, in presenza di difetti, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 rileva la prima forma d'onda riflessa presente al primo terminale di conduzione 16. The pulse generator 20 sends a first electrical pulse or a series of first electrical pulses to the rotor winding 15, and the waveform receiver device 21 records in the memory 30 a first waveform present at the first conduction terminal 16 , also recording any reflection contributions due to the presence of defects in the rotor winding 15. In other words, in the presence of defects, the waveform receiver device 21 detects the first reflected waveform present at the first conduction terminal 16.
Successivamente, il generatore di impulsi 20 viene collegato al secondo terminale di conduzione 17 dell'avvolgimento rotorico 15 attraverso l'unità adattatrice di impedenza 35. Thereafter, the pulse generator 20 is connected to the second conducting terminal 17 of the rotor winding 15 through the impedance adapter unit 35.
A tale scopo, gli interruttori 24a, 25a, 36b e 37 vengono aperti, mentre gli interruttori 24b, 25b e 36a vengono chiusi. Il generatore di impulsi 20 invia un secondo impulso elettrico o una serie di secondi impulsi elettrici al secondo terminale di conduzione 17 dell'avvolgimento rotorico 15 e il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 riceve una seconda forma d'onda dall'avvolgimento rotorico 15 attraverso il secondo terminale di conduzione 17, ricevendo anche eventuali contributi di riflessione dovuti alla presenza di difetti nell'avvolgimento rotorico 15. In altre parole, in presenza di difetti, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 rileva la seconda forma d'onda riflessa presente al secondo terminale di conduzione 17. For this purpose, the switches 24a, 25a, 36b and 37 are opened, while the switches 24b, 25b and 36a are closed. The pulse generator 20 sends a second electrical pulse or series of second electrical pulses to the second conduction terminal 17 of the rotor winding 15 and the waveform receiver device 21 receives a second waveform from the rotor winding 15 through the second conduction terminal 17, also receiving any reflection contributions due to the presence of defects in the rotor winding 15. In other words, in the presence of defects, the waveform receiver device 21 detects the second waveform reflected at the second conduction terminal 17.
Il secondo impulso o la serie di secondi impulsi in una forma di realizzazione sono rispettivamente uguali al primo impulso elettrico o alla serie di primi impulsi elettrici. Il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 compara la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda per rilevare la presenza o l'assenza di difetti sull'avvolgimento rotorico 15. In particolare, la presenza di difetti sull'avvolgimento rotorico 15 viene rilevata a partire dallo scostamento fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. In assenza di difetti infatti, l'avvolgimento rotorico 15 è sostanzialmente simmetrico e quindi eventuali differenze fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda devono essere inferiori a una soglia di tolleranza. In caso di difetti, invece, la simmetria dell'avvolgimento rotorico 15 è compromessa e c'è asimmetria anche fra le risposte al primo e al secondo terminale di conduzione 16 e 17. Pertanto, la presenza di difetti causa scostamenti superiori alla soglia di tolleranza fra la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda. The second pulse or the series of second pulses in one embodiment are equal to the first electrical pulse or the series of first electrical pulses, respectively. The waveform receiver device 21 compares the first waveform and the second waveform to detect the presence or absence of defects on the rotor winding 15. In particular, the presence of defects on the rotor winding 15 is detected starting from the deviation between the first waveform and the second waveform. In fact, in the absence of defects, the rotor winding 15 is substantially symmetrical and therefore any differences between the first wave form and the second wave form must be less than a tolerance threshold. In the event of defects, however, the symmetry of the rotor winding 15 is compromised and there is also asymmetry between the responses to the first and second conduction terminals 16 and 17. Therefore, the presence of defects causes deviations greater than the tolerance threshold between the first waveform and the second waveform.
In una forma di realizzazione, la differenza può essere rilevata visivamente, sovrapponendo la prima forma d'onda e la seconda forma d'onda sull'unità di visualizzazione 32 di forme d'onda. In one embodiment, the difference can be detected visually by superimposing the first waveform and the second waveform on the waveform display unit 32.
In una forma di realizzazione alternativa, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 utilizza il modulo sottrattore 34 per generare la terza forma d'onda sottraendo la prima forma d'onda dalla seconda forma d'onda o viceversa. Eventuali difetti dell'avvolgimento rotorico 15 vengono rilevati analizzando la terza forma d'onda. Ad esempio, la presenza di difetti sull'avvolgimento rotorico 15 viene rilevata se la terza forma d'onda presenta valori superiori alla soglia di tolleranza. In an alternative embodiment, the waveform receiver device 21 uses the subtractor module 34 to generate the third waveform by subtracting the first waveform from the second waveform or vice versa. Any defects in the rotor winding 15 are detected by analyzing the third wave form. For example, the presence of defects on the rotor winding 15 is detected if the third waveform has values higher than the tolerance threshold.
Infine, viene eseguita una misura di propagazione. A tale scopo, il generatore di impulsi 20 e il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 vengono collegati rispettivamente al primo terminale di conduzione 16 e al secondo terminale di conduzione 17 dell'avvolgimento rotorico 15. Il generatore di impulsi 20 viene inoltre collegato al terminale di ingresso 22 del dispositivo ricevitore di forme d'onda 21, il cui terminale di ingresso 23 è collegato al secondo terminale di conduzione 17 dell'avvolgimento rotorico 15. A tale scopo, gli interruttori 24b, 36b e 37 vengono aperti, mentre gli interruttori 24a, 25a, 25b e 36a vengono chiusi. In maggior dettaglio, il generatore di impulsi 20 invia un terzo impulso elettrico o una serie di terzi impulsi elettrici all'avvolgimento rotorico 15 e al dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 tramite rispettivamente il primo terminale di conduzione 16 e il terminale di ingresso 22. Inoltre, il dispositivo ricevitore di forme d'onda 21 riceve una terza forma d'onda dall'avvolgimento rotorico 15 attraverso il secondo terminale di conduzione 17. Confrontando la terza forma d'onda proveniente dal secondo terminale di conduzione 17 con il terzo impulso o la serie di terzi impulsi, è possibile calcolare il ritardo di propagazione che contiene informazioni sulla zona dell'avvolgimento rotorico 15 nella quale il difetto è localizzato. Finally, a propagation measurement is performed. For this purpose, the pulse generator 20 and the waveform receiver device 21 are connected respectively to the first conduction terminal 16 and to the second conduction terminal 17 of the rotor winding 15. The pulse generator 20 is also connected to the input terminal 22 of the waveform receiver device 21, whose input terminal 23 is connected to the second conduction terminal 17 of the rotor winding 15. For this purpose, the switches 24b, 36b and 37 are opened, while the switches 24a, 25a, 25b and 36a are closed. In greater detail, the pulse generator 20 sends a third electrical pulse or a series of third electrical pulses to the rotor winding 15 and to the waveform receiver device 21 via the first conduction terminal 16 and the input terminal 22, respectively. Furthermore, the waveform receiving device 21 receives a third waveform from the rotor winding 15 through the second conduction terminal 17. Comparing the third waveform coming from the second conduction terminal 17 with the third pulse or the series of third pulses, it is possible to calculate the propagation delay which contains information on the area of the rotor winding 15 in which the defect is located.
Una volta terminata la procedura di diagnosi, viene variata la posizione angolare del rotore 4 e le operazioni illustrate sopra vengono ripetute sullo stesso avvolgimento rotorico 15. Once the diagnosis procedure has been completed, the angular position of the rotor 4 is varied and the operations illustrated above are repeated on the same rotor winding 15.
Risulta infine evidente che alla macchina elettrica 1 qui descritta e al suo impiego possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni allegate. Finally, it is evident that modifications and variations can be made to the electric machine 1 described here and its use without departing from the scope of the attached claims.
Ad esempio, il metodo e l'apparecchiatura diagnostica 2 possono essere utilizzati anche per rilevare difetti negli avvolgimenti statorici 7. For example, the method and diagnostic equipment 2 can also be used to detect defects in the stator windings 7.
Claims (15)
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2011
- 2011-10-28 IT IT001965A patent/ITMI20111965A1/en unknown
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