SE532537C2 - Anordning och förfarande för off-line testning av en elmotor - Google Patents

Description

20 25 30 35 5232 53? 2 Vid testning av statorer offline i enlighet med känd teknik matas motom med en kraftig stötspänning med högt energiinnehåll, varefter det exponentiellt avtagande svaret som erhålls analyseras för identifiering av möjliga fel i statorn. Detta måtförfarande har flera nackdelar, exempelvis kan det initiera eller accelerera/slutföra begynnande isoleringsfel; det kräver tidsödande och komplicerade beräkningar och tolkningar/analyser; det orsakar pulsutbredningsproblem i lindningen på grund av L- och C-effekter; det kräver skrymmande och tung utrustning förknippad med transport- /installationsproblem; och det är en kostsam metod.

WO 2005/106514 beskriver ett förfarande för säker provning av elmotorer. Detta förfarande beskriver mätning av en fysikalisk storhet, exempelvis ström (l), induktans (L) eller impedans (Z), hos statorlindningen medan rotorn vrids runt en rotationsaxel. Därigenom erhålls periodiska mätdata som hänför sig till den fysikaliska storheten och mätdata som hänför sig till minst två perioder hos dessa periodiska mätdata samlas in. För majoriteten av alla trefas asynkronmotorer råder ett sinusformat förhållande mellan rotorpositionen och den fysikaliska storheten (l, L, eller Z), vilken är symmetriskt runt X-axeln i varje fas. Enligt förfarandet jämförs symmetrin åtminstone mellan grundtonerna hos två eller flera halvperioder hos insamlad mätdata. Asymmetri i mätdata indikerar ett rotor- och/eller statorfel.

Vid utförande av förfarandet beskrivet i WO 200511 06514 måste rotorn vridas i fasta steg av lika storlek eller genom kontinuerlig rotation med konstant hastighet. Om rotorn inte vrids i fasta steg eller med konstant hastighet uppstår asymmetri i mätdata. I vanliga fall skulle denna asymmetri indikera ett rotor/statorfel men den skulle också kunna bero på icke- kontinuerlig vridning. Det är därför viktigt att rotorn vrids i fasta steg eller med kontinuerlig vridning för erhållande av ett tillförlitligt resultat. Eftersom det under vissa förhållanden kan vara svårt att uppnå en perfekt vridning av rotorn, antingen genom kontinuerlig vridning eller i fasta steg, särskilt vid vridning av rotorn för hand, kan detta krav vara svårt att uppfylla för den ovan beskrivna tekniken under dessa förhållanden.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en förbättring av ovan nämnda kända teknik.

Ett särskilt syfte är att tillhandahålla ett förfarande och anordning som underlättar mätning och analysering/detektering av rotor~ och statorfel och 10 15 20 25 30 35 532 53? 3 eliminerar felkällor, och således uppnår ett mer noggrant resultat vid utförande av det uppfinningsenliga förfarandet och användning av den uppfinningsenliga anordningen.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahålla en metod och en apparat för mätning och analysering/detektering av rotor- och statorfel, som eliminerar eller minskar behovet av att vrida rotorn med en konstant hastighet eller med fasta och lika steg.

Enligt en första aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för offline~testning av en elmotor, vilken motor innefattar åtminstone en statorlindning, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel. Förfarandet innefattar: anbringande av en periodisk testsignal på den åtminstone en statorlindningen, insamling av första mätdata. som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningen medan rotorn vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata, bildande av andra mätdata baserat på nämnda första detekterade toppvärden, detektering av andra toppvärden hos nämnda andra mätdata för statorlindningen, bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan åtminstone en del av nämnda andra toppvärden, tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande avviker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda rotor.

En fördel med ovan beskrivna förfarande är att rotorn inte längre behöver vridas med konstant hastighet eller med fasta och lika steg, vilket krävs i den kända tekniken. Eftersom symmetri hos nämnda andra mätdata inte längre behöver jämföras som iden kända tekniken krävs ingen kontinuerlig vridning, vilket följaktligen förenklar det uppfinningsenliga förfarandet. I det uppfinningsenliga förfarandet behöver endast toppvärden hos nämnda andra mätdata bestämmas för indikering av ett fel i rotorn under testningen.

Dessutom har felkällan som, på grund av asymmetri orsakad av icke- kontinuerlig vridning av rotorn, förekommer i den kända tekniken, eliminerats eller reducerats, vilket resulterar i ett mer tillförlitligt testresultat. 10 15 20 25 30 35 532 537 4 Vidare är det vid användning av det uppfinningsenliga förfarandet möjligt att identifiera, att när en spridning av åtminstone en del av nämnda andra toppvärden sker föreligger felet i rotorn. Därigenom krävs ingen ytterligare testning för klargörande av om felet föreligger i statorn eller rotom.

Således är det uppfinningsenliga förfarandet tidsbesparande och mer noggrant än lösningarna i den kända tekniken.

Den elektriska storheten kan vara en induktans (L) hos statorlindningen. En fördel med att mäta statorlindningens induktans är att vanliga stator- och rotorfel resulterar i en förändring av induktansen för den specifika lindningen. Därigenom kan statorlindningens induktans användas för indikering av ett stator/rotorfel. Genom mätning av statorlindningens induktans behöver man inte ta hänsyn till statorlindningarnas interna resistans.

Den elektriska storheten kan vara en impedans (Z) hos statorlindningen. En fördel med att mäta statorlindningens impedans är att vanliga stator- och rotorfel resulterar i en förändring av impedansen för den specifika lindningen. Därigenom kan statorlindningens impedans användas för indikering av ett stator/rotorfel. Vanligtvis är det mycket enkelt att mäta statorlindningens impedans, vilket är fördelaktigt när lindningarnas interna resistans är känd.

Elmotorn kan vara en trefas asynkronmotor.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen tillhandahålls ett förfarande för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar en stator med minst tvâ statorlindningar, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel. Förfarandet innefattar: anbringande av en periodisk testsignal på statorlindningarna, insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningarna medan rotorn vrids runt rotationsaxeln, från en eller fiera vågformsperioder hos testsignalen, detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, bildande av andra mätdata baserat på nämnda första detekterade toppvärden för var och en av nämnda statorlindningar. bildande av ett medelvärde av nämnda andra mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, bestämning av ett ömsesidigt förhållande meilan nämnda medelvärden, 10 15 20 25 30 35 532 53? 5 tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande awiker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda stator.

En fördel med-ovan beskrivna förfarande är att rotorn inte längre behöver vridas med konstant hastighet eller med fasta och lika steg, vilket krävs i den kända tekniken. Eftersom symmetrin hos nämnda andra mätdata inte längre behöverjämföras som i den kända tekniken krävs ingen kontinuerlig vridning, vilket följaktligen förenklar det uppfinningsenliga förfarandet. l det uppfinningsenliga förfarandet behöver endast medelvärdena av nämnda andra mätdata bestämmas för indikering av ett fel i statorn under testningen.

Dessutom har felkäilan som, på grund av asymmetrin orsakad av icke- kontinuerlig vridning av rotorn, förekommer i den kända tekniken eliminerats eller reducerats, vilket resulterar i ett mer tillförlitligt testresultat.

Vidare är det vid användning av det uppfinningsenliga förfarandet möjligt att identifiera, att när medelvärdena skiljer sig från ett förbestämt mönsterföreligger felet i statorn. Därigenom krävs ingen ytterligare testning för klargörande av om felet är i statorn eller rotorn. Således är det uppfinningsenliga förfarandet tidsbesparande och mer noggrant än lösningarna iden kända tekniken.

Enligt en tredje utföringsform av uppfinningen tillhandahålls en anordning för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar minst en statorlindning, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel. Anordningen innefattar: organ för anbringning av en periodisk testsignal på statorlindningen, organ för insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningen medan rotorn vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, organ för detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata, organ för bildande av andra mätdata baserad på nämnda första detekterade toppvärden, organ för detektering av andra toppvärden hos nämnda andra mätdata för statorlind ningen, organ för bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan åtminstone en dei av nämnda andra toppvärden, organ för tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande avviker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda rotor. 10 15 20 25 30 35 532 53? 6 Enligt en fiärde aspekt av uppfinningen tilihandahålls en anordning för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar en stator med minst två statorlindningar, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel. Anordningen innefattar: organ för anbringning av en periodisk testsignal på de åtminstone två statorlindningarna, organ för insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningarna medan rotorn vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, organ för detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, organ för bildande av andra mätdata baserad på nämnda första detekterade toppvärden för var och en av nämnda statorlindningar, organ för biidande av ett medelvärde av nämnda andra mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, organ för bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan nämnda medelvärden, organ för tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande avviker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda stator.

De två anordningarna uppvisar alla fördelar i metoderna, som tidigare har diskuterats. Varvid föregående diskussion är tillämpbar även för respektive uppfinningsenliga anordning.

Kort beskrivning av ritninqarna Föreliggande uppfinning kommer i det följande vidare beskrivas med hänvisning till de medföljande ritníngarna, vilka visar en utföringsform av uppfinningen som ett icke-begränsande exempel.

Fig. 1 är ett blockschema av en föredragen utföringsform av en mätanordning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 2 är ett flödesschema för ett förfarande för offline-testning av en elmotor i enlighet med föreliggande uppfinning.

F ig. 3 är ett flödesschema för ett förfarande för offline-testning av en elmotor i enlighet med föreliggande uppflnning.

Fig. 4 är en schematisk representation av för tre statorlindningar detekterade andra toppvärden och därav bildade medelvärden. 10 15 20 25 30 35 532 53? 7 Detalierad beskrivning av föredragna utförinqsformer Ett system, i vilket föreliggande uppfinning kan tillämpas kommer först beskrivas med hänvisning till Fig. 1.

Med hänvisning till blockschemati Fig. 1 kommer en föredragen utföringsform av en mätanordning 13 i enlighet med föreliggande uppfinning beskrivas. Mätanordningen 13 innefattar en styrenhet 1 vilken företrädesvis innefattar: en CPU 1a, ett programminne 1 b, ett dataminne 1c, en AID- omvandlare 1d, en spânningsreferens 1e, en första tidgivare (A) 1f, en andra tidgivare (B) 1g och en hårdvarumultiplikator 1h.

Mätanordningen 13 kan innefatta en bildskärm 2, vilken är ansluten till styrenheten 1.

Mätanordningen 13 innefattar en vågformsgenerator 3, som är ansluten till styrenheten, vilken företrädesvis innefattar: en D/A-omvandlare 3a, ett rekonstruktionsfilter 3b och en effektförstärkare 30.

Mätanordningen 13 innefattar mätförstärkare 4 i två kanaler, vilka företrädesvis innefattar: justerbara förstärkare 4a, likriktare 4b, nolldetektorer 4c och nivåväxlare 4d.

Mätanordningen 13 innefattar en omkopplingsenhet 5 för tillhandahållande av ingångar och utgångar till ett testobjekt 10.

Omkopplingsenheten, vilken är ansluten till en ingång på mätförstärkaren 4 innefattar företrädesvis reläer 5a och analoga multiplexorer 5b.

Vidare innefattar mätanordningen 13 ett referensmätningsmotstånd 6, vilket är anslutet mellan omkopplingsenheten 5 och en ingång på mätförstärkaren 4.

Mätanordningen 13 innefattar ett kraftaggregat 8, vilket företrädesvis innefattar ett eller flera batterier 8a, batteriladdarenhet 8c, en eller flera spänningsregulatorer 8c och en LCD-förspänningsgenerator.

Vidare innefattar matanordningen företrädesvis en eller flera analoga ingångar 9a och digitala ingångar 9b. Styrenheten 1 övervakar och styr bildskârmen 2, vågformsgeneratorn 3, mätförstärkarna 4, omkopplingsenheten 5, referensmätningsmotståndet 6, högspänningsgeneratorn 7 och kraftaggregatet 8 i enlighet med programinstruktioner lagrade i minnet 1b, och registrerar och beräknar utdata enligt givna programinstruktioner, resultatet kan visas på bildskärmen 2. i synnerhet styr styrenheten 1 vågformsgeneratorn 3 till att generera en sinusformad signal vars frekvens företrädesvis är inom omrâdet 25-800 Hz och vars spänning företrädesvis är 1 V rrns. Den genererade spänningen 10 15 20 25 30 35 532 53? 8 anbringas på testobjektet 10 via etfektförstärkare 3c och omkopplingsenheten 5. Strömmen som följaktligen genereras orsakar en spänning över mätmotstàndet 6, varvid mätförstärkaren 4 styrs att mäta spänningen över mätmotståndet 6 respektive testobjektet.

En första ingång hos en första nollgenomgångsdetektor 4c är ansluten till vågformgeneratorns 3 utgång. Utsignalen representerar fasförskjutningen av spänningen över testobjektet 10. En andra nollgenomgångsdetektor 4c är ansluten till förstärkarens 4a utgång vilken är justerbar för matchning till mätmotståndet 6, och dess utsignal representerar fasförskjutningen av strömmen genom testobjektet 10 och mäter därigenom en fasvinkel Fi.

Anslutningen ovan medger beräkning av strömmen (l) genom testobjektet 10. Den medger också beräkning av impedansen (Z), induktansen (L) och resistansen (R). Fasvinkeln Fi mäts också.

Programinstruktionerna som styrenheten 1 kräver för utförande av mätningarna/beräkningarna ovan är lagrade i minnet 1b.

I ett rotortest i enlighet med föreliggande uppfinning påverkar rotorläget det uppmätta värdet av strömmen (l), impedansen (Z), induktansen (L) och fasvinkeln (Fi) i statorlindningarna. De uppmätta mätvärdena varierar mellan min/max, beroende på rotorns läge relativt statorn. Genom mätning av någon av l, Z, L och Fi i minst en statorlindning under vridning av rotorn, bestämning av den uppmätta storhetens första toppvärden, bildande av andra mätdata, sedan bestämning av toppvärden hos nämnda andra mätdata, och slutligen bestämning av en spridning av åtminstone en del av de andra toppvärdena. kan vilken befintlig rotorobalans som helst detekteras, det vill säga om spridningen av åtminstone en del av de andra toppvärdena överstiger ett förbestämt tröskelvärde kommer en indikation på att det är ett fel i rotom att tillhandahållas. Alternativt kan ett mönster hos åtminstone en del av de andra toppvärdena bestämmas. Som har angetts ovan kommer de andra toppvärdenas bestämda värden bero på rotorns koncentricltet och vilket centreringsfel som helst kommer åstadkomma en envelopp i de andra toppvärdenas värden. Ett sådant koncentriskt mönster kan således detekteras och indikerar ett fel i rotorn.

I ett rotortest kan en vinkelsensor 11 anslutas till axeln, varvid mätvärdet kan kopplas till rotorläget. Rotorläget är därigenom den styrande faktorn vid exempeivis presentation av mätresultaten på bildskärmen 2. l ett statortest i enlighet med föreliggande uppfinning påverkar rotorläget det uppmätta värdet av strömmen (l), impedansen (Z), induktansen 10 15 20 25 30 35 532 53? 9 (L) och fasvinkeln (Fi) i statorlindningarna. De uppmätta mätvärdena varierar mellan min/max, beroende på rotorns läge relativt statorn. Genom mätning av någon av l, Z, L och Fi i minst två statorlindningar under vridning av rotom, bestämning av första toppvärden hos den uppmätta storheten för varje statorlindning, bildande av andra mätdata, sedan bestämning av toppvärden hos nämnda andra mätdata för varje statorlindning, sedan bildande av ett medelvärde baserat på nämnda andra detekterade toppvärden för var och en av de uppmätta statorlidningarna, kan vilken avvikelse som helst mellan de uppmätta storheterna i statorlindningarna detekteras. ivlätningar pä en korrekt fungerande stator kommer generera medelvärden av väsentligen lika storlek.

Om medelvärdena avviker från ett förbestämt mönster föreligger följaktligen ett fel i statorn, Alternativt kan en spridning i medelvärdena detekteras, varvid en spridning som överstiger ett förbestämt tröskelvärde, beroende på exempelvis omgivande förhållanden då mätningen utförs, kommer att indikera ett fel i statorn. Som kommer beskrivas nedan kan mönstret skilja sig beroende på typen av motor som testas.

Med hänvisning till flödesschemat i fig. 2, kommer en mätmetod för indikering av rotorfel i enlighet med föreliggande uppfinning beskrivas. l steg 200 startas vågformsgeneratorn 3, och genererar därigenom en periodisk testsignal,'företrädesvis i intervallet 25~800 Hz och 1 V rms, och ansluts via effektförstärkaren 3c och omkopplingsenheten 5 till testobjektet 10. l steg 201 insamlas första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet exempelvis strömmen I, impedansen Z eller induktansen L under tiden rotorn vrids runt rotationsaxeln. Första nämnda mätdata insamlas under en eller flera vågformsperioder av den anbringade testsignalen. ingen enhetlig kontinuerlig vridning av rotorn krävs för den uppflnningsenliga metoden. l steg 202 detekteras första toppvärden hos nämnda första mätdata som samlats in i steg 201. l steg 203 bildas andra mätdata baserad på de första detekterade toppvärdena hos nämnda första mätdata. Mer specifikt extraheras i detta steg de första toppvärdena för att bilda andra mätdata. l steg 204 detekteras andra toppvärden hos nämnda andra mätdata bildad i steg 203. l steg 205 bestäms en spridning eller ett mönster hos åtminstone en del av toppvärdena hos nämnda andra mätdata för statorlindningen. Den del av de andra toppvärdena, som används för bestämning av spridningen eller 10 15 20 25 30 35 5332 53? 10 mönstret kan vara samtliga positiva värden respektive samtliga negativa värden. Alternativt, om absolutvärdena av de andra toppvärdena används, kan delen väljas mer fritt, exempelvis de första tio bestämda toppvärdena, tio bestämda toppvärden detekterade i mitten av mätintervaliet, vart tredje bestämda toppvärde eller vilken annan del av de bestämda andra toppvärdena som helst. l steg 206 tillhandahålls en signal, som indikerar ett fel i nämnda rotor om spridningen överstiger ett förbestämt tröskelvärde eller om mönstret skiljer sig från ett förbestämt mönster. Som nämndes ovan används det förbestämda tröskelvärdet för avlägsnande av oönskade störningar, fel i mätningarna eller andra avvikelser. Signalen kan överföras till en bildskärm och omvandlas till en visuell representation, eller kan signalen omvandlas på något annat vis för kommunicering till en människa, eller dator, som utför och/eller övervakar testningen.

Med hänvisning till flödesschemat i fig. 3 kommer nu en mätmetod för indikering av statorfel i enlighet med föreliggande uppfinning att beskrivas. l steg 300 startas vägformsgeneratorn 3, och genererar därigenom en periodisk testsignal, företrädesvis i intervallet 25-800 Hz och 1 V rms, och ansluts via effektförstärkaren 3c och omkopplingsenheten 5 till testobjektet 10. Den periodiska testsignalen anbringas på minst två statorlindningar ifall rotorn testas eftersom data som hänför sig till olika statorlindningar senare jämförs. l steg 301 insamlas nämnda första mätdata som hänför sig till en elektrisk storhet hos de två statorlindningarna, exempelvis strömmen l, impedansen Z eller induktansen L under tiden som rotorn vrids runt rotationsaxeln. Nämnda första mätdata insamlas vid en eller flera vågformsperioder av den anbringade testsignalen. ingen kontinuerlig vridning av rotorn krävs för den uppfinningsenliga metoden.

I steg 302 detekteras första toppvärden hos nämnda första mätdata för varje statorlindning, vilken samlats in i steg 301. l steg 303 bildas andra mätdata baserad på de första detekterade toppvärdena för varje statorlindning. lvler specifikt extraheras i detta steg de första toppvärdena för bildande av andra mätdata. l steg 304 detekteras andra toppvärden hos nämnda andra mätdata bildad i steg 303.

I steg 305 bildas ett medelvärde av de andra toppvärdena hos nämnda andra mätdata för varje statorlindning. 10 15 20 25 30 35 532 53? 11 l steg 306 bestäms ett ömsesidigt förhållande mellan nämnda medelvärden. l steg 307 tillhandahålls en signal, som indikerar ett fel i statorn om det ömsesidiga förhållandet avviker från ett förbestämd förhållande eller förbestämt mönster. För en stator med vanliga statorlindningar kan det förbestämda mönstret vara en spridning av medelvärdena vilken överstiger ett förbestämt tröskelvärde. För en stator med koncentriska lindningar kan det förbestämda mönstret vara en stegliknande formering där skillnader mellan medelvärdena är likartade.

Signalen kan överföras till en bildskärm och omvandlas till en visuell representation, eller kan signalen omvandlas på något annat vis för kommunicering till en människa, eller dator, som utför och/eller övervakar testningen.

När testsignalen anbringas på statorlindningen i steg 200 eller 300 kan nämnda första mätdata i steg 201 och 301 samlas in genom mätning över statorlindningsanslutningarna medan rotorn vrids runt rotationsaxeln.

Elmotorn kan vara en trefas asynkronmotor eller en annan typ av motor som är lämplig för testning i enlighet med de beskrivna metoderna.

Med hänvisning till fig. 4A och B visas en schematisk representation av detekterade andra toppvärden 401a~n. De detekterade andra toppvärdena 401a-n för statorlindningen AB är skisserade i ett diagram. På liknande vis är de detekterade andra toppvärdena för var och en av statorn BC och CA också skisserade i diagrammet. Som visas l tig. 4A har toppvärdena 401a-n ett ömsesidigt förhållande på så vis att de har samma storlek, vilket indikerar att rotorn fungerar korrekt, d.v.s. ett förbestämt förhållande indikerande en korrekt fungerande rotor kan vara att storleken på toppvärdena är lika eller att toppvärdena är anordnade enligt ett förbestämt mönster beroende på rotoms design. l motsats till toppvärdena visade i fig. 4A är toppvärdena 404a-n, visade i fig. 4B, inte lika stora utan är något spridda från ett förväntat värde.

Spridningen indikerar att rotorn inte fungerar korrekt utan kan vara excentriskt anordnad i motorn. Alternativt kan spridningen bero på andra rotorfel, exempelvis ovan nämnda sprickor.

Med hänvisning till fig. 4A bildas ett medelvärde 402 av de detekterade andra toppvärdena för varje statorlindnlng, AB, BC och CA och medelvärdena för de tre statorlindningarna används i den uppfinningsenllga metoden för att bestämma ett ömsesidigt förhållande eller mönster. l fig. 4A indikeras det ömsesidiga förhållandet genom att ingen avvikelse mellan medelvärdena för 10 15 20 25 30 35 532 53? 12 statorlindningarna AB, BC respektive CA identifieras (eller ingen avvikelse som överstiger en förbestämd gräns eller ett förbestämt mönster identifieras).

Följaktligen fungerar statorn korrekt.

Däremot, om en avvikelse detekteras mellan medelvärdena för statorlindningarna AB, BC respektive CA, såsom visas i fig. 4B, föreligger ett fel i statorn. Avvikelsen kan vara en avvikelse från ett förbestämt mönster eller kan avvikelsen vara en spridning av medelvärdena mellan statorlindningarna.

För att exemplifiera kommer en mätmetod för insamling av de första och andra mätvärdena nämnda i steg 201-204 och 301-304 ovan nu beskrivas i mer detalj.

Vågformsgeneratorn 3 startas, och genererar därigenom en periodisk testsignal, företrädesvis i intervallet 25-800 Hz och 1 V rrns, och ansluts via effektförstärkaren 3c och omkopplingsenheten 5 till testobjektet 10 och mätmotståndet 6, eventuellt via anslutningsterminaler (angivna med Xi Fig. 1). Mer specifikt startas vågformsgeneratorn 3 genom start av tidgivaren (B) 1g och uppladdning av ett värde som motsvarar en samplingstid t1. När tidgivaren har räknat ner till noll genereras ett avbrott, vilket bringar CPU:n 1a att hämta/slå upp värdet på sampel nummer 1 i en tabell, som är lagrad i programminnet 1b, varvid värdet matas till D/A-omvandlaren Sa. Samtidigt startas tidgivare (B) 1g om och laddas om med värdet på t1.

Denna process upprepas i anslutning med/efter varje avbrott från tidgivare (B) 19 genom återhämtning av nästa sampel i programminnet 1b och mata det till D/A-omvandlaren Sa och därigenom generera en serie av diskreta spänningsnivâer, som representerar den önskade vågformen plus samplingsfrekvensen 1/t1. Denna signal skickas sedan till ett lågpass/rekonstruktionsfiiter 3b vars funktion är att filtrera ut samplingsfrekvensen och eventuella icke-önskade frekvenskomponenter så att endast den önskade vågformen återstår. Innan vågformen kan anbringas på testobjektet 10 måste en impedansmatchning utföras. Detta sker i effektförstärkaren 3c från vilken vågformen reläas till testobjektet 10 via reläer iomkopplingsenheten 5.

Spänningen över testobjektet 10 respektive mätmotståndet 6 registreras i mätförstärkaren 4. Detta utförs genom att CPU:n 1a ställer reläerna 5a och multiplexorer 5b i omkopplingsenheten 5 så att spänningen över testobjektet 10 respektive mätmotståndet 6, vilka är anslutna i serie, kopplas till en respektive justerbarförstärkare 4a, 4b. CPU:n ställer 10 15 20 25 30 35 532 53? 13 förstärkarna 4a, 4b till den lägsta förstärkningsnivån. Signalerna skickas sedan till likriktare 4:: i vilka de utsätts för helvågslikriktníng efter vilken var och en matas till en nivåväxlare 4a vilken anpassar nivåerna till A/D- omvandlaren 1d. l detta förstärknings~ och växlingstillstånd startar CPU:n 1a A/D-omvandlaren ld vilken tillsammans med spänningsreferensen 1e returnerar toppvärdet för båda signalerna via en mjukvarubaserad toppvärdesdetektor. Genom användandet av dessa toppvärden väljer/beräknar CPU:n 1a en optimal förstärkningsnivå för varje kanals justerbara förstärkare och tillämpar dem. I dessa nya förstärkningstillstånd startar CPU:n 1a återA/D-omvandlaren 1d, vilken tillsammans med spänningsreferensen 1e returnerar toppspänningen för båda signalerna via en första mjukvarubaserad toppvärdesdetektor. Genom användande av dessa toppvärden verifierar CPU:n ia att det optimala förstärknlngstillståndet för varje kanals justerbara förstärkare har uppnåtts. Om detta inte är fallet, d.v.s. om någon av kanalema drivs för hårt kan CPU:n 1a minska förstärkningsnivån med ett steg och tillämpa densamma. Alternativt kan signalen över mätmotståndet vara så låg att CPU:n tolkar detta som om inget testobjekt var anslutet. Företrädesvis är även vågformsgeneratorns 3 maxamplitud känd.

Den första nollgenomgångsdetektorns ingång ansluts till vågformsgeneratorns 3 utgång. Utgångssignalen kan sägas representera fasförskjutning av spänningen över testobjektet 10. Den andra nollgenomgångsdetektorn är ansluten till den justerbara förstärkarens utgång, vilken är anpassad för mätmotståndet 6, och dess utgångssignal representerar strömmens fasförskjutningen genom testobjektet 10.

Sedan utförs en mätning av l, Z eller L. Mätningen innefattar användning av den första mjukvarubaserade toppvärdesdetektorn för insamlande av de första toppvärdena hos nämnda första mätdata. Under insamlingen av nämnda första mätdata och under vridningen av rotorn kan samtidigt toppvärdena bildas från nämnda första mätdata. Alternativt kan bildandet av toppvärdena från nämnda första mätdata utföras efter insamlingen av nämnda första mätdata har slutförts.

Sedan utförs en initiering av registreringen/memoreringen av min- och maxvärden av l, Z och/eller L.

En andra mjukvarubaserad toppvärdesdetektering utförs sedan för detektering av antalet min/maxperioder i vâgformen som resulterar från rotorsignaturens envelopp. Den andra toppvärdesdetekteringen kan baseras 10 15 20 25 30 35 532 53? 14 på väsentligen samma mjukvarualgoritm som den första toppvärdesdetekteringen men skiljer sig beträffande de indata och den vågform som behandlas. lndata till den andra toppvärdesdetektorn är mätresultatet från en eller flera mätperioder, d.v.s. utdata från den första toppvärdesdetektorn. Den uppmätta vågforrnen, baserad på vilken min/maxvärdena erhålls, är rotorsignaturenveloppen och har sinusform eller annan form, vilken framträder från enveloppen efter ett tillräckligt stort antal insamlade mätresultat.

Resultatet från den andra toppvärdesdetekteringen kan sedan användas i efterföljande bestämning av spridningen eller medelvärdet av nämnda mätdata i enlighet med stegen 205 ff och 305 ff.

Dessutom, innan utförande av mätningarna ovan startas företrädesvis apparaten genom en automatisk omkoppling av mätlngångarna med syftet att mäta eventuell störningspänningsnivå (Uemi) som möjligen induceratsi motorn på grund av eventuella externa störningsfält. Om nivån är för hög visas det på apparatens skärm, vilket medger användaren att vidta olika åtgärder i ett försök att minska störningsnivån, till exempel jordning av testobjektet etc. Följaktligen är apparatens förmåga att fastställa överdrivna störningspänningsnivåer (Uemi) ett mycket fördelaktig särdrag eftersom en överdriven störningspänningsnivå orsakar felaktiga mätresultat.

Om störningsnivån är tillräckligt låg fortsätter apparaten, företrädesvis automatiskt, genom att mäta och/eller beräkna följande storheter: Resistans (R) vilken används för att detektera brott i anslutningar eller lindningar, lösa anslutningar, kontaktresístanser och direkta kortslutningar. impedans (Z) och induktans (L), vilka används i kombination för att detektera närvaron av olika orenheter i lindningarna. Dessa kan till exempel vara i form av damm, fukt eller förkolnad isolering (på grund av överhettning), vilka samtliga orsakar små förändringar i kapacitansen hos lindningen som mäts. l de flesta fall ökar kapacitansen, vilket orsakar en minskning av impedansen Z. Dessutom kommer den kapacitiva reaktansen att ha ett större inflytande på impedansen (Ohms lag), eftersom testsignalen som anbringas har liten amplitud och kapacitansvärdet därför är ännu mer dominerande.

I fallet med förkolnad isolering på grund av överhettning kan kapacitansen istället minska och därigenom förmå impedansen att öka i en eller flera faser.

Av alla mätstorheter är induktansen L minst trolig att ändras på grund av ett fel i statorn, vilket nämndes ovan. l\/led anledning av denna ”tröghet” 10 532 53? 15 kan mätresultatet för L användas som en sorts referens eller baslinje för jämförelse med förändringar i Z.

Olyckligtvis kommer dock värdena på L och Z variera i olika grad mellan faserna beroende på motortyp. Anledningen till denna variation är att rotorpositionens påverkan på den relativa induktansen mellan rotor och stator kan vara olika i varje fas.

Det inses att det finns flertalet modifieringar av de beskrivna utföringsformerna vilka fortfarande är inom uppfinningens omfång som den definieras ide bifogade kraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 532 537 1 6 PATENTKRAV

1. Förfarande för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar åtminstone en statorlindning, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel, vilket förfarande innefattar: anbringande av en periodisk testsignal på den åtminstone en statorlindningen, insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningen medan rotorn vrids runt rotationsaxein, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata, bildande av andra mätdata baserat på nämnda första detekterade toppvärden, detektering av andra toppvärden hos nämnda andra mätdata för statorlindningen, bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan åtminstone en del av nämnda andra toppvärden, tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande awiker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda rotor.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar en spridning av den åtminstone en del av de andra toppvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda spridning överstiger ett förbestämt tröskelvärde.

3. Förfarande enligt krav 1, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar ett mönster hos den åtminstone en del av de andra toppvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda mönster awiker från ett förbestämt mönster hos nämnda värden hos åtminstone en del av de andra toppvärdena.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, varvid den elektriska storheten är en induktans (L) hos statorlindningen.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, varvid den elektriska storheten är en impedans (Z) hos statorlindningen. 10 15 20 25 30 35 532 53? 17

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, varvid elmotom är en trefas asynkronmotor.

7. Förfarande för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar en stator med minst två statorlindningar, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel, vilket förfarande innefattar: anbringande av en periodisk testsignal på statorlindningama, insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningarna medan rotorn vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, bildande av andra mätdata baserad på nämnda första detekterade toppvärden för var och en av nämnda statorlindningar, bildande av ett medelvärde av nämnda andra mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan nämnda medelvärden, tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande awiker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda stator.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar en spridning av medelvärden, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda spridning överstiger ett förbestämt tröskelvärde.

9. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar ett mönster hos medelvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda mönster awiker från ett förbestämt mönster hos nämnda medelvärden.

10. Förfarande enligt något av kraven 7-9, varvid den elektriska storheten är induktansen hos en statorlindning (L).

11.Förfarande enligt något av kraven 7-10, varvid den elektriska storheten är impedansen hos en statorlindning (Z). 10 15 20 25 30 35 532 53? 18

12.Förfarande enligt något av kraven 7-11, varvid elmotom är en trefas asynkronmotor.

13.Anordning för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar minst en statorlindning, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel, vilken anordning innefattar: organ för anbringning av en periodisk testsignal på statorlindningen, organ för insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk storhet hos statorlindningen medan rotom vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignalen, organ för detektering av första toppvârden hos nämnda första mätdata, organ för bildande av andra mätdata baserat på nämnda första detekterade toppvärden, organ för detektering av andra toppvärden hos nämnda andra mätdata för statorlindningen, organ för bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan åtminstone en del av nämnda andra toppvärden, organ för tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande avviker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda rotor.

14.Anordning enligt krav 13, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar en spridning av den åtminstone en del av de andra toppvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda spridning överstiger ett förbestämt tröskelvärde.

15.Anordning enligt krav 13, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar ett mönster hos den åtminstone en del av de andra toppvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda mönster awiker från ett förbestämt mönster hos nämnda värden hos åtminstone en del av de andra toppvärdena.

16. Anordning för offline-testning av en elmotor, vilken motor innefattar en stator med minst två statorlindningar, och en rotor anordnad längs en rotationsaxel, vilken anordning innefattar: organ för anbringning av en periodisk testsignal på statorlindningama, organ för insamling av första mätdata, som hänför sig till en elektrisk 10 15 20 25 30 532 53? 19 storhet hos statorlindningama medan rotom vrids runt rotationsaxeln, från en eller flera vågformsperioder hos testsignaien, organ för detektering av första toppvärden hos nämnda första mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, organ för bildande av andra mätdata baserad på nämnda första detekterade toppvärden för var och en av nämnda statorlindningar, organ för bildande av ett medelvärde av nämnda andra mätdata för var och en av nämnda statorlindningar, organ för bestämning av ett ömsesidigt förhållande mellan nämnda medelvärden, organ för tillhandahållande av, om nämnda ömsesidiga förhållande awiker från ett förbestämt förhållande, en signal som indikerar ett fel i nämnda stator.

17.Anordning enligt krav 16, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar en spridning av medelvärden, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda spridning överstiger ett förbestämt tröskelvärde.

18.Anordning enligt krav 16, varvid nämnda ömsesidiga förhållande motsvarar ett mönster hos medelvärdena, och awikelsen hos nämnda förhållande motsvarar när nämnda mönster awiker från ett förbestâmt mönster hos nämnda medelvärden.

19. Anordning enligt något av kraven 13-18, varvid den elektriska storheten är induktansen hos en statorlindning (L).

20. Anordning enligt något av kraven 13-19, varvid den elektriska storheten är impedansen hos statorlindningen (Z).