專利名稱：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置、方法及媒介的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電器設(shè)備，更詳細(xì)地，涉及一種實(shí)施電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的診斷的裝置及方法。
背景技術(shù)：
圖1是概略地表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，對定子的繞組3施加電壓和電流，使在定子鐵心I中產(chǎn)生的磁通量Φ s在鼠籠式轉(zhuǎn)子2的導(dǎo)條4上產(chǎn)生電流，由此產(chǎn)生磁通量or。此時(shí)，如果在定子的三相繞組上施加具有120°相位差的輸入電源，定子磁通量Φ s就會根據(jù)輸入的電源以一定的速度旋轉(zhuǎn)，將其稱為旋轉(zhuǎn)磁場。鼠籠式電動(dòng)機(jī)通過根據(jù)這種定子及轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的磁通量的相互關(guān)系感應(yīng)的轉(zhuǎn)矩τ而運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí),使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩τ與磁通量^^和的叉積成比例。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間存在空隙5。將此空隙5不恒定的狀態(tài)稱為偏心。定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙不恒定的空隙偏心故障，根據(jù)定子的中心軸和轉(zhuǎn)子/旋轉(zhuǎn)中心軸的相對位置，可分為靜態(tài)(Static)、動(dòng)態(tài)(Dynamic)及混合(Mixed)偏心。圖2是概略地表示電動(dòng)機(jī)空隙的狀態(tài)的圖。圖2中左側(cè)的圖表示正常電動(dòng)機(jī)，中間圖表示靜態(tài)偏心狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，右側(cè)圖表示動(dòng)態(tài)偏心狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)。靜態(tài)偏心是轉(zhuǎn)子的中心軸與定子的中心軸不一致，且轉(zhuǎn)子圍繞轉(zhuǎn)子的中心軸旋轉(zhuǎn)的情況，指電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空隙最小的部分恒定。動(dòng)態(tài)偏心 指定子的中心軸與轉(zhuǎn)子的中心軸不一致，且以定子的中心軸為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)的情況，并且空隙最小的部分隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不同。靜態(tài)偏心的產(chǎn)生原因如下:由于制造上的缺陷而導(dǎo)致定子變成橢圓形，及定子和轉(zhuǎn)子的位置沒有排列好等。動(dòng)態(tài)偏心的產(chǎn)生原因如下:轉(zhuǎn)子的軸彎曲，或軸承的退化，電動(dòng)機(jī)和負(fù)荷沒有排列好，或機(jī)械共振?；旌掀氖侵胳o態(tài)偏心和動(dòng)態(tài)偏心同時(shí)存在的情況。由于這些原因?qū)е略陔妱?dòng)機(jī)上發(fā)生空隙偏心故障的情況下，由于不均勻的空隙，使處于轉(zhuǎn)子和定子之間的引力僅偏向一側(cè)，導(dǎo)致很強(qiáng)的不平衡狀態(tài)(Unbalanced magneticpull)0這直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的彎曲或軸承的損傷。此外，還增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和振動(dòng)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)性能的降低，當(dāng)持續(xù)時(shí)，使定子和轉(zhuǎn)子相接觸，引起定子及轉(zhuǎn)子的鐵心和繞組的故障，達(dá)到不可維修的程度。因此，能夠早期診斷電動(dòng)機(jī)的空隙偏心是非常重要的。作為診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空隙的偏心的方法有在不運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)的離線試驗(yàn)(Off-line test)和在運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)施的在線監(jiān)控(On line monitoring)。I)離線試驗(yàn)a.TIR (總讀數(shù)，Total Indicated Reading)試驗(yàn)用于制造公司在首次制作電動(dòng)機(jī)時(shí)診斷缺陷，是一種將電動(dòng)機(jī)分解，通過刻度盤測試指示器(dial test indicator)手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子并判別轉(zhuǎn)子的圓形程度,從而診斷動(dòng)態(tài)偏心(Dinamic Eccentricity)的試驗(yàn)。但是,存在一些困難，即為了在電動(dòng)機(jī)中進(jìn)行轉(zhuǎn)子分離及TIR，需要制作特別的裝置等。b.RIC (轉(zhuǎn)子影響檢測，Rotor Influence Check)試驗(yàn)一種在不分解電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)下，與TIR試驗(yàn)一樣手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子并向定子的三相繞組輸入高頻率的信號，從而比較各相繞組的電感值的試驗(yàn)。如果在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中存在偏心，則各相的電感值就會表現(xiàn)出不一致，從而能夠診斷偏心。但是，這種試驗(yàn)因?yàn)槭褂玫碗妷?、高頻率的信號，所以受到定子鐵心的殘留磁通量的影響，存在試驗(yàn)的結(jié)果不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。c.利用脈沖試驗(yàn)儀(Surge tester)的方法脈沖試驗(yàn)儀是一種用于定子繞組的絕緣試驗(yàn)的設(shè)備，是通過施加比額定電壓高很多的電壓來診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的絕緣狀態(tài)的設(shè)備。用這種脈沖試驗(yàn)儀診斷偏心的方法，與其他離線試驗(yàn)一樣，手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子并測出經(jīng)過脈沖試驗(yàn)儀的輸出波形(Output waveform)的零交點(diǎn)(zero-crossing point)為止所用的時(shí)間，從而測試偏心。在具有偏心的電動(dòng)機(jī)中，本試驗(yàn)的結(jié)果為到零交點(diǎn)的時(shí)間變短。本診斷試驗(yàn)需要高價(jià)的脈沖試驗(yàn)儀，而且需要將非常高的電壓施加到定子繞組上，會對電動(dòng)機(jī)的可靠性帶來不利的影響。此外，由于通過記錄時(shí)間來顯示結(jié)果，因此需要用于處理該問題的額外的裝置。2)在線監(jiān)控試驗(yàn)(On-line monitoring)a.利用電容式氣隙傳感器(Capacitive airgap sensors)的方法作為一種能夠在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中診斷偏心的方法，是一種在定子的空隙相接的部分設(shè)置電容式氣隙傳感器來判別空隙的程度的方法。但是，這種方法只能適用在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的容量及大小非常大，從而空隙寬的電動(dòng)機(jī)上。b.頻率分析法其為測定電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音、磁通量、流過定子繞組的電流，通過分析頻譜，用空隙偏心故障時(shí)產(chǎn)生的頻率成分進(jìn)行診斷的試驗(yàn)。振動(dòng)、噪音、磁通量的頻率分析法，由于額外地產(chǎn)生用于測定它們的傳感器費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)上的問題，其中以MCSA(電動(dòng)機(jī)電流特征分析,Motor Current Signature Analysis)分析法為代表，MCSA分析法中，通過附著在電動(dòng)機(jī)上的MCC (電動(dòng)機(jī)控制中心，Motor ControlCenter)的電流互感器(CT, Current Transformer)測定電流,從而分析頻譜。如果存在偏心，這將改變隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置變化的空隙，從而扭曲電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場的空間和時(shí)間分布。此時(shí)，對測定的電流進(jìn)行頻譜分析產(chǎn)生的頻率，具有在低頻范圍內(nèi)測定的成分和在高頻范圍內(nèi)測定的成分，如下所示。fecc LF = fs±kfr = fs(l 土k(l_s)/p)fecc’ HF = fs [ (kR ± nd) (I_s) /p ± v]其中，fs為電源的基本頻率，k為任意整數(shù)，s為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差(slip)，P為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的極對(Pole pairs)數(shù)，R為轉(zhuǎn)子的槽數(shù)，nd為偏心次數(shù)，v為定子時(shí)間諧波(Stator time harmonic)的次數(shù)。但是當(dāng)?shù)皖l成分的情況下，只有混合偏心時(shí)才能夠診斷，高頻成分通常比低頻適用于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、混合偏心故障上，但需要知道轉(zhuǎn)子槽的個(gè)數(shù)(R)，而且無法檢測特定的極數(shù)-轉(zhuǎn)子槽數(shù)(p-R relation)時(shí)的缺陷。而且，這種頻率分析法需要存儲大量的數(shù)據(jù)，如果在運(yùn)轉(zhuǎn)中負(fù)荷改變，使速度及轉(zhuǎn)差改變，則難以檢測出準(zhǔn)確的故障頻率。此外，由于特定負(fù)荷的影響(load torqueoscillation)空隙偏心頻率重合的情況下，同樣具有難以判別的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明是為了解決所述以往的問題而完成的發(fā)明，目的在于提供一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置及方法，其可以適用于任何形態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，并且即使沒有高價(jià)的專門裝備也能夠容易地診斷多種形態(tài)的偏心狀態(tài)。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其包括電流測定部、電抗計(jì)算部及偏心診斷部。電流測定部測定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電流；電抗計(jì)算部利用向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電壓和所測定的電流，計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電抗；偏心診斷部，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值至少在一部分區(qū)間比預(yù)先設(shè)定的電抗值大時(shí)，將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為偏心。通過這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，可以適用于任何形態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，并且即使沒有高價(jià)的專門設(shè)備也可以容易地診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心狀態(tài)。在此，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值比正常狀態(tài)大且一定時(shí)，偏心診斷部可將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)偏心，此外，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值比正常狀態(tài)大且以I個(gè)周期變化時(shí)，偏心診斷部可將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為混合偏心。通過這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以容易地診斷出多種形態(tài)的偏心狀態(tài)。此外，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以進(jìn)一步包括導(dǎo)條缺陷診斷部，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以轉(zhuǎn)子極數(shù)周期變化時(shí)，導(dǎo)條缺陷診斷部診斷為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上存在缺陷。這種結(jié)構(gòu)，其利用本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，不僅可以診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙偏心，還可以診斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷。此外，可以進(jìn)一步包括測定交流電壓的電壓測定部。這種結(jié)構(gòu)能夠使轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置利用更加準(zhǔn)確的電壓值，從而使計(jì)算出的電抗值更具可靠性。此外，可以進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部。這種結(jié)構(gòu)可以使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷過程完全自動(dòng)化。同時(shí)，本發(fā)明公開一種將所述裝置以方法的形式實(shí)現(xiàn)的發(fā)明，以及存儲用于執(zhí)行所述方法的計(jì)算機(jī)可讀程序的媒介。有益效果本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以適用于任何形態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上，即使沒有高價(jià)的專門設(shè)備也可以容易地診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心狀態(tài)。此外，本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以容易地診斷出多種形態(tài)的偏心狀態(tài)。此外，不僅可以診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙偏心，而且還可以診斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷。


圖1是概略地表示感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是概略地表示電動(dòng)機(jī)空隙的狀態(tài)的圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置的一個(gè)實(shí)施例的概略方框圖。圖4是概略地表示用于執(zhí)行SPRT的狀態(tài)的圖。圖5是表示靜止感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中施加單相交流電時(shí)的等效電路的圖。圖6是用于說明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的漏電感中曲折漏電感(zigzagleakageinductance)的圖。圖7是表不具有50%偏心的電動(dòng)機(jī)的漏電感的圖表。圖8是表示漏電感隨著偏心的增加變化的圖表。圖9是根據(jù)正常電動(dòng)機(jī)、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)偏心、混合偏心、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條缺陷的情況，表示用SPRT計(jì)算出的電抗(X)值的變化的圖表。圖10是表示用SPRT計(jì)算出的電抗(X)值的變化的圖表，所述電抗(X)值是在具有2個(gè)缺陷轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的混合偏心狀態(tài)和正常狀態(tài)下分別計(jì)算出的。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置的一個(gè)實(shí)施例的概略方框圖。圖3中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置100包括:電壓供給部110、電流測定部120、電壓測定部122、電抗計(jì)算部130、偏心診斷部140、導(dǎo)條缺陷診斷部150及旋轉(zhuǎn)部160。在此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置100的各組成部分完全可以只用硬件來實(shí)現(xiàn)，但也可以用與軟件結(jié)合的通用計(jì)算機(jī)裝置來實(shí)現(xiàn)。電壓供給部110向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給單相電壓，電流測定部120測定由供給電壓向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電流。在此，本實(shí)施例中通過電壓供給部110在向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給單相電壓，但也可以不額外地設(shè)置電壓供給部110，將轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置100設(shè)置成使其從外部供給得到電壓，并且所供給的電壓只要是交流電壓，就不局限在單相電壓上。電壓測定部122測定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的交流電壓。交流電壓值可以利用向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電壓值計(jì)算，利用這種直接測定出的電壓值時(shí)，可以得到更準(zhǔn)確的電壓值。電抗計(jì)算部130利用向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電壓和測定的電流，計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電抗。旋轉(zhuǎn)部160使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在此，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)可以通過人力來手動(dòng)進(jìn)行，但也可以通過用于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的專門的結(jié)構(gòu)來旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)通過使用于電抗計(jì)算過程的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)自動(dòng)化，從而使根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷過程完全自動(dòng)化。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值至少在一部分區(qū)域比預(yù)先設(shè)定的電抗值大時(shí)，偏心診斷部140將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為偏心。在此，預(yù)先設(shè)定的電抗值為由電動(dòng)機(jī)管理人員預(yù)先設(shè)定的值，通常為電動(dòng)機(jī)處在非偏心狀態(tài)的正常狀態(tài)時(shí)的電抗值。由這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以適用于任何形態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上，即使沒有高價(jià)的專門設(shè)備也可以容易地診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心狀態(tài)。此時(shí)，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值比正常狀態(tài)大且一定時(shí)，偏心診斷部140可以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)偏心。此外，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值比正常狀態(tài)大且以I個(gè)周期變化時(shí)，偏心診斷部140可以將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為混合偏心。通常，對處于偏心狀態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)計(jì)算出的電抗值總是比正常狀態(tài)大，但在一部分區(qū)間也有不大的情況。這是因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙為混合偏心時(shí)，計(jì)算出的電抗值的最低點(diǎn)有可能與正常狀態(tài)的電抗值一致，隨著測定有可能會有微小的變動(dòng)。通過這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可以容易地診斷如靜態(tài)/動(dòng)態(tài)或混合偏心等的多種形態(tài)的偏心狀態(tài)。此外，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以轉(zhuǎn)子極數(shù)的周期變化時(shí)，導(dǎo)條缺陷診斷部150診斷為在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上存在缺陷。這種結(jié)構(gòu)，其利用本發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，不僅可以診斷出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙偏心，還可以診斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷。下面，通過更具體的例子詳細(xì)地說明本發(fā)明。為了診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙偏心，本發(fā)明利用診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子故障的單相旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)(single phase rotation test;SPRT)。圖4是概略表示用于執(zhí)行SPRT的狀態(tài)的圖。SPRT原本是一種主要用于診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(Rotor bars)斷裂缺陷的技術(shù)，是一種在電動(dòng)機(jī)靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的離線試驗(yàn)(Off-line test)方式。作為一種通過在定子繞組上施加單相電壓，例如在A相與B相之間施加交流單相電壓，測定在導(dǎo)條發(fā)生故障時(shí)變化的電流的診斷方法，施加額定電壓的1/8 1/4的電壓。與偏心的離線試驗(yàn)一樣，在進(jìn)行本試驗(yàn)時(shí)，一邊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子一邊診斷狀態(tài)。本發(fā)明是利用SPRT試驗(yàn)診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心，在定子繞組上施加電動(dòng)機(jī)額定電壓的1/8 1/4的單相交流電壓。此時(shí)測定施加的輸入電壓和流過繞組的電流，從而計(jì)算出阻抗(Impedence)。通過觀測上述阻抗的變化，判別是否發(fā)生故障。在用于診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷的一般的SPRT中，一邊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子一邊觀測電流大小的變化，而在本發(fā)明中，用施加的電壓和所測定的電流計(jì)算電抗成分，從而判別偏心的程度。圖5是表示靜止感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中施加單相交流時(shí)的等效電路的圖。如圖5所示，向靜止的電動(dòng)機(jī)施加SPRT的單相交流電壓時(shí)，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路中，等效電阻Rs和Rr只受到溫度的影響，與偏心無關(guān)。并且，磁化電抗Xm因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以幾乎沒有從定子鐵心向轉(zhuǎn)子滲透的成分，因此是可以忽略的成分。與此相反，漏電抗成分Xls和X&會根據(jù)偏心發(fā)生變化。鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的漏電感有槽(slot)、端部繞組(end-winding)、曲折(zigzag)成分等,其中，空隙長度越小，曲折漏電感成分的值越大。圖6是用于說明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的漏電感中曲折漏電感的圖。由此，對用SPRT試驗(yàn)中施加的電壓和測定的電流計(jì)算出的阻抗成分進(jìn)行分析，就可以用漏電感成分判別根據(jù)空隙變化的偏心程度。圖7是表不具有50%偏心的電動(dòng)機(jī)的漏電感的圖表，圖8是表不漏電感隨著偏心的增加變化的圖表。圖7中，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中存在50%的偏心時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子位置變換一圈，漏曲折電感Lzz的值按照余弦函數(shù)的形態(tài)變化，如果用平均值表示，則可知與正常電動(dòng)機(jī)相比其值是升高的。此外，圖8中，偏心每增加10%時(shí)，漏電感的平均值以指數(shù)函數(shù)的形式增加。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)上單獨(dú)存在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)偏心時(shí)，利用SPRT由施加的電壓和測定的電流計(jì)算的電抗值，因?yàn)榧词罐D(zhuǎn)子位置發(fā)生變化，但偏心量也不變化，所以與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)，與正常電動(dòng)機(jī)的電抗值相比，表現(xiàn)出增加的形態(tài)。但是,當(dāng)靜態(tài)偏心和動(dòng)態(tài)偏心同時(shí)存在的混合偏心(Mixedeccentricity)的情況下，每當(dāng)轉(zhuǎn)子位置變化時(shí)，整體偏心量會發(fā)生變化，所以通過SPRT計(jì)算出的電抗值在轉(zhuǎn)子機(jī)械地旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，具有一次重復(fù)的成分，即正弦波成分。此外，診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)條的缺陷的SPRT，其通常一邊旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子一邊觀察所測定的電流大小的變化，與此相比，本方法用施加的電壓和所測定的電流計(jì)算出電抗成分，從而判別偏心的程度。該電抗值還可以用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條缺陷診斷上，其成分在轉(zhuǎn)子位置變化一圈(機(jī)械地旋轉(zhuǎn)360° )時(shí)，以電動(dòng)機(jī)的極(Pole)數(shù)變化。因此，本方法不僅可以診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心，還可以同時(shí)診斷及區(qū)別作為SPRT的最初目的的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷。圖9是根據(jù)正常電動(dòng)機(jī)、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)偏心、混合偏心、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的缺陷的情況，表示用SPRT計(jì)算出的電抗(X)值的變化的圖表。圖9中，可以確認(rèn)當(dāng)轉(zhuǎn)子具有四極的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為混合偏心時(shí)，雖然在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈期間電抗值也變化一個(gè)周期，但在導(dǎo)條存在缺陷時(shí)，以極數(shù)周期變化。當(dāng)混合偏心和導(dǎo)條的缺陷同時(shí)存在時(shí)，這種電抗值的周期對于混合偏心和導(dǎo)條缺陷都表現(xiàn)出來。圖10是表示用SPRT計(jì)算出的電抗(X)值的變化的圖表，所述電抗(X)值是在具有2個(gè)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條缺陷的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的混合偏心狀態(tài)和正常狀態(tài)下分別計(jì)算出的。在圖10中可以確認(rèn)，在導(dǎo)條存在缺陷時(shí)，雖具有轉(zhuǎn)子極數(shù)周期，但在還具有混合偏心時(shí)，整體波形還具有小周期以外的大的周期。本發(fā)明將作為診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條缺陷的現(xiàn)有技術(shù)SPRT試驗(yàn)還應(yīng)用在空隙偏心診斷上，從而可以用一個(gè)試驗(yàn)同時(shí)診斷及區(qū)別兩種缺陷。此外，SPRT試驗(yàn)非常簡單、經(jīng)濟(jì)且不貴，作為可靠性高的試驗(yàn)在現(xiàn)場應(yīng)用是非常方便的。與現(xiàn)有的診斷技術(shù)不同，能夠診斷/區(qū)別靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及混合偏心，因?yàn)槭请x線試驗(yàn)(Off-line test)，所以也不受負(fù)荷的影響。此外，與特定的極數(shù)-轉(zhuǎn)子槽數(shù)也無關(guān)，并且不需要轉(zhuǎn)子槽數(shù)及速度或轉(zhuǎn)差等的信息。
本發(fā)明中所使用的作為偏心故障因素(indicator)的電抗成分，因?yàn)槠淇梢杂蒘PRT試驗(yàn)所施加的電壓和所測定的電流容易地計(jì)算，所以其算法的實(shí)現(xiàn)非常簡單。本發(fā)明雖然是通過一部分優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的范圍并非限定于此，還應(yīng)包括可被權(quán)利要求書支持的所述實(shí)施例的變形或改良。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，其包括: 電流測定部，其測定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的交流電流； 電抗計(jì)算部，其利用向所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的交流電壓和測定的交流電流，計(jì)算所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電抗；及 偏心診斷部，在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值至少在一部分區(qū)間比預(yù)先設(shè)定的電抗值大時(shí)，其將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為偏心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值一定時(shí)，所述偏心診斷部將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)偏心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以I個(gè)周期變化時(shí)，所述偏心診斷部將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為混合偏心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包括導(dǎo)條缺陷診斷部，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以所述轉(zhuǎn)子極數(shù)周期變化時(shí)，所述導(dǎo)條缺陷診斷部診斷為所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上存在缺陷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，其進(jìn)一步包括電壓測定部，其測定所述交流電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部。
7.—種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷方法，其特征在于，其包括以下步驟: 測定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的交流電流； 利用向所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的交流電壓和測定的交流電流，計(jì)算所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電抗；及 診斷偏心，在所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值至少在一部分區(qū)間比預(yù)先設(shè)定的電抗值大時(shí)，將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為偏心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值一定時(shí)，將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)偏心。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以I個(gè)周期變化時(shí)，將所述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為混合偏心。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值以所述轉(zhuǎn)子極數(shù)周期變化時(shí)，診斷為所述導(dǎo)條上存在缺陷。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷方法，其特征在于，進(jìn)一步包括測定所述交流電壓的步驟。
12.—種媒介，其存儲用于實(shí)施權(quán)利要求Γ11中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)可讀程序。
全文摘要
本發(fā)明公開一種感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置、方法及媒介，該媒介存儲實(shí)施所述方法的計(jì)算機(jī)可讀程序。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置包括電壓供給部、電流測定部、電抗計(jì)算部及偏心診斷部。電壓供給部向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給單相電壓；電流測定部測定由供給電壓向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電流；電抗計(jì)算部利用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)供給的電壓和測定的電流計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電抗；偏心診斷部在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈期間所計(jì)算出的電抗值比預(yù)先設(shè)定的電抗值總是大時(shí)將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空隙診斷為偏心。通過這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子缺陷診斷裝置可適用于任何狀態(tài)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，即使沒有高價(jià)的專門設(shè)備也可以容易地診斷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的偏心狀態(tài)。
文檔編號G01R31/34GK103217644SQ20121053048
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者李相彬, 玄斗秀 申請人:高麗大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)