[發明專利]帶有檢測線圈的籠型感應電機及其轉子斷條的檢測方法

無效

• 申請號: 200810064347.7
• 申請日: 2008-04-21
• 公開（公告）號: CN101262153A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 謝穎;李偉力;楊忠學;程鵬;沈稼豐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;H02K17/00;G01R31/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 王吉東

技術領域

本發明涉及一種籠型異步電動機及其轉子斷條故障的在線檢測方法及設備，屬電機及其檢測技術領域。

背景技術

籠型感應電動機具有結構簡單、價格低廉、運行可靠等優點而成為各種生產過程中使用最為廣泛的能量轉換裝置，特別是近年來隨著交流調速技術的發展，籠型感應電動機在一些高性能傳動領域也占有了一席之地。但在實際生產過程中，由于籠型轉子的制造工藝受到制造廠技術水平的限制，以及電機頻繁起動的工作條件又是實際工況所要求的，所以轉子導條經常發生開焊和斷裂等故障是難免的。轉子導條出現輕微斷條故障時，通常只引起電機在恒轉矩負載下的轉差率增大，相應地引起定子電流和輸入功率的增加。當轉子導條出現比較嚴重的斷裂時，電機的起動時間明顯加長，甚至起動不起來。運行時，電機還伴有劇烈的振動，噪聲增大，影響了電機的運行和使用壽命。所以對電機進行及時檢測是必要的，提前發現電機的故障苗頭及輕微故障，可以及時采取相應措施，以減少或者避免惡性故障造成的經濟損失，對保證安全生產也有重要意義。

現有的籠型感應電動機斷條檢測方法中，常用的有以下兩種方法：一、直接通過監測定子電流來判斷有無斷條故障的方法，該方法是考察(1-2s)f₁頻率分量，但是由于籠型感應電機運行時轉差s很小，所以(1-2s)f₁與f₁這兩個頻率非常接近，作頻譜分析時f₁頻率分量的泄漏會淹沒(1-2s)f₁頻率分量，從而使檢測(1-2s)f₁頻率分量是否存在變得非常困難，準確性差。另外當電動機在拖動波動負荷時，其定子電流中除含有f₁頻率分量之外，還包括以f₁為中心頻率的各種調制分量，而它們有可能被錯誤地解釋(1-2s)f₁頻率分量，這就很難判斷是否真正發生了轉子斷條故障，造成誤判。二、在電機的裝配過程對轉子斷條的情況進行檢測的方法，該方法是在電機裝配前或者過程中對轉子斷條進行檢測，當電機裝配完成，在其運行的過程中就不能對其進行檢測了，只能在電機發生異常情況下拆卸電機進行檢測，而在電機的異常情況能夠觀測出來的時候，已經是比較嚴重的情況，這種辦法不適用于對電機日常的維護和檢查，也會帶來一定的經濟損失及存在安全隱患。

發明內容

為了解決現有籠型感應電機轉子斷條故障檢測方法中存在的準確性差、容易出現誤判斷以及不能對電機進行隨時檢測和實時監測的問題，本發明提出一種帶有檢測線圈的籠型感應電機及其轉子斷條的檢測方法。

帶有檢測線圈的籠型感應電機，它包括機殼、定子，它還包括檢測線圈，檢測線圈是在所述電機的一對極的定子槽的臨近氣隙處嵌入的一單匝全距線圈，所述檢測線圈的兩端預留在定子外。

帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條的檢測方法是：

步驟一、給被檢測的帶有檢測線圈的籠型感應電機安裝負載，然后啟動電機運行；

步驟二、采集被檢測的帶有檢測線圈的籠型感應電機的檢測線圈11兩端的感應電勢波形信號；

步驟三、對步驟二采集到的感應電勢的波形信號進行諧波分析，并根據感應電勢與磁密的關系獲得被檢測電機的氣隙磁密的各次諧波的曲線；

步驟四、觀察步驟三獲得的氣隙磁密的各次諧波的曲線，當所述各次諧波的幅值明顯增大且成周期性脈動時，則可判定被檢測電機中有斷條存在。

本發明的檢測斷條的方法的原理是：當籠型感應電機在出現轉子斷條故障后，最直接的影響就是磁場畸變，氣隙磁場分布不對稱，導致磁場波形中所含有的高次空間諧波的幅值增加。本發明采用在電機的定子槽面臨氣隙處固定檢測線圈來監測氣隙磁場變化，通過采集所述檢測線圈兩端的信號獲得電機運行過程中探測線圈中感應電勢的變化波形，再對所述變化波形進行諧波分析，根據感應電勢與磁密的關系式得到籠型感應電動機在有無斷條故障運行時氣隙磁密的各次諧波成分隨故障的演化程度而變化的規律，即導條斷裂后各次諧波的幅值增大且周期性脈動更加明顯，該現象隨著斷裂導條根數的增加而增加的規律，通過觀察實際采集到并處理后的磁密各次諧波變化的情況判斷籠型式電動機導條是否存在斷裂故障。

本發明的帶有檢測線圈的籠型感應電機，只是在原有電機的定子中嵌入一匝檢測線圈，工藝簡單，幾乎不增加電機的成本，就能夠達到提供可以隨時或者實時的對電機的斷條情況進行檢測或監測采樣信號端子的目的。