[發明專利]電機中缺失的定子槽楔的檢測

有效

• 申請號: 201080069471.8
• 申請日: 2010-10-07
• 公開（公告）號: CN103154757A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: C·平托;P·羅德里古茨
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及電機的狀態監視。分析機器的電流頻譜以便確定定子槽楔是否缺失。

背景技術

參考圖1，定子槽楔10是用于保持定子線圈20在電機的定子槽30中的適當位置的元件。定子槽楔10的一個側面面對定子線圈20同時相對的側面面對定子40與轉子之間的氣隙。通常使用磁性定子槽楔，因為與非磁性定子槽楔相比它們提供多個好處。該好處是：降低芯損失并且因此降低溫度上升、降低磁化電流并且因此增加功率因子、降低浪涌電流、更有效的電動機。典型的磁性定子槽楔材料可以包括75％的鐵粉、7％的玻璃纖維和18％的環氧樹脂。

然而，由于鐵粉的高的百分比，磁性定子槽楔比非磁性定子槽楔更加易碎。已知，磁性定子槽楔具有變松動并且從定子槽掉落的趨勢。這是由作用在氣隙中并且產生振動的磁力引起的。定子槽楔處于持續的可變力中，并且如果它們未緊緊地坐落在定子槽中，則它們開始移動并且在它們的邊緣處磨損以最終變得足夠松動以從該槽脫落或者分裂。

缺失的定子槽楔可能導致轉子或定子繞組故障(對于機器而言災難性的故障)并且因此重要的是在早期檢測缺失的定子槽楔。用于檢測缺失的定子槽楔的一個常規的程序是打開機器并且通過針對定子中的碎片的視覺檢查搜索。該方法是昂貴的，因為必須拆除機器。因此，需要改進現有的用于電機的狀態監視的方法。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于無需打開機器就檢測該電機中缺失的定子槽楔的方法。

由根據所附權利要求1所述的方法實現該目的。

本發明基于缺失的定子槽楔導致機器的電流頻譜在高頻區域中的改變并且該“標志”可用作為定子槽楔的狀態的指示器的認識之上。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于檢測電機中的缺失的定子槽楔的方法，該方法包括以下步驟：測量來自第一機器的第一電流；提供來自第一電流測量的第一電流頻譜，該第一電流頻譜達到高于主頻兩倍的高頻區域；并且使用在該高頻區域的該第一電流頻譜的值來確定定子槽楔是否缺失。通過該措施，無需打開機器就可以檢測該電機中的缺失的定子槽楔。

根據本發明的一個實施例，該第一電流頻譜達到高于主頻十倍如二十倍、三十倍、四十倍或五十倍的高頻區域。健全的(healthy)機器與具有缺失的定子槽楔的機器的電流頻譜之間的偏差在特定更高的頻率處特別明顯。因此，觀察在該更高頻率范圍處的電流頻譜以確定定子槽楔是否缺失是有利的。

根據本發明的一個實施例，該第一機器是感應電機并且該第一電流頻譜達到由等式定義的高頻區域，其中Rr是轉子槽的數量，s是電動機的轉差率，p是每個相位的電極對的數量，并且fs是電源頻率。仿真顯示，在感應電機的情況中，健全的機器與具有缺失的定子槽楔的機器的電流頻譜之間的偏差在由給定等式定義的頻率區域周圍特別明顯。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括用于檢測該第一電流頻譜的幅度是否超過或低于該高頻區域中的閾值以確定定子槽楔是否缺失的步驟。通過定義這樣一種閾值，其中在該閾值中斷定該機器是健全的，單獨的電流測量足以確定定子槽楔是否缺失。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括用于檢測該第一電流頻譜的該高頻區域中的諧波的幅度是否超過或低于閾值以確定定子槽楔是否缺失的步驟。仿真顯示健全的機器與具有缺失的定子槽楔的機器的電流頻譜之間的偏差在特定諧波上特別明顯。因此觀察這些特定諧波的幅度以確定定子槽楔是否缺失是有利的。

根據本發明的一個實施例，要觀察的諧波是由等式定義的諧波中的一個，其中，R_r是轉子槽的數量，s是電動機的轉差率，p是每個相位的電極對的數量，f_s是電源頻率并且m是整數0、1、2或3。仿真顯示在感應電機的情況中健全的機器與具有缺失的定子槽楔的機器的電流頻譜之間的偏差在由給定等式定義的該諧波處特別明顯。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括用于檢測特定諧波是否出現以確定定子槽楔是否缺失的步驟。仿真顯示在特定情況中缺失定子槽楔導致新諧波出現。在那些情況中，檢測該諧波的出現足夠確定定子槽楔是否缺失。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括以下步驟：測量來自參考機器的參考電流；提供來自參考電流測量的參考電流頻譜；將該第一電流頻譜與該參考電流頻譜比較以確定定子槽楔是否缺失。當感興趣的該機器的該電流頻譜與參考機器的電流頻譜相比時獲得關于該定子槽楔的存在的可靠的信息。

根據本發明的一個實施例，該方法還包括用于檢測該第一電流頻譜是否與該參考電流頻譜偏差特定閾值以確定定子槽楔是否缺失的步驟。該閾值是用于推斷定子槽楔缺失的簡單的標準。