[發明專利]一種復雜工況下電機運行效率的監控裝置及方法

有效

• 申請號: 201610272274.5
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105700460B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 郝曉紅;李澤宇;許亮峰;陳中奎;沈君健
• 申請（專利權）人: 杭州戈虎達科技有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 杭州華知專利事務所33235
• 代理人: 張德寶

技術領域

本發明涉及電機運行狀態監檢測領域,尤其涉及一種復雜工況下電機運行效率的監控裝置及方法。

背景技術

電機運行狀態監檢測領域中，一個很重要的環節就是電機運行效率的在線實時測量，即利用科學的電機效率測量方法求出電機實時運行效率。

現有的電機效率測量裝置一般是通過安裝轉速傳感器和扭矩傳感器來得出電機的輸出功率的，這種在線監測方法存在的缺點有：

1、需要專用的聯接工裝，安裝不當會加大扭矩測量誤差甚至損壞扭矩儀；

2、扭矩傳感器的測量范圍較窄，過大的扭矩，過高的轉速會導致扭矩儀損壞，而過小的扭矩又會導致扭矩儀測量不準確；

3、某些風機、水泵與電機采取固定連接，無法安裝扭矩傳感器。

現有的電機運行狀態監檢測裝置和方法一般不能適用于含有變頻器的電機運行系統，其主要原因有：

1、變頻功率的測量存在問題：測試的波形往往不是正弦波，通常需要高速采集和傅里葉變換，對設備要求較高；另外變頻功率測試設備量值溯源體系尚不完善，準確度較差；

2、在含有變頻器的電機運行系統中，電壓波形中含有大量的諧波，對電機的鐵耗會產生較大的影響，使得現有測試方法造成的測量的誤差偏大。

目前，還沒有一種用于復雜工況下電機運行效率監控裝置或方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提出一種用于復雜工況下電機運行效率的監控系統及方法，其能解決無法監測復雜工況下電機運行效率的問題。

本發明技術方案是：一種復雜工況下電機運行效率的監控裝置，包括電源模塊、電機、信號采集模塊、處理器模塊、電機控制模塊、顯示模塊；所述電源模塊用于為電機運行供電；所述電機的輸入端電連接電源模塊的輸出端；所述信號采集模塊的輸入端電連接電機的輸出端，用于采集電機的電壓、電流、轉速數據；所述處理器模塊的輸入端電連接信號采集模塊的輸出端，用于計算電機實時的運行效率；所述電機控制模塊的輸入端電連接處理器模塊的輸出端，電機控制模塊的輸出端電連接電源模塊的輸入端，用于改變電機的運行效率；所述顯示模塊的輸入端電連接處理器模塊的輸出端，用于實現電機效率和人機交換功能的顯示。

進一步的，所述信號采集模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、轉速傳感器、聯軸器、磁粉制動器以及數據采集卡，所述電壓傳感器、電流傳感器的輸入端電連接電機的輸入端，電壓傳感器、電流傳感器的輸出端電連接數據采集卡的輸入端，所述轉速傳感器的輸入端電連接電機的輸出端，轉速傳感器的輸出端電連接數據采集卡的輸入端，轉速傳感器的另一輸出端通過聯軸器連接磁粉制動器，所述數據采集卡的輸出端電連接處理器模塊的輸入端。

進一步的，所述電機控制模塊包括PLC控制器和變頻器，所述變頻器的輸入端電連接電源模塊的輸出端，變頻器的另一輸入端電連接PLC控制器的輸出端，變頻器的輸出端電連接電機的輸入端，所述PLC控制器的輸入端電連接處理器模塊的輸出端。

一種復雜工況下電機運行效率的監控裝置的監控方法，包括以下步驟：

S1.通過在電機的接線端子前安裝的電壓傳感器、電流傳感器和轉速傳感器獲取電機運行狀態中的電流信號i_A、i_B、i_c、電壓信號u_A、u_B、u_C、轉速信號；

S2.利用電機的電壓信號進行離散傅里葉變換，得出電機定子電壓的基波周期T；

S3.通過電機的電壓和電流信號計算出電機單個周期的瞬時輸入功率P₁；

S4.由電機的電壓、電流和轉速信號，利用最小二乘法識別出電機的定子電阻R_s和轉子電阻R_r；

S5.由電機的定子電阻R_s和輸入電流i_A、i_B、i_c計算出電機在單個周期內的定子銅耗P_Cu1；

S6.對電機進行不同頻率下空載試驗，分離出電機定子鐵耗P_Fe、風摩損耗P_fw和雜散損耗P_s；

S7.由電機的瞬時輸入功率P₁、定子銅耗P_Cu1、定子鐵耗P_Fe和電機轉速得出電機在單個周期內的轉子銅耗P_Cu2；