[發明專利]一種異步電機啟動堵轉檢測電路

在審

• 申請號: 202210215373.5
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114578226A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 彭志輝
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R15/22;G01R19/10;G01R19/175;G01R25/00
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 余冬

本發明公開了一種異步電機啟動堵轉檢測電路，包括與異步電機(1)相連的電壓波形變換電路模塊(2)和電流波形變換電路模塊(3)，電壓波形變換電路模塊(2)和電流波形變換電路模塊(3)的末端共同連接有異或門(4)，異或門(4)的輸出端依次設有低通濾波器(5)和與異步電機(1)相連的控制單元(6)；本發明通過檢測啟動階段異步電機電壓與電流之間的相位關系來對異步電機是否存在堵轉故障進行判斷，具有檢測準確性佳的特點。

技術領域

本發明涉及機電設備領域，特別涉及一種異步電機啟動堵轉檢測電路。

背景技術

電機作為動力來源，被廣泛使用在各行各業，如各種機床、電動汽車、高鐵機車、工廠動力設備、給排水設備、電梯、電風扇、空調等等。由于電機應用的工況條件復雜以及保護措施不完善，經常遇到電機轉子被堵轉的情況，例如電機轉子上傳動機構被抱死或者變速齒輪因異物或故障導致堵轉、電梯傳動鏈條被卡死、傳送裝置的皮帶卡住、水泵流體介質結冰或者泥沙堵轉等等。一旦發生堵轉，電機的電流急劇上升，其遠大于額定工作電流，甚至能達到額定電流的十幾倍。巨大的電流導致電機功耗急劇增加，電機內部的溫度快速上升，電機線圈絕緣漆損壞，導致電機內部短路，進一步增大的電機的電流，嚴重時甚至會引起火災。目前，現有文獻中給出的堵轉檢測技術普遍采用檢測電機轉速、電機反電動勢、電機內部溫度以及電機電流等方案。采用電機轉速和電機內部溫度來檢測堵轉方案，需要在電機的內部或者轉軸上增加檢測元件，導致電機結構復雜，進而影響整個電機的設計和制造工藝，增加成本和復雜性。采用反電動勢方案檢測堵轉，一方面需要準確可靠的數學模型通過反電動勢計算出轉速；另一方面，當轉速較低時，反電動勢的值較小，采樣得到的數據信噪比不高，容易受到噪聲的干擾，需要復雜的信號處理方法，導致軟件算法復雜，成本高。采用電流檢測堵轉，由于獲取數據方面，無需改變結構而廣泛使用。但現有方案往往只是檢測電流的峰值大小來判斷是否發生堵轉，通過與出廠前測試獲得的電機堵轉電流參考值進行比較，進而判斷水泵是否發生啟動堵轉。該方案主要存在以下問題：其一，電機老化及工作環境的差異等原因導致堵轉電流漂移；其二，僅依靠啟動電流峰值單點參數判斷，會導致的誤判及失效，降低判斷的可靠性、魯棒性和抑制干擾的能力。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種異步電機啟動堵轉檢測電路。本發明通過檢測啟動階段異步電機電壓與電流之間的相位關系來對異步電機是否存在堵轉故障進行判斷，具有檢測準確性佳的特點。

本發明的技術方案：一種異步電機啟動堵轉檢測電路，包括與異步電機相連的電壓波形變換電路模塊和電流波形變換電路模塊，電壓波形變換電路模塊和電流波形變換電路模塊的末端共同連接有異或門，異或門的輸出端依次設有低通濾波器和與異步電機相連的控制單元；所述電壓波形變換電路模塊包括與異步電機任意兩相電源線相連的電壓轉換電路，電壓轉換電路上設有相串聯的第一電阻和第一雙向穩壓二極管，第一雙向穩壓二極管的兩端連接有與其并聯的第一光耦，第一光耦的輸出端上設有與異或門輸入端相連的電壓信號輸出電路，電壓信號輸出電路上連接有第一下拉電阻，第一下拉電阻兩端連接有相并聯的第一干擾濾波電容；所述電流波形變換電路模塊包括異步電機任意一相電源線相連的電流轉換電路，電流轉換電路上設有相串聯的第二電阻和第二雙向穩壓二極管，第二雙向穩壓二極管的兩端連接有與其并聯的第二光耦，第二光耦的輸出端上設有與異或門輸入端相連的電流信號輸出電路，電流信號輸出電路上連接有第二下拉電阻，第二下拉電阻兩端連接有相并聯的第二干擾濾波電容。

上述的一種異步電機啟動堵轉檢測電路中，所述異步電機的T形等效電路包括與三相電源線相連的總電路，總電路上依次設有定子銅損耗電阻、定子漏磁通電抗、鐵損耗電阻和主磁通電抗，總電路上還具有與鐵損耗電阻和主磁通電抗相并聯的轉子電路，轉子電路上依次設有轉子銅損耗電阻、轉子漏磁通電抗和轉子負載電阻。

前述的一種異步電機啟動堵轉檢測電路中，所述轉子負載電阻阻值為S為轉差率，R'_r為轉子銅損耗電阻阻值。

前述的一種異步電機啟動堵轉檢測電路中，所述異步電機的電源線上設有與控制單元相連的KM觸點。