[发明专利]用于离线测试电机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测电机(例如感应电机和异步电机)中 的转子和定子故障的方法和设备。

背景技术

电机具有广泛的应用领域。例如在工业生产中，电机被用于驱 动泵、传送带、高架吊车、风扇等。适用于特定应用的电机为用户提 供了许多优点，这主要是由于电机的长寿命以及只需要有限的维护。 对于长电机寿命的一个基本要求是在电机的转子或定子中没有任何故 障或缺陷。普通类型的转子故障是例如转子条中出现断开或裂缝/折 断、在转子的焊缝或焊接接点处的过高电阻、过大的气孔(铸造转子 的结果)以及在气隙内相对于定子的转子偏移。普通类型的定子故障 是例如绕组各匝间的绝缘故障、同相各绕组之间的绝缘故障、不同相 绕组之间的绝缘故障、绕组和地/电机壳体之间的绝缘故障、污染的 绕组(也就是杂质，例如湿气、灰尘或由于过热而烧焦的绝缘)、在三 角形连接的电机中绕组匝的断开以及在绕组端部和外部连接之间的接 触问题。

在测试三相电机时，通常是测量运行期间电流的基波分量，并 比较三相的测量数据。通常，在这些测量中使用专用传感器来获得测 量数据。

可以进行在线测量和离线测量是公知的。在运行期间执行的测 量方法(在线测量)对于电网内的干扰是很敏感的，所述电网内的干扰 也就是由与同一电网相连的其它机器(例如开关电源、荧光管设备等) 产生的基波。这些干扰导致错误的测量结果，并且甚至可能会使得无 法在电机上进行测量。

当根据现有技术离线测试定子时，具有高能量含量的强力浪涌 电压被提供给电机，随后分析获得的指数衰减响应以识别定子内可能 存在的故障。这种测量方法具有许多缺点，例如该方法可能会引起或 加速/带来完成初期的绝缘故障；该方法需要费时和复杂的计算以及 解释/分析；由于L和C的影响该方法会导致绕组内脉冲传播的问 题；该方法需要与运输/安装问题相关的庞大且笨重的设备；并且该 方法是一种昂贵的方法。WO2005/106514公开了一种用于安全检查 电机的方法。该方法公开了在转子绕旋转轴旋转时测量定子绕组的物 理量，例如电流(I)、电感(L)或阻抗(Z)。由此获得与物理量相关的周 期性测量数据，并采集与至少两个周期的周期性测量数据有关的测量 数据。对于绝大多数三相异步电机来说，在转子位置和物理量(I、L 或Z)之间存在正弦关系，其在每一个相内关于X轴对称。根据该方 法，对采集到的测量数据的两个或多个半周期的至少基波之间的对称 性进行对比。测量数据中的不对称就表明转子和/或定子故障。

在执行WO2005/106514中公开的方法时，转子必须以相同大小 的固定步长旋转或者以恒定的速率连续旋转。如果转子未以固定步长 或恒定速率旋转，则在测量数据中就会出现不对称。通常，这种不对 称将表明转子/定子故障，但是也可能是由于非连续的旋转造成的。 因此，以固定步长旋转转子或连续旋转转子对于获得可靠的结果是非 常重要的。由于在某些情况下无论是通过连续旋转还是以固定步长旋 转可能都难以获得理想的转子旋转，特别是在手动旋转转子时更是如 此，因此在这些情况下，上述方法的这种要求可能就难以满足。

发明内容

本发明的目标是提供对上述方法和现有技术的改进。

具体的目标是提供一种有助于测量和分析/检测转子和定子故障 并且消除了误差来源的方法和设备，由此在执行本发明的方法和使用 本发明的设备时获得更加准确的结果。

进一步的目标是提供一种用于测量和分析/检测转子和定子故障 的方法和设备，消除或减少了对于以恒定速率或通过固定且相等的步 长旋转转子的要求。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于离线测试电机的方 法，该电机包括至少一个定子绕组以及沿旋转轴设置的转子。该方法 包括：

向至少一个定子绕组施加周期性的测试信号，

在转子绕旋转轴旋转的同时，从测试信号的一个或多个波形周 期采集与至少一个定子绕组的物理量相关的第一测量数据，

检测第一测量数据的第一峰值，

基于所检测的第一峰值形成第二测量数据，

检测针对至少一个定子绕组的所述第二测量数据的第二峰值，

确定至少一部分所述第二峰值的分布，

如果所述分布超出了预定的阈值，则提供表明所述转子故障的 信号。