專利名稱：帶有檢測線圈的籠型感應電機及其轉子斷條的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種籠型異步電動機及其轉子斷條故障的在線檢測裝置， 屬電機及其檢測技術領域。
技術背景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。
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(l-2s)f,頻率 分量，但是由于籠型感應電機運行時轉差s很小，所以(l-2s)&與fi這兩個頻 率非常接近，作頻譜分析時&頻率分量的泄漏會淹沒(l-2s)ft頻率分量，從而 使檢測(l-2s)f,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f,頻率分量之外，還包括以&為中心 頻率的各種調制分量，而它們有可能被錯誤地解釋(l-2s)f,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査， 也會帶來一定的經濟損失及存在安全隱患。
實用新型內容
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，本實用新型提 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裝置。
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裝置，包括錄波儀、諧波 分析儀和進行諧波曲線繪制的計算機，所述錄波儀的信號輸出端和諧波分析儀 的信號輸入端連接，所述諧波分析儀的串行信號輸出端和進行諧波曲線繪制的 計算機的串行信號輸入端連接。
本實用新型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。本實用新型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。
其中所述感應電勢與磁密的關系為
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由此可求得
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式中Bim是基波或第次諧波磁密幅值，單位是T; &是基波磁通或各第次 相帶諧波磁通產生的感應電勢的有效值，單位是V; D是定子鐵心內徑，單位
4
是m;",是同步轉速，單位是r/min;丄是探測線圈的有效長度，單位是m。
本實用新型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。
采用本實用新型的電機轉子斷條檢測裝置對本實用新型所述的帶有檢測 線圈的籠型感應電機的轉子斷條情況進行檢測，可以無需對電機進行拆卸，隨 時進行檢測，便于在電機的工作過程中的對其進行定期的檢修、維護過程中檢 測斷條情況，能夠及時發現問題。
本實用新型可以應用到電機制作和電機維護、檢測領域。
圖1是帶有檢測線圈的籠型感應電機的檢測線圈位置示意圖；圖2是帶有 檢測線圈的籠型感應電機的斷條檢測裝置在應用時候的結構示意圖；圖3和圖 4是采用本實用新型的檢測裝置，對額定功率為l.lkW的2極電機在額定負載 的情況下檢測的結果，其中圖3是氣隙磁密三次諧波分量圖，圖4是氣隙磁密 五次諧波分量圖。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式所述的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11，檢測線圈11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11的兩端預留 在機殼外。
所述檢測線圈11采用普通銅線。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一所述的帶有檢測線圈的 籠型感應電機的區別在于，它還包括兩個接線端子，兩個接線端子固定在電機 外殼上，所述兩個接線端子分別與檢測線圈的兩端連接。
本實施方式中增加的兩個接線端子，可以方便檢測線圈與外部檢測設備連接。
具體實施方式
三本實施方式的對具體實施方式
一或二所述的帶有檢測 線圈的籠型感應電機的轉子斷條的檢測裝置，它包括錄波儀20、諧波分析儀 21和進行諧波曲線繪制的計算機22,所述錄波儀20的信號輸出端和諧波分析
儀21的信號輸入端連接，所述諧波分析儀21的串行信號輸出端和進行諧波曲 線繪制的計算機22的串行信號輸入端連接。
所述進行諧波曲線繪制的計算機22，能夠根據接收到的數據繪制曲線。 本實施方式中所述的錄波儀20和諧波分析儀21可以采用同時具有錄波和
諧波分析功能的錄波分析儀。本實施方式中采用的是武漢中元華電科技有限公
司生產的ZH-101便攜式電力故障錄波分析裝置。
當使用的諧波分析儀帶有顯示輸出諧波分析功能時，可以省略計算機。 在現場應用的時候，將工作現場的帶有檢測線圈的籠型感應電機1的檢測
線圈11的兩個引出端分別與錄波儀20的兩個信號輸入端連接即可。
本實施方式所述的電機轉子斷條檢測裝置的在應用的時候，操作過程為 步驟一、將被檢測的帶有檢測線圈的籠型感應電機1的檢測線圈11的兩
個引出端分別與錄波儀20的兩個信號輸入端連接；
步驟二、使被檢測的帶有檢測線圈的籠型感應電機1帶載運行；
步驟二、在進行諧波曲線繪制的計算機22上觀察對錄波儀20采集到的信
號的進行諧波分析后獲得的諧波曲線，當所述諧波曲線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。
本實施方式所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條檢測裝置適
用于對在工作現場服役的電機進行隨機檢測或實時監測。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三所述的帶有檢測線圈的
籠型感應電機的轉子斷條檢測裝置的區別在于，它還包括作為被檢測電機的負
載23。
所述負載23可以采用磁滯制動器。
在應用的時候，將負載23連接在被檢測的帶有檢測線圈的籠型感應電機 1的力矩輸出端。
本實施方式適用于對新生產的電機，或者是在電機安裝之前，對電機的斷 條情況進行檢測，或者在實驗室對電機性能進行測試時使用。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四或五所述的帶有檢測線 圈的籠型感應電機的轉子斷條檢測裝置的區別在于，它還包括用于測量被檢測 電機輸出功率的帶有顯示功能的轉矩—轉速傳感器24。
在應用的時候，將帶有顯示功能的轉矩-轉速傳感器24的測量端與被檢測 電機l的力矩輸出端連接，可以通過轉矩-轉速傳感器24的顯示，觀測到被檢 測電機1輸出轉矩及轉速的大小及變化，即隨時監測被檢測電機1所帶負載的 大小情況。根據負載在額定負載附近時檢測結果明顯的原理，可以先調整被檢 測電機1的負載到被檢測電機的額定情況，然后再根據觀察到的諧波曲線判斷 是否存在斷條情況，這樣判斷結果更準確。
本實施方式增加了帶有顯示功能的轉矩-轉速傳感器24，能夠在檢測過程 中對被檢測電機1的負載情況的變化情況進行觀察，更適用于對工作現場的籠 型感應電機的斷條情況進行檢測和監測，或者在實驗室中對電機性能的測試、 試驗。
權利要求1、帶有檢測線圈的籠型感應電機，它包括機殼、定子，其特征在于它還包括檢測線圈(11)，檢測線圈(11)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(11)的兩端預留在機殼外。
2、 根據權利要求1所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機，其特征在于所 述檢測線圈(11)采用普通銅線。
3、 根據權利要求1所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機，其特征在于它 還包括兩個接線端子，兩個接線端子固定在電機外殼上，所述兩個接線端子分 別與檢測線圈(11)的兩端連接。
4、 帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條檢測裝置，其特征在于它包 括錄波儀(20)、諧波分析儀(21)和進行諧波曲線繪制的計算機(22)，所述 錄波儀(20)的信號輸出端和諧波分析儀(21)的信號輸入端連接，所述諧波 分析儀(21)的串行信號輸出端和進行諧波曲線繪制的計算機(22)的串行信 號輸入端連接。
5、 根據權利要求4所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條檢測 裝置，其特征在于它還包括作為被檢測電機的負載(23)。
6、 根據權利要求5所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條檢測 裝置，其特征在于所述負載(23)采用磁滯制動器。
7、 根據權利要求4或5所述的帶有檢測線圈的籠型感應電機的轉子斷條 檢測裝置，其特征在于，它還包括用于測量被檢測電機輸出功率的帶有顯示功 能的轉矩-轉速傳感器(24)。
專利摘要帶有檢測線圈的籠型感應電機及其轉子斷條的檢測裝置，涉及電機及其檢測技術領域。它解決了現有籠型感應電機轉子斷條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。帶有檢測線圈的籠型感應電機包括機殼、定子，還包括檢測線圈，檢測線圈是在電機的一對極的定子槽臨近氣隙處嵌入的一單匝全距線圈，檢測線圈的兩端預留在機殼外。對所述電機轉子斷條的檢測裝置包括錄波儀、諧波分析儀和進行諧波曲線繪制的計算機，所述錄波儀的信號輸出端和諧波分析儀的信號輸入端連接，所述諧波分析儀的串行信號輸出端和進行諧波曲線繪制的計算機的串行信號輸入端連接。本實用新型可以應用到電機制作和維護、檢測領域。
文檔編號G01R31/34GK201177650SQ20082008979
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月21日 優先權日2008年4月21日
發明者李偉力, 楊忠學, 沈稼豐, 鵬 程, 穎 謝 申請人:哈爾濱理工大學