專利名稱：檢測(cè)疊片鐵心片間短路的方法和設(shè)備的制作方法
專利說(shuō)明 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)電機(jī)疊片鐵心片間短路的方法，在這方法中，利用一個(gè)輔助繞組將疊片鐵心磁化，而鐵心表面則用一個(gè)裝有串接的測(cè)量?jī)x表的測(cè)量線圈裝置進(jìn)行探測(cè)。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施這方法的設(shè)備。
本發(fā)明起源于一種現(xiàn)有技術(shù)，如在AT-雜志“ELIN雜志”1984年1/2冊(cè)，第58頁(yè)上登載的一段‘定子鐵心上的磁分路測(cè)位’中所敘述地。
層疊的定子鐵心，特別是電機(jī)的定子鐵心，在制造時(shí)和在運(yùn)行期間的維護(hù)采用定子鐵心環(huán)激勵(lì)的測(cè)量方法，以額定感應(yīng)來(lái)檢測(cè)片間短路。該方法顯示出在局部溫度差異下片間短路電流的效應(yīng)，但要求有大功率的和能調(diào)整的高壓電源以及大截面的勵(lì)磁線圈。
對(duì)于帶有內(nèi)裝繞組桿的定子鐵心片來(lái)說(shuō)，用這種檢測(cè)方法只能辨認(rèn)在齒冠表面上的缺陷位置(許多鐵心之間的短路)，而不能辨認(rèn)在槽底和槽側(cè)的鐵片缺陷。用這個(gè)方法只能識(shí)別具有一定接觸電阻并因此而產(chǎn)生局部溫度差異的片間短路，而不是所有的片間短路位置。而且僅僅憑借溫度升高并不足以對(duì)片間短路位置作出定量的判斷。
通常的鐵片檢測(cè)方面的缺陷可以用前述“ELIN雜志”公布的在一個(gè)弱的磁軛感應(yīng)下由片間短路電流場(chǎng)構(gòu)成的測(cè)量方法來(lái)避免。對(duì)于疊片鐵心的磁化只需要一個(gè)低壓電源。這樣，實(shí)際上幾乎所有的片間短路都能查明，也包括那些位于槽邊或槽底的片間短路。此外，還包括整個(gè)極靴的鏜制表面(也包括槽表面)疊片絕緣的狀態(tài)。鐵心可以用內(nèi)裝的轉(zhuǎn)子來(lái)檢測(cè)。這一公知的方法能夠?qū)ζg短路的位置進(jìn)行合格的分析?？赡軐?shí)現(xiàn)的鐵片修理的效率就能立即很容易地進(jìn)行控制。此外，還能對(duì)許多電機(jī)的疊片鐵心狀態(tài)作比較。在時(shí)間進(jìn)程中的疊片鐵心的變化和老化就能加以確定。
但不利的是對(duì)于一個(gè)疊片鐵心-缺陷位置來(lái)說(shuō)，其讀出的測(cè)量值讀數(shù)與故障電流成正比(“起因”)，而不與在運(yùn)行中出現(xiàn)的過(guò)熱溫度成正比(“后果”)。但是，由于“起因”和“后果”純屬物理的關(guān)系而不是簡(jiǎn)單的從屬關(guān)系，因此就必須憑借一些經(jīng)驗(yàn)才能解釋測(cè)量的結(jié)果。在這里，對(duì)顯示出來(lái)的測(cè)量值讀數(shù)的解釋并沒(méi)有問(wèn)題，因此，這種顯示出的測(cè)量值讀數(shù)都是來(lái)源于缺陷，困難解釋的是擴(kuò)散的測(cè)量值讀數(shù)，因?yàn)椋@既關(guān)系到“熱點(diǎn)”也關(guān)系到疊片鐵心的非均勻性。
為了能使測(cè)量值讀數(shù)定量地與全然不同的疊片鐵心類型相符合，將在每一測(cè)量開(kāi)始時(shí)都進(jìn)行相對(duì)的校準(zhǔn)。疊片鐵心的小分段在接通激勵(lì)時(shí)被表面地短路(校準(zhǔn)失誤點(diǎn))，并對(duì)此登記測(cè)量值讀數(shù)。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的定子鐵心缺陷讀數(shù)，根據(jù)進(jìn)行中的相對(duì)校準(zhǔn)，可以從中推斷出實(shí)際缺陷的大小。
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)制出一種不存在前述缺點(diǎn)的檢測(cè)疊片鐵心片間短路的方法，在這方法中不必進(jìn)行對(duì)完整無(wú)缺的或校準(zhǔn)缺陷位置的程序性相對(duì)校準(zhǔn)，就能得出故障點(diǎn)位置和大小的定量結(jié)論。
本發(fā)明的另一任務(wù)就是提供一種實(shí)行這方法的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，這任務(wù)是這樣解決的，即，通過(guò)利用至少兩個(gè)在電的方面分開(kāi)并徑向隔開(kāi)的，但在機(jī)械上相互連接的測(cè)量線圈，就可以從測(cè)量線圈中感應(yīng)電壓的相位差和/或振幅變化查明片間短路電流的磁場(chǎng)的徑向分布。
用于實(shí)施該方法的相應(yīng)的設(shè)備包括一個(gè)用于對(duì)疊片鐵心充磁的輔助線圈，一個(gè)帶有兩個(gè)在電方面分開(kāi)，但機(jī)構(gòu)上又相互連接的測(cè)量線圈的測(cè)量探針，一個(gè)連接在測(cè)量線圈上用于掌握在測(cè)量線圈中感應(yīng)電壓的相位角偏差和/或振幅變化的測(cè)量設(shè)備和一個(gè)串接的記錄單元。
下面將根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作較詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1說(shuō)明定子鐵心的環(huán)狀激勵(lì)的原理圖; 圖2說(shuō)明測(cè)量線圈位置的概略; 圖3在兩個(gè)定子齒上的測(cè)量設(shè)備的截面圖，并附有在未受損害的定子鐵心上的相應(yīng)矢量圖; 圖4與圖3相似但帶有片間短路時(shí)的布置圖; 圖5用于產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的布置圖并附有相應(yīng)的矢量圖; 圖6測(cè)量設(shè)備的概略圖示連同其機(jī)組連接圖; 圖7表示相位差變化的曲線圖。
一個(gè)電機(jī)的定子鐵心1利用一個(gè)圍繞定子鐵心的線圈2以通常測(cè)量中的環(huán)狀激勵(lì)使其微弱地磁化(圖1)。在這測(cè)量中的磁軛感應(yīng)只占額定感應(yīng)的大約5-10%。對(duì)感應(yīng)線圈的供電，低壓網(wǎng)路就夠用了。環(huán)狀磁化最好通過(guò)一個(gè)接到低壓網(wǎng)路上的可調(diào)節(jié)輸出電壓的自耦變壓器(調(diào)節(jié)變壓器)3來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)并聯(lián)電容器4的無(wú)功電流補(bǔ)償，可能會(huì)發(fā)生饋電電流IQ的減少。在這測(cè)量中最大的饋電電流大約為20A。
通常用額定磁軛感應(yīng)的鐵片檢測(cè)把片間短路的加熱(“熱點(diǎn)”)記錄下來(lái)(紅外線攝影機(jī)人工探測(cè))與此不同，在本方法中，疊片鐵心的表面?zhèn)溆幸粋€(gè)線圈裝置5，該裝置包括兩個(gè)相互牢牢地連結(jié)，但徑向又相互隔離的測(cè)量線圈6，7，由其確定片間短路電流的磁場(chǎng)的徑向分布(圖2和3)。在測(cè)量線圈6，7的端頭測(cè)量得的沒(méi)有片間短路的鐵心的電壓Um1、Um2是與線圈端頭之間的磁位或者與磁化電流成正比的。測(cè)量線圈因此被用作測(cè)量線圈端頭之間線積分的磁性電壓表(“羅高夫斯基線圈”)。兩測(cè)量線圈感應(yīng)電壓之間的夾角等于零(圖3)。當(dāng)發(fā)生片間短路8時(shí)，故障電流IF通過(guò)短路的鐵片，在測(cè)量線圈6，7中感應(yīng)出不同相位移的電壓。

測(cè)量線圈6、7是對(duì)故障電流的感應(yīng)線圈，這線圈在疊片鐵心的徑向方向上測(cè)量出故障電流的不同磁感應(yīng)BF。借此，當(dāng)片間存在短路8時(shí)，在測(cè)量線圈6，7的電壓之間就產(chǎn)生了相位移△α(見(jiàn)圖4和5的矢量圖)。
由故障電流引起的測(cè)量電壓的相位移是隨片間短路電流的大小和線路長(zhǎng)短而定的。加強(qiáng)測(cè)量線圈6，7的電壓，并用一個(gè)相位檢波器9來(lái)確定測(cè)量電壓的相位角偏差△α和/或振幅變化△φ(圖6)。
最好把測(cè)量線圈6，7裝入一個(gè)可移動(dòng)的載運(yùn)器10上，利用繩索傳動(dòng)和一只驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11可以使之沿著槽口從疊片鐵心1的一端移動(dòng)至另一端。一個(gè)與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)11相連接的自動(dòng)同步發(fā)送機(jī)或位移傳感器12可以使其掌握載運(yùn)器，并隨之測(cè)量線圈裝置5的軸向位置。
通過(guò)鐵片電流引起的測(cè)量電壓的相位偏差△α和/或振幅變化△φ可用一個(gè)X-Y記錄器13，以一系列線條(每一條線代表一個(gè)槽口)予以記錄。
將沿著槽口記錄下來(lái)的信號(hào)與相當(dāng)于鐵片電流的信號(hào)作比較。一條用細(xì)的導(dǎo)體制成的，并具有與片間短路相同寬度16的回線14被固定在齒冠表面15上并饋以與片間短路電流相當(dāng)?shù)碾娏?圖5)。
片間短路電流是通過(guò)接到網(wǎng)路中的自耦變壓器3進(jìn)行饋電的。來(lái)自短路鐵片的片間短路電流是由鐵片之間的已知電壓值和單張鐵片的阻抗來(lái)確定的。測(cè)量線圈的信號(hào)(△α)然后連同和不連這回線電流分別予以記錄(△αE)，并與片間短路電流的信號(hào)(△αF)進(jìn)行比較(圖7)。
如果不用繩索傳動(dòng)，載運(yùn)器也可制成扁平形的自行行走的支架，這樣，根據(jù)圖6，其驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與一個(gè)位移傳感器或者自動(dòng)同步發(fā)送機(jī)相連接以掌握其行駛的路程。
上面所述的方法對(duì)于帶有內(nèi)裝轉(zhuǎn)子的電機(jī)也能用于定子鐵心的檢測(cè)。但在這種情況下，轉(zhuǎn)子在電機(jī)的一端必須與地面完全絕緣，就象通常大的發(fā)電機(jī)那樣。
一個(gè)在電機(jī)的兩端不絕緣的軸象一個(gè)次級(jí)短路繞組一樣，由于良好的磁力耦合，在弱的激勵(lì)情況下仍能通過(guò)幾百安培的電流。在電機(jī)一端的軸是否不帶絕緣可以用一個(gè)羅高夫斯基線圈測(cè)量軸電流和測(cè)量在電機(jī)非驅(qū)動(dòng)一端的對(duì)地軸電壓約巴ü蟠筇岣叩轎ㄗ猶拇嘔枰陌才嘣訊右勻范ā 在帶有內(nèi)裝轉(zhuǎn)子的電機(jī)情況下，特別是大的葉輪機(jī)，其定子鐵心的充磁最好由一個(gè)強(qiáng)電流的饋電電源來(lái)實(shí)現(xiàn)，這電源在電機(jī)的兩端之間與絕緣的軸相連。
權(quán)利要求
1、檢測(cè)電機(jī)疊片鐵心(1)片間短路的方法，在這方法中，疊片鐵心(1)利用一個(gè)輔助繞組(2)將其磁化，而鐵心表面則用一個(gè)裝有串接的測(cè)量?jī)x表(9)的測(cè)量線圈裝置(MS1，MS2)予以探測(cè)，其特征在于通過(guò)利用至少兩個(gè)在電方面分開(kāi)并徑向隔開(kāi)的，但在機(jī)械上又相互連接的測(cè)量線圈(6，7)就可以從測(cè)量線圈(6，7)中感應(yīng)電壓(UM1，UM2)的相位差和/或振幅變化查明片間短路電流(IF)的磁場(chǎng)的徑向分布。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)一個(gè)相位檢波器(9)就可以查明測(cè)量線圈(6，7)信號(hào)的相位差(△α)。
3、根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于用一個(gè)記錄器(13)來(lái)掌握測(cè)量線圈(6，7)信號(hào)的振幅差(△φ)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于將記錄下來(lái)的信號(hào)與相當(dāng)于片間短路電流的信號(hào)作比較，這里一個(gè)相應(yīng)寬度的回線(14)固定在鐵片表面(15)上，并饋以相應(yīng)的片間短路電流。
5、根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其特征在于測(cè)量線圈(6，7)安裝在一個(gè)載運(yùn)器(10)上，并利用一只驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(11)使之沿著鐵心(1)從一端移向另一端。
6、根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于鐵心(1)的充磁是由一個(gè)強(qiáng)電流的饋電電流通過(guò)轉(zhuǎn)子軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這電源在電機(jī)的兩端之間與絕緣的軸相連。
7、用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1的方法的設(shè)備，其特征在于一個(gè)用于對(duì)疊片鐵心(1)充磁的輔助線圈(2)，一個(gè)帶有兩個(gè)在電方面分開(kāi)的，但在機(jī)械上相互連接的測(cè)量線圈(6，7)的測(cè)量線圈裝置(5)，一個(gè)連接在測(cè)量線圈上、用于掌握在測(cè)量線圈中感應(yīng)電壓(UM1，UM2)的相位角偏差和/或振幅變化的測(cè)量設(shè)備(9)，以及一個(gè)連接在測(cè)量設(shè)備上的記錄單元(13)。
全文摘要
為了在疊片鐵心上探測(cè)片間短路(8)，疊片鐵心(1)受到一個(gè)輔助線圈的磁化。鐵表面(15)由一個(gè)帶有兩個(gè)在電方面分開(kāi)，而在機(jī)械上互相連接的線圈(6，7)的測(cè)量線圈裝置(5)平探測(cè)。在一個(gè)串接的測(cè)量?jī)x(9)中，將線圈的輸出信號(hào)互相進(jìn)行比較；當(dāng)片間短路時(shí)，通過(guò)短路鐵片的故障電流在線圈內(nèi)指示出不同相位移的電壓，這電壓容許通過(guò)片間短路的位置和大小接地。
文檔編號(hào)G05D3/12GK1038359SQ89101528
公開(kāi)日1989年12月27日 申請(qǐng)日期1989年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月19日
發(fā)明者茲勒蒂米爾·波西德?tīng)?申請(qǐng)人:亞瑞亞·勃朗·勃威力有限公司