[发明专利]带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种笼型异步电动机及其转子断条故障的在线检测方法及设备，属电机及其检测技术领域。

背景技术

笼型感应电动机具有结构简单、价格低廉、运行可靠等优点而成为各种生产过程中使用最为广泛的能量转换装置，特别是近年来随着交流调速技术的发展，笼型感应电动机在一些高性能传动领域也占有了一席之地。但在实际生产过程中，由于笼型转子的制造工艺受到制造厂技术水平的限制，以及电机频繁起动的工作条件又是实际工况所要求的，所以转子导条经常发生开焊和断裂等故障是难免的。转子导条出现轻微断条故障时，通常只引起电机在恒转矩负载下的转差率增大，相应地引起定子电流和输入功率的增加。当转子导条出现比较严重的断裂时，电机的起动时间明显加长，甚至起动不起来。运行时，电机还伴有剧烈的振动，噪声增大，影响了电机的运行和使用寿命。所以对电机进行及时检测是必要的，提前发现电机的故障苗头及轻微故障，可以及时采取相应措施，以减少或者避免恶性故障造成的经济损失，对保证安全生产也有重要意义。

现有的笼型感应电动机断条检测方法中，常用的有以下两种方法：一、直接通过监测定子电流来判断有无断条故障的方法，该方法是考察(1-2s)f₁频率分量，但是由于笼型感应电机运行时转差s很小，所以(1-2s)f₁与f₁这两个频率非常接近，作频谱分析时f₁频率分量的泄漏会淹没(1-2s)f₁频率分量，从而使检测(1-2s)f₁频率分量是否存在变得非常困难，准确性差。另外当电动机在拖动波动负荷时，其定子电流中除含有f₁频率分量之外，还包括以f₁为中心频率的各种调制分量，而它们有可能被错误地解释(1-2s)f₁频率分量，这就很难判断是否真正发生了转子断条故障，造成误判。二、在电机的装配过程对转子断条的情况进行检测的方法，该方法是在电机装配前或者过程中对转子断条进行检测，当电机装配完成，在其运行的过程中就不能对其进行检测了，只能在电机发生异常情况下拆卸电机进行检测，而在电机的异常情况能够观测出来的时候，已经是比较严重的情况，这种办法不适用于对电机日常的维护和检查，也会带来一定的经济损失及存在安全隐患。

发明内容

为了解决现有笼型感应电机转子断条故障检测方法中存在的准确性差、容易出现误判断以及不能对电机进行随时检测和实时监测的问题，本发明提出一种带有检测线圈的笼型感应电机及其转子断条的检测方法。

带有检测线圈的笼型感应电机，它包括机壳、定子，它还包括检测线圈，检测线圈是在所述电机的一对极的定子槽的临近气隙处嵌入的一单匝全距线圈，所述检测线圈的两端预留在定子外。

带有检测线圈的笼型感应电机的转子断条的检测方法是：

步骤一、给被检测的带有检测线圈的笼型感应电机安装负载，然后启动电机运行；

步骤二、采集被检测的带有检测线圈的笼型感应电机的检测线圈11两端的感应电势波形信号；

步骤三、对步骤二采集到的感应电势的波形信号进行谐波分析，并根据感应电势与磁密的关系获得被检测电机的气隙磁密的各次谐波的曲线；

步骤四、观察步骤三获得的气隙磁密的各次谐波的曲线，当所述各次谐波的幅值明显增大且成周期性脉动时，则可判定被检测电机中有断条存在。

本发明的检测断条的方法的原理是：当笼型感应电机在出现转子断条故障后，最直接的影响就是磁场畸变，气隙磁场分布不对称，导致磁场波形中所含有的高次空间谐波的幅值增加。本发明采用在电机的定子槽面临气隙处固定检测线圈来监测气隙磁场变化，通过采集所述检测线圈两端的信号获得电机运行过程中探测线圈中感应电势的变化波形，再对所述变化波形进行谐波分析，根据感应电势与磁密的关系式得到笼型感应电动机在有无断条故障运行时气隙磁密的各次谐波成分随故障的演化程度而变化的规律，即导条断裂后各次谐波的幅值增大且周期性脉动更加明显，该现象随着断裂导条根数的增加而增加的规律，通过观察实际采集到并处理后的磁密各次谐波变化的情况判断笼型式电动机导条是否存在断裂故障。

本发明的带有检测线圈的笼型感应电机，只是在原有电机的定子中嵌入一匝检测线圈，工艺简单，几乎不增加电机的成本，就能够达到提供可以随时或者实时的对电机的断条情况进行检测或监测采样信号端子的目的。