[发明专利]用于检测匝间短路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测电机中的转子匝间短路的方法。

背景技术

如发电机或马达的电机具有定子和转子。为了产生磁场，转子具有电导体的绕组。绝缘体包覆电导体，以使电导体相对于绕组的相邻设置的线匝电绝缘且相对于环境电绝缘。

转子的绝缘体中的缺陷能够引起匝间短路，即引起绕组的相邻设置的线匝之间的短路。这引起：绕组的短路的线匝相较于绕组的未短路的线匝被更小的励磁电流穿流，由此短路的线匝具有比未短路的线匝更低的温度。这能够引起转子的工作温度不均匀。不均匀的工作温度能够引起转子内的机械应力，其中所述应力能够导致质量分布与旋转对称性的偏差。不对称的质量分布能够引起转子在电机运行时的振动。此外，匝间短路导致磁场减弱，这必须通过更高的励磁电流来补偿。更高的励磁电流不利地导致电机效率的降低。

在电机运行中，借助于气隙线圈测量方法确定匝间短路，其中借助于线圈测量在转子和定子之间的位置处的磁通量。为此，需要在借助于线圈产生的信号曲线中识别转子的转半圈。因为信号曲线可以被噪声信号叠加，所以转子的转半圈的识别可能会出现误差，使得气隙线圈测量方法的评估可能导致不明确的结果。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于检测电机的绕组中的匝间短路的方法，其中信号曲线的记录和评估是简单的，并且能够以高的精度检测匝间短路。

根据本发明的用于检测电机中的匝间短路的方法具有如下步骤：a)将线圈设置在气隙中，所述气隙位于电机的转子和定子之间；b)利用电机的转动频率和极对数计算两个时间上直接彼此相继的过零点的最小持续时间，这两个过零点是借助于线圈产生的信号曲线U(t)的过零点；c)记录在电机运行时借助于线圈产生的信号曲线U(t)，所述信号曲线至少具有转子转一圈的持续时间；d)确定信号曲线U(t)的过零点，并且存储所述过零点的时间点；e)确定借助偏移量c校正的信号曲线U(t)-c的过零点，并且识别至少一对的直接彼此相继的过零点，所述过零点的时间间隔比最小持续时间更长，其中c不等于零；f)在步骤e)中未识别出对的情况下，重复步骤e)直至识别出对，其中偏移量c在从信号曲线U(t)的零点至全局极值的方向上变化；g)识别出所存储的时间点中的两个时间点的至少之一，所述两个时间点在时间上位于所述对之间并且在时间上距所述对最近；h)利用在步骤g)中识别出的时间点从信号曲线U(t)中提取两个半波，其中每个半波对应于转子的转半圈；i)将两个半波进行比较。

在步骤i)中，能够通过比较两个半波来检测磁场中的非对称性。这例如能够通过如下方式进行：使两个半波在时间上重合，并且随后将两个半波彼此相加。如果两个半波的相加的时间曲线偏离数值零，那么能够推导出非对称性。从非对称性中于是能够推导出存在匝间短路。

在信号曲线U(t)中并非所有过零点限界一个半波。通过该方法，识别信号曲线U(t)中的如下过零点的时间点，所述过零点实际上限界半波中的一个半波。根据本发明的方法基于如下认知：两个直接彼此相继的过零点的时间间隔越大，偏移量c就选择为越大，借助所述偏移量校正信号曲线U(t)。术语直接彼此相继的过零点表示：在这两个过零点之间不存在另一过零点。偏移量c以递增的方式从最小值变化至最大值，所述最大值都小于信号曲线U(t)的极值，直至在校正的信号曲线U(t)-c中发现一对直接彼此相继的过零点，其中该对具有比所计算的最小持续时间更大的间隔。实际上限界一个半波的过零点在时间上位于该对之内并且是位于该对之内的过零点的在时间上距该对最近的过零点。在此，对于每个对存在两个过零点，所述过零点实际上限界一个半波，其中在步骤g)中可以识别这些过零点中的一个过零点或两个过零点。

因为在步骤e)中寻找如下过零点，所述过零点的时间间隔长于在步骤b)中计算出的最小持续时间，而不是如下过零点，所述过零点精确地对应于所计算出的最小持续时间，即使实际的转动频率与为了计算而在步骤b)中假设的转动频率略有偏差时，该方法也毫无疑问地且有利地起作用。该方法也可有利地起作用，而无需使用测量转子的精确转速的转速计的信息，而是粗略估计步骤b)中的最小持续时间就足够。

该方法有利地可简单执行，使得其也能够自动地执行。此外，能够无误差地识别实际限界半波的零位，由此能够以高的精度执行该方法。