用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置

1.本发明涉及的是一种电机检测领域的技术，具体是一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置。


背景技术：

2.由于电机线棒长期承受电、热、机械等应力的作用，导致电机线棒绝缘介质的提前老化，严重危险电机的安全可靠运行。由于空间电荷效应在线棒绝缘介质劣化、老化过程中发挥着重要作用。但现有针对电机线棒绝缘介质的空间电荷效应检测技术，一方面针对从电机线棒上取下来的样品或由同种材料制备而成的薄片样品，而非线棒本体；另一方面，现有针对电机线棒绝缘介质的空间电荷检测都是固定在同一位置检测，并未实现可移动检测。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，使用电声脉冲法针对线棒本体实现在不同周期电场下绝缘介质内部空间电荷分布的可移动检测，具有可移动、便携等优点，为检测电机线棒绝缘中空间电荷效应对绝缘的破坏作用提供了很好的实验基础。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明涉及一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，包括：设置于待测电机线棒两侧的移动滑轮以及设置于待测电机线棒上方的屏蔽盒，该屏蔽盒内依次设有声波吸收层、聚偏氟乙烯(pvdf)压电传感器、接地电极以及位于声波吸收层上方的压力施加装置，其中：声波吸收层与用于检测反应测试用电机线棒绝缘介质中的空间电荷分布信息的压力波的pvdf压电传感器紧密接触，高频脉冲激励电压经耦合电容、周期电压激励经保护电阻施加于待测电机线棒的线芯上。
6.所述的压力波经放大器放大微弱电压信号后输出至信号分析模块，该信号分析模块包括：横轴单位变换单元、反卷积处理单元、色散和衰减恢复单元和积分微分处理单元，其中：横轴单位变换单元根据放大后的压力波信号得到随位置变化的电压信号，反卷积处理单元根据随位置变化的电压信号得到去除系统误差后随位置变化的电压信号，色散和衰减恢复单元根据去除系统误差后随位置变化的电压信号得到信噪比增强后的电压信号，积分微分处理单元根据信噪比增强后的电压信号得到反应介质内部空间电荷信息的信号。技术效果
7.与现有技术相比，本发明实现了针对电机线棒进行周期电场下的空间电荷分布可移动检测。
附图说明
8.图1为本发明整体结构示意图；
9.图2为压力施加装置的结构示意图；
10.图3为可移动滑轮及控制可移动滑轮移动的螺杆结构示意图；
11.图中：1高频脉冲电源、2高压周期电源、3待测电机线棒、4数字示波器、5控制模块、6前置放大器、7移动滑轮、8旋转螺杆、9屏蔽盒、10铜制螺丝、11带螺纹的铜板、12铜制支撑装置、13有机玻璃声波吸收层、14pvdf压电传感器、15接地电极、16保护电阻、17耦合电容。
具体实施方式
12.如图1所示，为本实施例涉及一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，包括：设置于待测电机线棒两侧的移动滑轮7以及设置于待测电机线棒3上方的屏蔽盒9，该屏蔽盒内依次设有声波吸收层13、pvdf压电传感器14、接地电极15以及位于声波吸收层13上方的压力施加装置，其中：pvdf压电传感器14输出压力信号，高频脉冲激励电压经耦合电容17、周期电压激励经保护电阻16施加在电机线棒9的线芯上面。
13.所述的移动滑轮7通过旋转螺杆8精确控制且滑轮与待测电机线棒的侧面紧密贴合，推动装置以实现装置在电机线棒上的移动，该移动滑轮和旋转螺杆优选为聚四氟乙烯制成。
14.所述的pvdf压电传感器的厚度小于等于100μm，有效检测面积为200mm2以上，长期使用温度范围在20～80℃，压电应变反应常数在10～40pc/n。
15.所述的声波吸收层优选为有机玻璃制成，用于吸收在界面反射产生的表面声波信号，防止其干扰空间电荷信号。
16.所述的压力施加装置包括：带螺纹的铜板11、铜制支撑装置12、紧固螺丝10，用于提供电极、压电传感器和声波吸收层间紧密接触所需的压力。
17.所述的接地电极优选为直径为10～20mm、厚度为0.5mm的圆形铝质电极，且电极上面附带接地引出线。
18.所述的屏蔽盒优选为铝和聚四氟乙烯制成，其中铝盒底板的材质为聚四氟乙烯，其他部件的材质为铝。
19.所述的周期高压电源用于产生模拟定子线棒承受的工况环境的电压。
20.本实施例基于上述装置的检测方法，通过将高压周期电源施加在电机线棒线芯上的电压达到空间电荷的注入阈值时，在电机线棒的绝缘介质年内部及表面均会产生空间电荷分布；此时在高频脉冲激励的作用下，绝缘介质内部的空间电荷会产生微弱振动或位移。绝缘表面的微弱偏移以声波的形式传递到与绝缘介质紧密接触的接地铝制电极上面，该声波信号一部分被与接地电极紧密相连的pvdf传感器吸收，该传感器将声波信号转换为能够反映空间电荷分布信息的电压信号，由于电压信号十分微弱，故需要经过放大器放大压电传感器传输出来的电压信号，信号分析模块对放大器输出表征空间电荷分布信息的电压信号和表征周期电场相位的电压信号进行同步采集和存储，并进行空间电荷测量信号的数据处理。
21.本装置通过可移动检测装置中的移动滑轮7通过旋转螺杆8精确控制且滑轮与待测电机线棒的侧面紧密贴合，推动装置，以实现装置在电机线棒上的移动，该移动滑轮和旋转螺杆优选为聚四氟乙烯制成；压力施加装置包括：带螺纹的铜板、铜制支撑装置、紧固螺丝，用于提供电极、压电传感器和声波吸收层间紧密接触所需的压力。
22.与现有技术相比，本装置实现了针对电机线棒周期电场下的空间电荷可移动检测，为现场电机线棒绝缘状态检测提供了新的技术手段；
23.上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。


技术特征：
1.一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，其特征在于，包括：设置于待测电机线棒两侧的移动滑轮以及设置于待测电机线棒上方的屏蔽盒，该屏蔽盒内依次设有声波吸收层、pvdf压电传感器、接地电极以及位于声波吸收层上方的压力施加装置，其中：声波吸收层与用于检测反应测试用电机线棒绝缘介质中的空间电荷分布信息的压力波的pvdf压电传感器紧密接触，高频脉冲激励电压经耦合电容、周期电压激励经保护电阻施加于待测电机线棒的线芯上。2.根据权利要求1所述的用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，其特征是，所述的移动滑轮通过旋转螺杆精确控制且滑轮与待测电机线棒的侧面紧密贴合，推动装置以实现装置在电机线棒上的移动。3.根据权利要求1或2所述的用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，其特征是，所述的移动滑轮和旋转螺杆为聚四氟乙烯制成。4.根据权利要求1所述的用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，其特征是，所述的压力施加装置包括：带螺纹的铜板、铜制支撑装置和紧固螺丝，用于提供电极、压电传感器和声波吸收层间紧密接触所需的压力。5.根据权利要求1所述的用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，其特征是，所述的屏蔽盒为铝和聚四氟乙烯制成，其中铝盒底板的材质为聚四氟乙烯，其他部件的材质为铝。6.一种基于权利要求1～5中任一所述装置的检测方法，其特征在于，通过将高压周期电源施加在电机线棒线芯上的电压达到空间电荷的注入阈值时，在电机线棒的绝缘介质年内部及表面均会产生空间电荷分布；此时在高频脉冲激励的作用下，绝缘介质内部的空间电荷会产生微弱振动或位移；绝缘表面的微弱偏移以声波的形式传递到与绝缘介质紧密接触的接地铝制电极上面，该声波信号一部分被与接地电极紧密相连的pvdf传感器吸收，该传感器将声波信号转换为能够反映空间电荷分布信息的电压信号，由于电压信号十分微弱，故需要经过放大器放大压电传感器传输出来的电压信号，信号分析模块对放大器输出表征空间电荷分布信息的电压信号和表征周期电场相位的电压信号进行同步采集和存储，并进行空间电荷测量信号的数据处理。

技术总结
一种用于电机线棒绝缘中空间电荷分布的移动检测装置，包括：设置于待测电机线棒两侧的移动滑轮以及设置于待测电机线棒上方的屏蔽盒，该屏蔽盒内依次设有声波吸收层、PVDF压电传感器、接地电极以及位于声波吸收层上方的压力施加装置，其中：声波吸收层与用于检测反应测试用电机线棒绝缘介质中的空间电荷分布信息的压力波的PVDF压电传感器紧密接触，高频脉冲激励电压经耦合电容、周期电压激励经保护电阻施加于待测电机线棒的线芯上。本发明使用电声脉冲法针对线棒本体实现在不同周期电场下绝缘介质内部空间电荷分布的可移动检测，具有可移动、便携等优点，为检测电机线棒绝缘中空间电荷效应对绝缘的破坏作用提供了很好的实验基础。实验基础。实验基础。


技术研发人员：张跃 何明鹏 苏淮北 尹毅 吴建东 胡波 梁智明 廖长清 李川川
受保护的技术使用者：上海交通大学四川研究院 上海交通大学
技术研发日：2021.07.02
技术公布日：2021/10/8