专利名称：异步电动机初发故障在线检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在线检测异步电动机初发、早期故障的装置，属检测技术领域。
背景技术：
作为机械动力，异步电动机广泛应用于工业生产与国防领域，其安全运行至关重要。异步电动机故障在线检测(特别是初发故障在线检测)是保障异步电动机安全运行的关键措施之一。异步电动机故障主要包括定子绕组匝间短路、转子断条与轴承故障，发生概率分别约为15％、10％、40％。上述故障均是渐进发展的，在其初发阶段能够及时检测出来无疑是防止恶性事故进一步发展的关键步骤。但目前还没有专门用于检测各种异步电动机初发故障的装置，需要对电动机进行检测时，一般需要临时制定方案、准备所用仪器或器件、布置线路，然后进行检测，操作非常烦琐。如果设计一种检测装置，能在电动机故障初发阶段即能方便、可靠地实现在线检测，对于合理安排组织维修、避免事故停机，无疑具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作方便、能够高灵敏度、高可靠性地在线检测异步电动机初发、早期故障的异步电动机初发故障在线检测仪。
本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的 一种异步电动机初发故障在线检测仪，由电流互感器、电压互感器、信号采集卡1以及计算机2组成，所述电流互感器设置三个，分别是第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2和第三电流互感器CT3，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡1的模拟信号输入通道5(5、17端)、6(6、17端)、7(7、17端)，所述电压互感器设置三个，分别是第一电压互感器PT1、第二电压互感器PT2和第三电压互感器PT3，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡1的模拟信号输入通道1(1、17端)、2(2、17端)、3(3、17端)，所述信号采集卡1的输出接口(为4针端子排JP)接计算机2的USB接口。
本实用新型利用电流互感器在线采集电动机定子电流瞬时信号，利用电压互感器在线采集电动机定子电压瞬时信号，信号采集卡将定子电流、电压信号收集后传送到计算机，计算机对信号进行分析计算，判断电机是否存在故障，最后输出判断结果。本实用新型不仅能够高灵敏度、高可靠性地在线检测异步电动机各种初发、早期故障，而且结构简单，操作十分方便，因而可有效保障异步电动机的安全运行。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1是本实用新型的结构示意图； 图2是本实用新型的电原理图。
图中各标号为1、信号采集卡；2、计算机；3、鼠标；4、电压测试夹；5、电流测试钳；CT1、CT2、CT3、电流互感器；PT1、PT2、PT3、电压互感器。
具体实施方式
图1中，计算机2采用便携计算机，型号可选DELL M1210，信号采集卡1采用瑞博华RBH8321型采集卡，信号采集卡1外接3只海豚电压测试夹和3只电流测试钳，它们是信号采集卡1的信号输入端。电压测试夹分为黄、绿、红三色，分别对应A、B、C三相，电流测试钳也分为黄、绿、红三色，分别对应A、B、C三相。
对电机进行检测时，对于高压电机，采用3只电压测试夹在电压互感器(PT1、PT2、PT3)二次侧测取三相定子电压瞬时信号，采用3只电流测试钳在电流互感器(CT1、CT2、CT3)二次侧测取三相定子电流瞬时信号。对于低压电机，采用3只电压测试夹直接在电机接线端子处测取三相定子电压瞬时信号，采用3只电流测试钳直接在电机接线端子处测取三相定子电流瞬时信号。对于Y接电机，可以只采用2只电流测试钳测取两相定子电流瞬时信号，第三相定子电流瞬时信号根据“三相定子电流瞬时值之和恒为0”计算确定。
三相定子电压、三相(或两相，Y接)定子电流瞬时信号经幅度调理后呈送至信号采集卡1，信号采集卡1通过USB接口连接于便携式计算机2。便携式计算机2控制信号采集卡1以适当频率采样定子电压、定子电流瞬时信号，并存储于硬盘。
检测电动机是否存在定子绕组匝间短路故障时，计算机2根据采集的三相定子电压、三相(或两相，Y接)定子电流瞬时信号，计算定子负序电压、定子负序电流、定子正序电压、定子正序电流。如果尚未建立正常电机样本参考文件，则根据常规设置定子负序电流检测阈值，判断是否存在定子绕组匝间短路故障。如果已经建立正常电机样本参考文件，则根据定子正序电压、定子正序电流采用曲线拟合技术估计正常电机在该运行状态下所体现的定子负序视在阻抗滤波值，并计算定子负序电流故障分量，继而自整定定子负序电流故障分量检测阈值，最后判断是否存在定子绕组匝间短路故障。
检测电动机是否存在转子断条故障或轴承故障时，计算机2对采集的一相定子电流信号做连续细化傅里叶变换，确定其基波分量的频率、幅值和初相角，据此形成参考信号，然后根据基波分量的频率和参考信号对定子电流信号做自适应滤波，抵消其基波分量，继而对信号做连续细化傅里叶变换，分析定子电流齿槽谐波分量以估计电机转差率，最后根据基波分量的频率、电机转差率，在信号的连续细化频谱图中查询故障特征信息，判断是否存在故障。本实用新型还可以对正常电机的不同运行状态建立样本参考文件，以进一步提高故障检测灵敏度与可靠性。
采用本实用新型测取电机定子电压、定子电流信号并运行故障检测程序，本实用新型自动提示、引导使用者简单、方便地建立电机样本参考文件。一旦建立电机样本参考文件，异步电动机初发故障在线检测仪可以更加灵敏、可靠地进行故障检测。
本实用新型采用定子负序视在阻抗滤波值及定子视在阻抗角作为定子绕组匝间短路故障特征，结合样本学习与检测阈值自整定技术，能够高灵敏度、高可靠性地在线检测异步电动机初发性的定子绕组匝间短路故障。本实用新型将连续细化傅里叶变换、自适应滤波、转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术有机结合，可以高灵敏度、高可靠性地在线检测异步电动机初发性的转子断条故障和轴承故障。
权利要求1.一种异步电动机初发故障在线检测仪，其特征是，它由电流互感器、电压互感器、信号采集卡(1)以及计算机(2)组成，所述电流互感器设置三个，分别是第一电流互感器(CT1)、第二电流互感器(CT2)和第三电流互感器(CT3)，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡(1)的模拟信号输入通道5端和17端、6端和17端、7端和17端，所述电压互感器设置三个，分别是第一电压互感器(PT1)、第二电压互感器(PT2)和第三电压互感器(PT3)，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡(1)的模拟信号输入通道1端和17端、2端和17端、3端和17端，所述信号采集卡(1)的输出接口接计算机(2)的USB接口。
专利摘要一种异步电动机初发故障在线检测仪，属检测技术领域，用于解决异步电动机初发故障检测的问题。其技术方案是它由电流互感器、电压互感器、信号采集卡以及计算机组成，所述电流互感器设置三个，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡的模拟信号输入通道5、6、7端，所述电压互感器设置三个，它们分别接于异步电动机定子绕组的三个相线上，它们的输出端分别接信号采集卡的的模拟信号输入通道1、2、3端，所述信号采集卡的输出接口接计算机的USB接口。本实用新型不仅能够高灵敏度、高可靠性地在线检测异步电动机各种初发、早期故障，而且结构简单，操作十分方便。
文档编号G01R31/34GK201021934SQ20072010087
公开日2008年2月13日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者许伯强, 孙丽玲 申请人:华北电力大学