用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，包括依次相连的罗氏线圈、信号引出模块、信号调理模块、信号采集模块，其中，罗氏线圈固定于转子导条上，用来感应转子电流；信号引出模块用来将罗氏线圈的测量电流引出至异步感应电机外部；信号调理模块用来对信号引出模块的输出信号进行积分、放大和滤波调理；信号采集模块采集信号调理模块的输出信号。本实用新型通过信号引出模块将测量电流信号稳定传输至电机外部，解决了中小型鼠笼式异步感应电机转子电流测量时测量信号的稳定传输问题。
【专利说明】用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，将其安装于转子导条上，可在高速旋转条件下测量转子电流。
【背景技术】
[0002]异步感应电机主要由固定不动的定子和旋转的转子构成，根据转子结构可分为鼠笼式和绕线式，鼠笼式异步感应电机因其结构简单、牢固，应用最为广泛。转子电流作为一个重要物理量，可为电机正常运行及故障诊断提供重要依据。在转子电流过大情况下，会引起转子导条温度过高，破坏其绝缘性能，导致故障产生，为此，测量电机转子电流十分重要。
[0003]目前，对于转子电流测量的研究主要集中在大型发电机领域，主要基于霍尔传感元件和调理电路制定的转子电流母线测量模块，采用金属电缆传输信号，然后采用光纤传感技术传输测量数据，具有转换速度快、抗电干扰能力强、准确度高等特点。但是，上述方法并不适用测量中小型高速旋转的鼠笼式异步感应电机转子电流，鼠笼式异步感应电机工作时转子处于高速旋转中，且为强磁场、强高温、空间狭小的环境，不像静止类电器(如变压器、输电线路等)便于测量，如何将测量的转子电流信号传输致终端，是鼠笼式异步感应电机转子电流测量的难点。
实用新型内容
[0004]针对中小型鼠笼式异步感应电机工作时转子处于高速旋转、强磁场、强高温、空间狭小等状态，本实用新型提供了一种用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案:
[0006]用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，异步感应电机包括定子和转子，包括:
[0007]依次相连的罗氏线圈、信号引出模块、信号调理模块、信号采集模块，其中，罗氏线圈固定于转子导条上，用来感应转子电流；信号引出模块用来将罗氏线圈的测量信号引出至异步感应电机外部，包括滑环和与其配套的电刷，滑环固定于转子转轴，电刷固定于电机外壳骨架上且与滑环保持触点接触，滑环连接罗氏线圈，电刷连接信号调理模块；信号调理模块用来对信号引出模块的输出信号进行积分、放大和滤波调理；信号采集模块采集信号调理模块的输出信号。
[0008]作为优选，罗氏线圈和滑环间、电刷和信号调理模块间采用屏蔽线连接。
[0009]作为优选，罗氏线圈套于耐热绝缘骨架上，罗氏线圈和耐热绝缘骨架外表面包裹有耐高温绝缘层，耐热绝缘骨架通过套接方式固定于转子导条。
[0010]所述的耐热绝缘骨架为硅橡胶骨架。
[0011]所述的耐高温绝缘层为氟橡胶热缩管材料制备。
[0012]上述信号调理模块包括依次相连的与罗氏线圈配套的积分模块、信号放大模块和信号滤波模块。
[0013]作为优选，在信号调理模块和信号采集模块间连接信号调零电路，信号调零电路用来钳制信号调理模块的输出电压信号中性点维持在O附近。
[0014]所述的信号调零电路包括依次串联的运算放大器、第二电阻、电位器，第二电阻连接运算放大器的同相端，电位器接地；第一电阻一端连接运算放大器反相端，另一端接地；第三电阻设置于运算放大器输出端和反相端之间；第一极性电容和第四电阻并联构成第一并联电路，第二极性电容和第五电阻并联构成第二并联电路，第一并联电路和第二并联电路一端连接运算放大器，另一端接地；非极性电容一端连接运算放大器输出端，另一端接地。
[0015]本实用新型采用罗氏线圈作为传感器，并在鼠笼式异步感应电机的转子转轴上安装滑环和电刷，将测量信号引出至电机外部的信号处理模块。鼠笼式异步感应电机工作时，传感器与电机转子一同运动，为了能稳定引出传感器信号，在电机转子转轴上安装与转轴大小相匹配的滑环及配套的电刷，将传感器测量信号引入滑环，然后再引入至电刷。滑环与转子保持相对静止，电刷固定或夹持于电机外壳骨架上，并与滑环始终保持触点接触，即转轴旋转时电刷始终与滑环导通，电刷通过屏蔽线经测量信号从转子内引至电机外。引出的测量信号通过与罗氏线圈配套的信号调理模块进行积分、放大和滤波后，输入信号采集装置。
[0016]本实用新型通过信号引出模块可将测量电流信号稳定传输至电机外部，解决了中小型鼠笼式异步感应电机转子电流测量时测量信号的稳定传输问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型装置的安装示意图；
[0018]图2主要是罗氏线圈结构示意图；
[0019]图3主要是信号引出模块结构示意图；
[0020]图4为信号引出模块结构示意图；
[0021]图5为信号调零电路图。
[0022]图中，1-罗氏线圈(L1、L2、L3、L4)，2-转子导条，3-信号引出屏蔽线；4-鼠笼端部；5_耐热绝缘骨架；6_耐高温绝缘层；7_信号引出模块；8_转子；9_转轴；10_滑环；11-电刷；12-信号调理模块；13-信号调零电路；14-信号采集模块；15_电机本体；16_电机端盖。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图进一步说明本实用新型装置的【具体实施方式】。
[0024]图1是本实用新型装置的安装示意图。以罗氏线圈为测量传感器，并将罗氏线圈
(I)固定于转子导条(2)上。罗氏线圈可以灵活弯曲，并通过插口扣紧。本罗氏线圈由于不含铁芯，无饱和，频率响应范围宽、测量范围广、线性度好、抗干扰能力强。
[0025]鼠笼式异步感应电机转子是有转子导条，正好为罗氏线圈提供安放位置，但转子导条在电机正常运行时存在温升，且温度最高会升至约200°C。本实用新型通过在罗氏线圈外层设置耐高温绝缘层，以避免转子导条高温影响罗氏线圈的正常工作。罗氏线圈结构见图2，罗氏线圈(I)套于耐热绝缘骨架(5)上，罗氏线圈(I)和耐热绝缘骨架(5)外表面包裹有耐高温绝缘层(6)，耐热绝缘骨架(5)通过套接方式固定于转子导条(2)。本具体实施中，耐热绝缘骨架(5)为硅橡胶骨架，具有优良的耐热性和绝缘性，可灵活形变，便于环绕转子导条安装；耐高温绝缘层(6)为氟橡胶热缩管材料制备，可耐受200°C高温，能有效保障罗氏线圈正常工作。
[0026]罗氏线圈(I)产生的测量信号通过信号引出屏蔽线(3)传输至信号引出模块(7)。屏蔽线具有良好的抗干扰能力，可在复杂磁场环境内保证罗氏线圈产生信号的稳定性。信号引出模块用来将罗氏线圈中的转子电流测量信号稳定地引出至电机外部，其结构参见图3?4。信号引出模块(7)包括滑环(10)和与其配套的电刷(11)，滑环(10)是金属圆环，牢固卡在转轴(9)上，电刷(11)固定或夹持于电机外壳骨架上，转子工作时，滑环(10)与转轴一起旋转，电刷(11)静止且始终与滑环(10)保持接触，电刷(11)触点是石墨材质，既有润滑作用且恰好能够作为良导体。
[0027]鼠笼端部(4)有通风孔，信号引出屏蔽线(3)穿过该通风孔连接罗氏线圈(I)和滑环(10)。滑环(10)通过信号引出屏蔽线(3)连接信号调理模块(12)，将转子电流引出至信号调理模块(12)。这样，高速旋转转子的电流信号被引出电机外部。采用屏蔽线作为信号引出线，可防止转子内电磁对传输信号的干扰。
[0028]信号调理模块(12)用来对引出的测量信号进行积分、放大和滤波处理。本实用新型采用与罗氏线圈配套的TLRll型号信号调理装置调理转子电流测量信号，包括与罗氏线圈配套的积分模块、信号放大模块和信号滤波模块。TLRll型号信号处理装置最高电压
0.66KV，额定一次电流1000A，额定二次电压输出5V，额定负载大于IOOkQ，使用工频220V就可供电使用。信号采集模块(14)采集信号调理模块(12)的输出信号，从而获得转子电流采集数据。本具体实施中，信号采集模块(14)为示波器。
[0029]为了保证所采集测量信号的稳定性，可以在信号调理模块(12)和信号采集模块
(14)间设置信号调零电路(13)，见图5。信号调零电路(13)包括依次串联的运算放大器U1、电阻R2、电位器RPl，电阻R2连接运算放大器Ul的同相端，电位器RPl接地；电阻Rl —端连接运算放大器Ul反相端，另一端接地；电阻R3设置于运算放大器Ul输出端和反相端之间。信号调理模块(12)输出的电压信号Uil送至信号调零电路(13)，信号调零电路(13)通过调节电位器RPl钳制电压信号Uil中性点维持在O附近，防止过大的零点漂移，输出电压信号Uol至信号采集模块。相并联的电容Cl和电阻R4以及相并联的电容C2和电阻R5接地，以保持有源运算放大器Ul的供电稳定，不受工频干扰。其中，Cl、C2均为极性电容，C3为非极性电容，C3 —端连接运算放大器Ul输出端，另一端接地，起交直流隔离作用，也防止运算放大器输出端受到工频、其它交流信号影响。
【权利要求】
1.用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，所述的异步感应电机包括定子和转子，其特征在于，包括: 依次相连的罗氏线圈、信号引出模块、信号调理模块、信号采集模块，其中，罗氏线圈固定于转子导条上，用来感应转子电流；信号引出模块用来将罗氏线圈的测量信号引出至异步感应电机外部，包括滑环和与其配套的电刷，滑环固定于转子转轴，电刷固定于电机外壳骨架上且与滑环保持触点接触，滑环连接罗氏线圈，电刷连接信号调理模块；信号调理模块用来对信号引出模块的输出信号进行积分、放大和滤波调理；信号采集模块采集信号调理模块的输出信号。
2.如权利要求1所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 罗氏线圈和滑环间、电刷和信号调理模块间采用屏蔽线连接。
3.如权利要求1所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 所述的罗氏线圈套于耐热绝缘骨架上，罗氏线圈和耐热绝缘骨架外表面包裹有耐高温绝缘层，耐热绝缘骨架通过套接方式固定于转子导条。
4.如权利要求3所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 所述的耐热绝缘骨架为硅橡胶骨架。
5.如权利要求3所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 所述的耐高温绝缘层为氟橡胶热缩管材料制备。
6.如权利要求1所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 所述的信号调理模块包括依次相连的与罗氏线圈配套的积分模块、信号放大模块和信号滤波模块。
7.如权利要求1所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 信号调理模块和信号采集模块间连接有信号调零电路，信号调零电路用来钳制信号调理模块的输出电压信号中性点维持在O附近。
8.如权利要求7所述的用于中小型鼠笼式异步感应电机的转子电流测量装置，其特征在于: 所述的信号调零电路包括依次串联的运算放大器、第二电阻、电位器，第二电阻连接运算放大器的同相端，电位器接地；第一电阻一端连接运算放大器反相端，另一端接地；第三电阻设置于运算放大器输出端和反相端之间；第一极性电容和第四电阻并联构成第一并联电路，第二极性电容和第五电阻并联构成第二并联电路，第一并联电路和第二并联电路一端连接运算放大器，另一端接地；非极性电容一端连接运算放大器输出端，另一端接地。
【文档编号】G01R19/00GK203658446SQ201420052650
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】阮江军, 丁衡宇, 刘海龙, 黄涛, 周胜, 陈繁 申请人:武汉大学