CN110462994B - 用于检测转子条故障的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种方法，该方法用于检测电机(20)的转子(10)中的转子条故障，该转子包括端环(50)和多个转子条(40)，端环(50)被配置为使转子条(40)短路。该方法包括以下步骤：在第一端环位置处测量第一温度，并且在第二端环位置处测量第二温度，第二端环位置与第一端环位置不同。由于断裂的转子条(40)导致端环(50)中的不均匀的温度分布，转子条故障的检测可以基于在不同端环位置处的所监测的温度。

Description

用于检测转子条故障的方法
技术领域
本发明涉及电机，并具体涉及用于检测电机转子中的转子条故障的方法。
背景技术
通常知晓的是，基于不同机器参数的测量来检测电机中不同的故障条件。例如，根据US5680025A，如断裂的转子条、偏心、相之间的不平衡以及定子电气故障之类的故障可以基于温度、磁通量和轴电流的测量来检测。根据US5680025A，断裂的转子条的检测基于磁通量的测量。
US20160274192A1公开了用于测试旋转电机转子的条形绕组的方法。根据US20160274192A1，通过热辐射传感器检测转子温度，该传感器被布置在旋转电机的定子中。
US20010008352A1涉及感应电机，该感应电机具有转子嵌入式传感器，该传感器测量通过一个或多个转子绕组的电流。
仍然需要提供检测转子条故障的备选方式。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于检测电机转子中的转子条故障的改进方法，与现有技术解决方案相比，该方法更简单并且基于备选的测量。本发明进一步的目的是提供改进的转子并由此提供改进的电机。
通过根据所附权利要求1的方法和根据所附权利要求12的设备来实现这些目的。
本发明基于该实现：断裂的转子条导致转子的端环中的不均匀的温度分布。
根据本发明的第一方面，提供了用于检测电机转子中的转子条故障的方法，该转子包括端环和多个转子条，该端环被配置为使转子条短路。该方法包括以下步骤：在第一端环位置处测量第一温度，并且在第二端环位置处测量第二温度，第二端环位置与第一端环位置不同。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：将第一温度与第二温度进行比较。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：计算第一温度与第二温度之间的温度差。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：将温度差与预定第一阈值进行比较。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：基于温度差等于或高于预定第一阈值，确定出现转子条故障，以及基于温度差低于预定第一阈值，确定没有出现转子条故障。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：对第一时刻的温度差与第二时刻的温度差之间的温度差变化进行计算。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：将温度差变化与预定第二阈值进行比较。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：基于温度差变化等于或高于预定第二阈值，确定出现转子条故障，以及基于温度差变化低于预定第二阈值，确定没有出现转子条故障。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：在多于两个的不同的端环位置处测量温度，诸如在三个、四个、六个、八个、十个、或十二个不同的端环位置处。
根据本发明的一个实施例，转子具有多个转子极，并且该方法进一步包括以下步骤：在一定数目的不同的端环位置处测量温度，不同的端环位置的数目等于转子极的数目或是转子极的数目的倍数。
根据本发明的一个实施例，该方法在电机的正常操作期间执行。
根据本发明的第二方面，提供了用于电机的转子。该转子包括端环和多个转子条，该端环被配置为使转子条短路。该转子进一步包括在第一端环位置处的第一温度传感器、以及在第二端环位置处的第二温度传感器，第二端环位置与第一端环位置不同。
根据本发明的一个实施例，该转子进一步包括在多于两个的不同的端环位置处的温度传感器，诸如在三个、四个、六个、八个、十个、或十二个不同的端环位置处。
根据本发明的第三方面，提供了电机，该电机包括根据任何前述实施例中的任一实施例的转子。
根据本发明的一个实施例，该电机是同步电机，并且转子条是阻尼条，该阻尼条被配置为在同步电机的异步起动阶段期间用作阻尼绕组。
附图说明
本发明将参考附图进行详细解释，其中
图1示出了根据本发明的一个实施例的电机。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的一个实施例的电机20的转子10包括十二个转子凸极30，每个转子极30包括五个转子条40，在这种情况下称为阻尼条。在转子10的每个端部都有转子条40所附接的端环50。转子条40以及端环50由诸如铜的导电材料制成，并且它们共同形成阻尼笼。阻尼笼的目的是要产生起动转矩并要在瞬变期间提供径向转子振荡的阻尼。当阻尼笼受到电机20的定子(未示出)内的旋转磁场作用时，转子条40中感应出电流，并且使转子条40短路的端环50允许电流自由流动。然而，如果转子条40中的一个或多个转子条至少部分地断裂，则将会干扰电流的流动。
本发明的发明人在仿真的帮助下已经建立如下状况：如果转子极30的一个或几个转子条40至少部分地断裂，在相同转子极30内的相邻的转子条40的电流的重新分布以及因此还有温度的重新分布将会发生。然而，断裂的转子条40似乎没有影响(至少没有非常影响)剩余转子极30内的剩余转子条40中的电流或温度。因此，作为转子条故障的结果，转子极30之间的温度差发生改变。如果假设所有转子极30在健康的机器中总是具有相同的温度，那么转子条故障将意味着健康的转子极30与具有转子条故障的转子极30之间的温度差增加。
为了监测不同转子极30的温度，在每个转子极30处为端环50设置了温度传感器60。在电机20正常操作期间，不同转子极30处的温度互相比较，从而能够检测转子条故障的指示。例如，可以计算第一转子极30的第一温度与不同于第一转子极30的第二转子极30的第二温度之间的温度差，并且计算出的温度差可以与例如20℃的预定第一阈值进行比较。如果温度差等于或高于预定第一阈值，可以确定出现转子条故障。否则，可以确定没有出现转子条故障。
另一方面，仅仅基于温度差的故障检测可能发生误导，因为在健康的机器中来自不同温度传感器60的读数也可能变化。首先，温度传感器60可能具有不同的偏移量，从而导致它们即使在相同的温度下也产生不同的读数，并且其次，所监测的电机20可能具有结构的不对称，从而导致不同的转子极30在不同的温度下操作，即使电机20是完全健康的。因此可能发生，“本质上冷的”转子极30中的转子条故障导致“本质上冷的”转子极30与“本质上温的”转子极30之间的温度差下降，而不是导致对应的温度差的增加。
由于上述原因，可以优选的是：计算第一时刻的温度差与第二时刻的温度差之间的温度差变化，并且故障检测基于温度差变化而不是温度差。例如，如果第一温度差被定义为电机20调试时的第一转子极30与第二转子极30的温度之间的差值，并且第二温度差被定义为电机20调试后一年的第一转子极30与第二转子极30的温度之间的差值，那么可以计算第一温度差与第二温度差之间的温度差变化。计算出的温度差变化可以与例如10℃的预定第二阈值进行比较。如果温度差变化等于或高于预定第二阈值，可以确定出现转子条故障。否则，可以确定没有出现转子条故障。
根据图1的实施例，在每个转子极30处(即，在十二个端环位置处)测量温度。然而，还可以仅在两个不同的端环位置处或在任何合适数目的不同端环位置处测量温度。
本发明不限于上文示出的实施例，但是本领域的技术人员可以在权利要求所限定的本发明的范围内以多种方式修改它们。

Claims (8)

1.一种用于检测电机(20)的转子(10)中的转子条故障的方法，所述转子包括端环(50)和多个转子条(40)，所述端环(50)被配置为使所述转子条(40)短路，所述方法包括以下步骤：
-在第一端环位置处测量第一温度，并且在第二端环位置处测量第二温度，所述第二端环位置与所述第一端环位置不同；以及
-计算所述第一温度与所述第二温度之间的温度差；
其特征在于：对第一时刻的所述温度差与第二时刻的所述温度差之间的温度差变化进行计算，
其中所述方法进一步包括以下步骤：将所述温度差变化与预定第二阈值进行比较，以及
其中所述方法进一步包括以下步骤：
-基于所述温度差变化等于或高于所述预定第二阈值，确定出现转子条故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
-基于所述温度差变化低于所述预定第二阈值，确定没有出现转子条故障。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：将所述温度差与预定第一阈值进行比较。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：
-基于所述温度差等于或高于所述预定第一阈值，确定出现转子条故障，以及
-基于所述温度差低于所述预定第一阈值，确定没有出现转子条故障。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：在多于两个的不同的端环位置处测量温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：在三个、四个、六个、八个、十个、或十二个不同的端环位置处测量温度。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述转子(10)具有多个转子极(30)，并且所述方法进一步包括以下步骤：在一定数目的不同的端环位置处测量温度，不同的端环位置的所述数目等于转子极(30)的数目或是转子极(30)的数目的倍数。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法在所述电机(20)的正常操作期间执行。
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