CN116593833A - 一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法，包括：步骤S1，针对航空电机内的每个定子槽，于定子槽内每个铜导体外侧的绝缘层表面包裹半导体层；步骤S2，针对每个半导体层，于半导体层上划分得到多个区域并分别设置阻感支路网络形成绝缘失效检测电路；步骤S3，通过外部电源为航空电机的三相绕组供电；步骤S4，判断绝缘失效检测电路的四个端角是否存在非地电压：若否，则返回步骤S3继续供电；若是，则输出表征存在绝缘失效的检测结果，并采集绝缘失效检测电路中的绝缘失效位置和电势差作为定位结果。有益效果是本发明能够对绝缘失效位置精确定位，使得维修时只需要更换部分绝缘层，大大提高了维修效率并节省了维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机失效检测和定位的技术领域，具体而言，涉及一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法。
背景技术
航空电机的定子中通常包含有多个绕组，绕组的绝缘失效是引发定子故障的主要原因之一，而各绕组中的绝缘失效后绕组极易发生匝间短路，从而引起各种故障。
为了检测绕组的绝缘失效，其中的方案之一是在电缆的绝缘层外包裹一层半导体，当电机正常工作时，半导体层中并不存在电势差，不产生电压，而当有绕组发生绝缘失效时，绝缘层被击穿，电缆内的导体与半导体层相连，从而使得半导体层产生电势差和电压，通过检测是否有电压或电势差即可检测得到绕组是否发生绝缘失效。
然而上述绕组绝缘失效的检测方法仅仅能够检测得到是否存在绕组发生了绝缘失效的情况，而定子中是存在多个绕组的，无法仅通过检测电压或电势差来判断出发生绝缘失效的绕组和绝缘层中发生绝缘失效的具***置，导致需要更换整个绝缘层，大大增加了维修成本。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法，能够精确判断出发生绝缘失效的绕组和绝缘层中发生绝缘失效的具***置，无需更换整个绝缘层，大大减少了维修成本。
为解决上述问题，本发明提供一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法，包括：
步骤S1，针对航空电机内的每个定子槽，于所述定子槽内每个铜导体外侧的绝缘层表面包裹一半导体层；
步骤S2，针对每个所述半导体层，于所述半导体层上划分得到多个区域，并在各所述区域内分别设置一阻感支路网络，以及将各所述阻感支路网络之间连接形成一绝缘失效检测电路；
步骤S3，通过外部电源为所述航空电机的三相绕组供电；
步骤S4，判断所述绝缘失效检测电路的四个端角是否存在非地电压：
若否，则返回所述步骤S3为所述三相绕组继续供电；
若是，则输出表征存在绝缘失效的检测结果，并采集所述绝缘失效检测电路中电势发生改变的绝缘失效位置和电势差作为定位结果进行输出。
本方案中，在包裹完所述半导体层后，于所述半导体层上布设所述绝缘失效检测电路，当航空电机正常工作时，绝缘层未发生绝缘失效，所述绝缘失效检测电路无输入电压，当其中任一所述绕组的所述绝缘层发生绝缘失效时，所述供电电路的输入电压涌入所述绝缘失效检测电路，所述绝缘失效检测电路根据所述输入电压获取得到所述绝缘失效位置的精确定位位置，为后续维修提供了位置引导，使得维修时只需更换部分绝缘层即可，无需更换整个绝缘层，大大减少了维修成本。
优选的，所述步骤S1中，于所述绝缘层表面包裹展开后呈方形的所述半导体层，且在所述半导体层上留一缺口作为电压监测点以供监测电压。
本方案中，检测是否发生绝缘失效还可以通过所述半导体层上设置的所述电压监测点实现，若所述电压监测点存在对地电压，则代表发生了绝缘失效，反之则未发生绝缘失效，能够进一步佐证绝缘失效的准确性。
优选的，执行所述步骤S4之前还包括：
判断所述电压监测点是否存在电压：
若是，则输出表征存在绝缘失效的所述检测结果，并转向所述步骤S4；
若否，则返回所述步骤S3为所述三相绕组继续供电。
本方案中，将所述电压监测点对于电压的判断作为所述步骤S4的前置判断，当所述电压监测点存在电压时才会导向所述步骤S4进行绝缘失效位置定位，当所述电压监测点不存在电压时则代表所述绝缘失效检测电路内也不存在输入电压，因此直接返回进行继续供电的操作，以节省步骤流程，提高分析速率。
优选的，所述步骤S2中，将所述半导体层划分为多个所述区域，将每个所述区域的半导体电参数等效设置为电感和电阻，根据各所述区域的位置将等效设置的各所述电感和各所述电阻依次首尾连接，以形成所述半导体层对应的所述阻感支路网络。
优选的，所述绝缘失效检测电路包括：
一第一电阻，所述第一电阻的一端接地；
一第一电感，所述第一电感的一端连接所述第一电阻的另一端；
一第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一电感的另一端；
一第二电感，所述第二电感的一端连接所述第二电阻的另一端；
一第三电感，所述第三电感的一端连接所述第一电阻的一端；
一第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第三电感的另一端；
一第四电感，所述第四电感的一端分别连接所述第一电感的另一端和所述第二电阻的一端；
一第四电阻，所述第四电阻的一端连接所述第四电感的另一端；
一第五电感，所述第五电感的一端连接所述第二电感的另一端；
一第五电阻，所述第五电阻的一端连接所述第五电感的另一端；
一第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述第三电阻的另一端；
一第六电感，所述第六电感的一端连接所述第六电阻的另一端，所述第六电感的另一端连接所述第四电阻的另一端；
一第七电阻，所述第七电阻的一端分别连接所述第六电感的另一端和所述第四电阻的另一端；
一第七电感，所述第七电感的一端连接所述第七电阻的另一端，所述第七电感的另一端连接所述第五电阻的另一端；
一第八电感，所述第八电感的一端分别连接所述第三电阻的另一端和所述第六电阻的一端；
一第八电阻，所述第八电阻的一端连接所述第八电感的另一端，所述第八电阻的另一端接地；
一第九电感，所述第九电感的一端分别连接所述第六电感的另一端和所述第七电阻的一端；
一第九电阻，所述第九电阻的一端连接所述第九电感的另一端；
一第十电感，所述第十电感的一端分别连接所述第七电感的另一端和所述第五电阻的另一端；
一第十电阻，所述第十电阻的一端连接所述第十电感的另一端；
一第十一电阻，所述第十一电阻的一端连接所述第八电阻的另一端；
一第十一电感，所述第十一电感的一端连接所述第十一电阻的另一端，所述第十一电感的另一端连接所述第九电阻的另一端；
一第十二电阻，所述第十二电阻的一端分别连接所述第十一电感的另一端和所述第九电阻的另一端；
一第十二电感，所述第十二电感的一端连接所述第十二电阻的另一端，所述第十二电感的另一端连接所述第十电阻的另一端。
优选的，所述供电电路包括：
一H桥控制单元，所述H桥控制单元的输入端连接外部电源；
一第十三电阻，所述第十三电阻的一端连接所述H桥控制单元的输出端；
一第十三电感，所述第十三电感的一端连接所述第十三电阻的另一端，所述第十三电感的另一端连接所述航空电机的第一绕组；
一第十四电阻，所述第十四电阻的一端连接所述H桥控制单元的输出端；
一第十四电感，所述第十四电感的一端连接所述第十四电阻的另一端，所述第十四电感的另一端连接所述航空电机的第二绕组；
一第十五电阻，所述第十五电阻的一端连接所述H桥控制单元的输出端；
一第十五电感，所述第十五电感的一端连接所述第十五电阻的另一端，所述第十五电感的另一端连接所述航空电机的第三绕组。
优选的，所述步骤S4中，分别检测得到故障点等势线四个对角上的点电压，根据四个所述点电压两两处理得到对应的压降比值，根据各所述压降比值与预先配置的一故障点比值表进行对照获得对应的所述绝缘失效位置。
本方案中，考虑到每个绝缘失效位置在根据故障点等势线四个对角的点电压计算得到的三个压降比值都是唯一且不同的，因此只需根据压降比值与故障点比值进行比对即可精确得到绝缘失效位置的具***置。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图；
图2为本发明的航空电机定子槽的结构示意图；
图3为本发明的半导体层的轴向展开图；
图4为本发明的绝缘失效检测电路的位置示意图；
图5为本发明的绝缘失效检测电路的电路结构图；
图6为本发明的航空电机供电电路的电路结构图；
附图标记说明：1、定子槽；2、铜导体；3、绝缘层；4、半导体层；5、H桥控制单元。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法，如图1-4所示，包括：
步骤S1，针对航空电机内的每个定子槽1，于定子槽1内每个铜导体2外侧的绝缘层3表面包裹一半导体层4；
步骤S2，针对每个半导体层4，于半导体层4上划分得到多个区域，并在各区域内分别设置一阻感支路网络，以及将各阻感支路网络之间连接形成一绝缘失效检测电路；
步骤S3，通过外部电源为航空电机的三相绕组供电；
步骤S4，判断绝缘失效检测电路的四个端角是否存在非地电压：
若否，则返回步骤S3为三相绕组继续供电；
若是，则输出表征存在绝缘失效的检测结果，并采集绝缘失效检测电路中电势发生改变的绝缘失效位置和电势差作为定位结果进行输出。
具体地，本实施例中，在包裹完半导体层4后，于半导体层4上布设绝缘失效检测电路，当航空电机正常工作时，绝缘层3未发生绝缘失效，绝缘失效检测电路无输入电压，当其中任一绕组的绝缘层3发生绝缘失效时，供电电路的输入电压涌入绝缘失效检测电路，绝缘失效检测电路根据输入电压获取得到绝缘失效位置的精确定位位置，为后续维修提供了位置引导，使得维修时只需更换部分绝缘层3即可，无需更换整个绝缘层3，大大减少了维修成本。
优选的，绝缘失效检测电路覆盖整个半导体层4，半导体层4覆盖整个绝缘层3，使得绝缘层3上任意一点发生绝缘失效，供电电路的输入电压均能够用于半导体层4，进而实现绝缘失效位置在绝缘层3上的全覆盖检测。
优选的，半导体层4可以采用轧制在绝缘层3周围的薄箔。
本发明的较佳的实施例中，步骤S1中，步骤S1中，于绝缘层3表面包裹展开后呈方形的半导体层4，且在半导体层4上留一缺口作为电压监测点以供监测电压。
具体地，本实施例中，检测是否发生绝缘失效还可以通过半导体层4上设置的电压监测点实现，若电压监测点存在对地电压，则代表发生了绝缘失效，反之则未发生绝缘失效，能够进一步佐证绝缘失效的准确性。
优选的，电压监测点为附图2和附图3中的画圈位置处。
本发明的较佳的实施例中，执行步骤S4之前还包括：
判断电压监测点是否存在电压：
若是，则输出表征存在绝缘失效的检测结果，并转向步骤S4；
若否，则返回步骤S3为三相绕组继续供电。
具体地，本实施例中，将电压监测点对于电压的判断作为步骤S4的前置判断，当电压监测点存在电压时才会导向步骤S4进行绝缘失效位置定位，当电压监测点不存在电压时则代表绝缘失效检测电路内也不存在输入电压，因此直接返回进行继续供电的操作，以节省步骤流程，提高分析速率。
优选的，以A相绕组为例，绝缘失效位置在A’处，使A’处的导线与对应位置的半导体层4发生短路，导致半导体层4中故障发生位置的电势变为UA’，此时绝缘失效位置的电势为UA’，而电压监测点的电势为0，半导体层4中产生电势差，从而导致电压监测点中产生电压。
优选的，当绝缘失效位置不同时，半导体层4中产生电势的位置和幅值不同，从而使得电压监测点处的电压也不同，因此，通过对电压信号进行识别，可以对绝缘失效位置进行准确的定位。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，将半导体层4划分为多个区域，将每个区域的半导体电参数等效设置为电感和电阻，根据各区域的位置将等效设置的各电感和各电阻依次首尾连接，以形成半导体层4对应的阻感支路网络。
本发明的较佳的实施例中，如图5所示，绝缘失效检测电路包括：
一第一电阻R1，第一电阻R1的一端接地；
一第一电感L1，第一电感L1的一端连接第一电阻R1的另一端；
一第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接第一电感L1的另一端；
一第二电感L2，第二电感L2的一端连接第二电阻R2的另一端；
一第三电感L3，第三电感L3的一端连接第一电阻R1的一端；
一第三电阻R3，第三电阻R3的一端连接第三电感L3的另一端；
一第四电感L4，第四电感L4的一端分别连接第一电感L1的另一端和第二电阻R2的一端；
一第四电阻R4，第四电阻R4的一端连接第四电感L4的另一端；
一第五电感L5，第五电感L5的一端连接第二电感L2的另一端；
一第五电阻R5，第五电阻R5的一端连接第五电感L5的另一端；
一第六电阻R6，第六电阻R6的一端连接第三电阻R3的另一端；
一第六电感L6，第六电感L6的一端连接第六电阻R6的另一端，第六电感L6的另一端连接第四电阻R4的另一端；
一第七电阻R7，第七电阻R7的一端分别连接第六电感L6的另一端和第四电阻R4的另一端；
一第七电感L7，第七电感L7的一端连接第七电阻R7的另一端，第七电感L7的另一端连接第五电阻R5的另一端；
一第八电感L8，第八电感L8的一端分别连接第三电阻R3的另一端和第六电阻R6的一端；
一第八电阻R8，第八电阻R8的一端连接第八电感L8的另一端，第八电阻R8的另一端接地；
一第九电感L9，第九电感L9的一端分别连接第六电感L6的另一端和第七电阻R7的一端；
一第九电阻R9，第九电阻R9的一端连接第九电感L9的另一端；
一第十电感L10，第十电感L10的一端分别连接第七电感L7的另一端和第五电阻R5的另一端；
一第十电阻R10，第十电阻R10的一端连接第十电感L10的另一端；
一第十一电阻R11，第十一电阻R11的一端连接第八电阻R8的另一端；
一第十一电感L11，第十一电感L11的一端连接第十一电阻R11的另一端，第十一电感L11的另一端连接第九电阻R9的另一端；
一第十二电阻R12，第十二电阻R12的一端分别连接第十一电感L11的另一端和第九电阻R9的另一端；
一第十二电感L12，第十二电感L12的一端连接第十二电阻R12的另一端，第十二电感L12的另一端连接第十电阻R10的另一端。
具体地，本实施例中，绝缘失效检测电路上的各电感和各电阻在半导体层4上呈现旋转对称的布置方式，以将半导体层4划分为大小相等的各区域供布置阻感支路网络。
优选的，不对各电感和各电阻的规格进行限定。
本发明的较佳的实施例中，如图6所示，供电电路包括：
一H桥控制单元5，H桥控制单元5的输入端连接外部电源VDD；
一第十三电阻R13，第十三电阻R13的一端连接H桥控制单元5的输出端；
一第十三电感L13，第十三电感L13的一端连接第十三电阻R13的另一端，第十三电感L13的另一端连接航空电机的第一绕组E1；
一第十四电阻R14，第十四电阻R14的一端连接H桥控制单元5的输出端；
一第十四电感L14，第十四电感L14的一端连接第十四电阻R14的另一端，第十四电感L14的另一端连接航空电机的第二绕组R2；
一第十五电阻R15，第十五电阻R15的一端连接H桥控制单元5的输出端；
一第十五电感L15，第十五电感L15的一端连接第十五电阻R15的另一端，第十五电感L15的另一端连接航空电机的第三绕组E3。
具体地，本实施例中，航空电机正常工作时，绝缘失效检测电路和供电电路不发生连接，而当发生绝缘失效时，供电电路的输入电压从绝缘层3涌入半导体层4上的绝缘失效检测电路内形成电连接。
本发明的较佳的实施例中，步骤S4中，分别检测得到故障点等势线四个对角上的点电压，根据四个点电压两两处理得到对应的压降比值，根据各压降比值与预先配置的一故障点比值表进行对照获得对应的绝缘失效位置。
具体地，本实施例中，考虑到每个绝缘失效位置在根据故障点等势线四个对角的点电压计算得到的三个压降比值都是唯一且不同的，因此只需根据压降比值与故障点比值进行比对即可精确得到绝缘失效位置的具***置。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，针对航空电机内的每个定子槽(1)，于所述定子槽(1)内每个铜导体(2)外侧的绝缘层(3)表面包裹一半导体层(4)；
步骤S2，针对每个所述半导体层(4)，于所述半导体层(4)上划分得到多个区域，并在各所述区域内分别设置一阻感支路网络，以及将各所述阻感支路网络之间连接形成一绝缘失效检测电路；
步骤S3，通过外部电源为所述航空电机的三相绕组供电；
步骤S4，判断所述绝缘失效检测电路的四个端角是否存在非地电压：
若否，则返回所述步骤S3为所述三相绕组继续供电；
若是，则输出表征存在绝缘失效的检测结果，并采集所述绝缘失效检测电路中电势发生改变的绝缘失效位置和电势差作为定位结果进行输出。
2.根据权利要求1所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，于所述绝缘层(3)表面包裹展开后呈方形的所述半导体层(4)，且在所述半导体层(4)上留一缺口作为电压监测点以供监测电压。
3.根据权利要求2所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，执行所述步骤S4之前还包括：
判断所述电压监测点是否存在电压：
若是，则输出表征存在绝缘失效的所述检测结果，并转向所述步骤S4；
若否，则返回所述步骤S3为所述三相绕组继续供电。
4.根据权利要求1所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述半导体层(4)划分为多个所述区域，将每个所述区域的半导体电参数等效设置为电感和电阻，根据各所述区域的位置将等效设置的各所述电感和各所述电阻依次首尾连接，以形成所述半导体层(4)对应的所述阻感支路网络。
5.根据权利要求1所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，所述绝缘失效检测电路包括：
一第一电阻，所述第一电阻的一端接地；
一第一电感，所述第一电感的一端连接所述第一电阻的另一端；
一第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一电感的另一端；
一第二电感，所述第二电感的一端连接所述第二电阻的另一端；
一第三电感，所述第三电感的一端连接所述第一电阻的一端；
一第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第三电感的另一端；
一第四电感，所述第四电感的一端分别连接所述第一电感的另一端和所述第二电阻的一端；
一第四电阻，所述第四电阻的一端连接所述第四电感的另一端；
一第五电感，所述第五电感的一端连接所述第二电感的另一端；
一第五电阻，所述第五电阻的一端连接所述第五电感的另一端；
一第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述第三电阻的另一端；
一第六电感，所述第六电感的一端连接所述第六电阻的另一端，所述第六电感的另一端连接所述第四电阻的另一端；
一第七电阻，所述第七电阻的一端分别连接所述第六电感的另一端和所述第四电阻的另一端；
一第七电感，所述第七电感的一端连接所述第七电阻的另一端，所述第七电感的另一端连接所述第五电阻的另一端；
一第八电感，所述第八电感的一端分别连接所述第三电阻的另一端和所述第六电阻的一端；
一第八电阻，所述第八电阻的一端连接所述第八电感的另一端，所述第八电阻的另一端接地；
一第九电感，所述第九电感的一端分别连接所述第六电感的另一端和所述第七电阻的一端；
一第九电阻，所述第九电阻的一端连接所述第九电感的另一端；
一第十电感，所述第十电感的一端分别连接所述第七电感的另一端和所述第五电阻的另一端；
一第十电阻，所述第十电阻的一端连接所述第十电感的另一端；
一第十一电阻，所述第十一电阻的一端连接所述第八电阻的另一端；
一第十一电感，所述第十一电感的一端连接所述第十一电阻的另一端，所述第十一电感的另一端连接所述第九电阻的另一端；
一第十二电阻，所述第十二电阻的一端分别连接所述第十一电感的另一端和所述第九电阻的另一端；
一第十二电感，所述第十二电感的一端连接所述第十二电阻的另一端，所述第十二电感的另一端连接所述第十电阻的另一端。
6.根据权利要求1所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，所述供电电路包括：
一H桥控制单元(5)，所述H桥控制单元(5)的输入端连接所述外部电源；
一第十三电阻，所述第十三电阻的一端连接所述H桥控制单元(5)的输出端；
一第十三电感，所述第十三电感的一端连接所述第十三电阻的另一端，所述第十三电感的另一端连接所述航空电机的第一绕组；
一第十四电阻，所述第十四电阻的一端连接所述H桥控制单元(5)的输出端；
一第十四电感，所述第十四电感的一端连接所述第十四电阻的另一端，所述第十四电感的另一端连接所述航空电机的第二绕组；
一第十五电阻，所述第十五电阻的一端连接所述H桥控制单元(5)的输出端；
一第十五电感，所述第十五电感的一端连接所述第十五电阻的另一端，所述第十五电感的另一端连接所述航空电机的第三绕组。
7.根据权利要求1所述的绝缘失效检测和定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，分别检测得到故障点等势线四个对角上的点电压，根据四个所述点电压两两处理得到对应的压降比值，根据各所述压降比值与预先配置的一故障点比值表进行对照获得对应的所述绝缘失效位置。
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| CN202310425327.2A CN116593833A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法 |
Publications (1)
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| CN116593833A true CN116593833A (zh) | 2023-08-15 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310425327.2A Pending CN116593833A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种航空电机的绝缘失效检测和定位方法 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-04-20 CN CN202310425327.2A patent/CN116593833A/zh active Pending
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