RU226102U1 - Electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor - Google Patents
Electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU226102U1 RU226102U1 RU2024101452U RU2024101452U RU226102U1 RU 226102 U1 RU226102 U1 RU 226102U1 RU 2024101452 U RU2024101452 U RU 2024101452U RU 2024101452 U RU2024101452 U RU 2024101452U RU 226102 U1 RU226102 U1 RU 226102U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- processing unit
- information processing
- measuring
- Prior art date
Links
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и диагностике электродвигателей. Устройство может быть использовано при диагностике технического состояния электродвигателей, входящих в состав различного оборудования. Электронное устройство для измерения диагностических параметров электродвигателя содержит корпус с установленными в нем: блоком обработки информации, датчиками температуры и вибрации, соединенными с блоком обработки информации через промежуточные измерительные преобразователи температуры и вибрации; датчиком электромагнитного поля, соединенным с блоком обработки информации через измерительную цепь, состоящую из фильтра и усилителя сигнала, и интерфейсным модулем; причем выход датчика температуры подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя температуры, выход которого подключен к третьему входу блока обработки информации; выход датчика вибрации подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя вибрации, выход которого подключен ко второму входу блока обработки информации; выход датчика электромагнитного поля подключен к входу фильтра, выход которого подключен к входу усилителя сигнала; выход усилителя сигнала подключен к первому входу блока обработки информации; интерфейсный модуль подключен к четвертому входу и первому выходу блока обработки информации. Технический результат заключается в расширении возможностей диагностики электродвигателей за счет одновременного измерения нескольких физических величин. 1 ил. The utility model relates to measuring technology and diagnostics of electric motors. The device can be used to diagnose the technical condition of electric motors included in various equipment. An electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor contains a housing with installed in it: an information processing unit, temperature and vibration sensors connected to the information processing unit through intermediate temperature and vibration measuring transducers; an electromagnetic field sensor connected to an information processing unit through a measuring circuit consisting of a filter and a signal amplifier, and an interface module; wherein the output of the temperature sensor is connected to the input of the intermediate temperature measuring transducer, the output of which is connected to the third input of the information processing unit; the output of the vibration sensor is connected to the input of an intermediate vibration measuring transducer, the output of which is connected to the second input of the information processing unit; the output of the electromagnetic field sensor is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the input of the signal amplifier; the output of the signal amplifier is connected to the first input of the information processing unit; The interface module is connected to the fourth input and first output of the information processing unit. The technical result consists in expanding the diagnostic capabilities of electric motors due to the simultaneous measurement of several physical quantities. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и диагностике электродвигателей. Устройство может быть использовано при диагностике технического состояния электродвигателей, входящих в состав различного оборудования.The utility model relates to measuring technology and diagnostics of electric motors. The device can be used to diagnose the technical condition of electric motors included in various equipment.
Электродвигатели широко используются в составе промышленного оборудования и на транспорте. Неожиданный выход их из строя может привести к авариям. Для предотвращения подобных ситуаций необходимо проведение периодической диагностики технического состояния электродвигателей без остановки работы оборудования и других объектов, в состав которых они входят.Electric motors are widely used in industrial equipment and transport. Their unexpected failure can lead to accidents. To prevent such situations, it is necessary to carry out periodic diagnostics of the technical condition of electric motors without stopping the operation of equipment and other objects that they are part of.
Из существующего уровня техники известен СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ (RU 2716172 C2 опубл. 06.03.2020.). Устройство для диагностики, используемое для реализации данного способа содержит датчики для снятия характеристик и ЭВМ, наличие выходного сигнала трех видов, для измерения параметров внешнего магнитного поля рассеяния, угловой скорости и вибрации, причем выходы всех датчиков соединены с измерительным блоком, обеспечивающим сбор данных и передачу на ЭВМ.From the existing level of technology there is a known METHOD FOR DIAGNOSTICS OF INDUCTION ELECTRIC MOTORS WITH A SQUARE ROTOR (RU 2716172 C2 publ. 03/06/2020). The diagnostic device used to implement this method contains sensors for taking characteristics and a computer, the presence of an output signal of three types, for measuring the parameters of the external magnetic stray field, angular velocity and vibration, and the outputs of all sensors are connected to a measuring unit that provides data collection and transmission on a computer.
Недостатком данного технического решения является то, что для установки датчика угловой скорости требуется внесение изменений в конструкцию оборудования, на котором установлен диагностируемый электродвигатель.The disadvantage of this technical solution is that installing an angular velocity sensor requires changes to the design of the equipment on which the electric motor being diagnosed is installed.
Прототипом к заявленному техническому решению является патент СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (RU 193341 U1 опубл. 24.10.2019). Система управления и диагностики электродвигателя содержит блок датчиков токов и напряжений обмоток электродвигателя, блок датчиков температуры электродвигателя, блок датчиков вибрации и температур корпуса и подшипников электродвигателя, при этом выходы датчиков подключены через блок обработки сигналов датчиков первичных величин, содержащий блоки аналого-цифровых преобразователей и блоки прямого преобразования Фурье, к блоку автономной оценки технического состояния, содержащего нейронную сеть, и дополнительно содержит: датчик углового положения вала электродвигателя, блок оценки углового положения вала электродвигателя, блок формирования сигналов управления, блок усиления; датчик углового положения вала и блок датчиков токов и напряжений обмоток электродвигателя подключены к блоку оценки углового положения вала электродвигателя; блок оценки углового положения вала электродвигателя подключен к блоку формирования сигналов управления; блок автономной оценки технического состояния подключен к блоку формирования сигналов управления; блок формирования сигналов управления подключен к электродвигателю через блок усиления.The prototype for the claimed technical solution is the patent CONTROL AND DIAGNOSTICS SYSTEM OF AN ELECTRIC MOTOR (RU 193341 U1 publ. October 24, 2019). The electric motor control and diagnostic system contains a block of current and voltage sensors of the electric motor windings, a block of electric motor temperature sensors, a block of vibration and temperature sensors of the motor housing and bearings, while the sensor outputs are connected through a signal processing block of primary quantity sensors, containing blocks of analog-to-digital converters and blocks direct Fourier transform to a block for autonomous assessment of technical condition, containing a neural network, and additionally contains: an angular position sensor of the electric motor shaft, a block for assessing the angular position of the electric motor shaft, a control signal generation block, an amplification block; the shaft angular position sensor and the block of current and voltage sensors of the electric motor windings are connected to the block for assessing the angular position of the electric motor shaft; the block for estimating the angular position of the electric motor shaft is connected to the block for generating control signals; the autonomous technical condition assessment unit is connected to the control signal generation unit; The control signal generation unit is connected to the electric motor through an amplification unit.
Недостатком данного технического решения является то, что для установки датчиков токов и напряжений обмоток электродвигателя требуется внесение изменений в конструкцию оборудования, на котором установлен диагностируемый электродвигатель, а в некоторых случаях может потребоваться внесение изменений и в конструкцию электродвигателя. Также внесение изменений в конструкцию оборудования требуется для установки датчика углового положения вала электродвигателя.The disadvantage of this technical solution is that installing current and voltage sensors of the electric motor windings requires changes to the design of the equipment on which the electric motor being diagnosed is installed, and in some cases it may be necessary to make changes to the design of the electric motor. Also, changes to the design of the equipment are required to install an angular position sensor for the electric motor shaft.
Задача предлагаемой полезной модели - расширение возможностей диагностики электродвигателей по сравнению с решениями, основанными на анализе одной физической величины, за счет одновременного измерения нескольких физических величин при сохранении простоты конструкции измерительного устройства и обеспечении возможности диагностики без остановки технологического процесса, а также без внесения изменений в конструкцию электродвигателя и оборудования, на котором он установлен.The objective of the proposed utility model is to expand the diagnostic capabilities of electric motors in comparison with solutions based on the analysis of one physical quantity, due to the simultaneous measurement of several physical quantities while maintaining the simplicity of the design of the measuring device and providing the possibility of diagnostics without stopping the technological process, as well as without making changes to the design electric motor and the equipment on which it is installed.
Указанная задача решается тем, что электронное устройство для измерения диагностических параметров электродвигателя содержит корпус с установленными в нем: блоком обработки информации, датчиками температуры и вибрации, соединенными с блоком обработки информации через промежуточные измерительные преобразователи температуры и вибрации; датчиком электромагнитного поля, соединенным с блоком обработки информации через измерительную цепь, состоящую из фильтра и усилителя сигнала, и интерфейсным модулем; причем выход датчика температуры подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя температуры, выход которого подключен к третьему входу блока обработки информации; выход датчика вибрации подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя вибрации, выход которого подключен ко второму входу блока обработки информации; выход датчика электромагнитного поля подключен к входу фильтра, выход которого подключен к входу усилителя сигнала; выход усилителя сигнала подключен к первому входу блока обработки информации; интерфейсный модуль подключен к четвертому входу и первому выходу блока обработки информации.This problem is solved in that an electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor contains a housing with installed in it: an information processing unit, temperature and vibration sensors connected to the information processing unit through intermediate temperature and vibration measuring transducers; an electromagnetic field sensor connected to an information processing unit through a measuring circuit consisting of a filter and a signal amplifier, and an interface module; wherein the output of the temperature sensor is connected to the input of the intermediate temperature measuring transducer, the output of which is connected to the third input of the information processing unit; the output of the vibration sensor is connected to the input of an intermediate vibration measuring transducer, the output of which is connected to the second input of the information processing unit; the output of the electromagnetic field sensor is connected to the input of the filter, the output of which is connected to the input of the signal amplifier; the output of the signal amplifier is connected to the first input of the information processing unit; The interface module is connected to the fourth input and first output of the information processing unit.
Сущность технического решения поясняется иллюстрацией на фигуре.The essence of the technical solution is illustrated by the illustration in the figure.
Электронное устройство для измерения диагностических параметров электродвигателя состоит из корпуса 10, в котором установлен блок обработки информации 8 с аналого-цифровым преобразователем, входящим в его состав, терморезистивный датчик температуры 1, промежуточный измерительный преобразователь температуры 2, датчик вибрации 3, промежуточный измерительный преобразователь вибрации 4, индукционный датчик электромагнитного поля 5, измерительная цепь, состоящая из фильтра 6 и усилителя сигнала 7, интерфейсный модуль 9.An electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor consists of a housing 10, in which an information processing unit 8 is installed with an analog-to-digital converter included in it, a thermistor temperature sensor 1, an intermediate temperature measuring transducer 2, a vibration sensor 3, an intermediate vibration measuring transducer 4 , inductive electromagnetic field sensor 5, measuring circuit consisting of a filter 6 and a signal amplifier 7, interface module 9.
Выход датчика температуры 1 подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя температуры 2, выход которого подключен к третьему входу IN3 блока обработки информации 8. Выход датчика вибрации 3 подключен к входу промежуточного измерительного преобразователя вибрации 4, выход которого подключен ко второму входу IN2 блока обработки информации 8. Выход датчика электромагнитного поля 5 подключен к входу фильтра 6, выход которого подключен к входу усилителя сигнала 7. Выход усилителя сигнала 7 подключен к первому входу IN1 блока обработки информации 8. Интерфейсный модуль 9 подключен к четвертому входу IN4 и первому выходу OUT1 блока обработки информации 8.The output of temperature sensor 1 is connected to the input of the intermediate temperature measuring transducer 2, the output of which is connected to the third input IN3 of the information processing unit 8. The output of the vibration sensor 3 is connected to the input of the intermediate vibration measuring transducer 4, the output of which is connected to the second input IN2 of the information processing unit 8. The output of the electromagnetic field sensor 5 is connected to the input of the filter 6, the output of which is connected to the input of the signal amplifier 7. The output of the signal amplifier 7 is connected to the first input IN1 of the information processing unit 8. The interface module 9 is connected to the fourth input IN4 and the first output OUT1 of the information processing unit 8 .
В процессе измерения диагностических параметров корпус предлагаемого измерительного устройства со стороны расположения в нем датчиков 1,3,5 прикладывают к корпусу работающего электродвигателя. В течение 10-15 секунд при помощи указанных датчиков выполняются измерения мгновенных значений температуры и вибрации корпуса электродвигателя, а также создаваемого электродвигателем электромагнитного поля. Промежуточные измерительные преобразователи 2 и 4 преобразуют сигналы с датчиков 1 и 3 в цифровой вид. Измерительная цепь, состоящая из фильтра 6 и усилителя сигнала 7, обеспечивает подавление шумов и усиление полезного сигнала. Выходной сигнал измерительной цепи преобразуется в цифровой вид аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав блока обработки информации 8. Блок обработки информации 8 производит обработку результатов измерений методами спектрального анализа, в результате чего формируется набор данных, характеризующих состояние электродвигателя. Сформированные данные записываются в энергонезависимую память блока обработки информации 8 и могут быть переданы на ЭВМ через интерфейсный модуль 9.In the process of measuring diagnostic parameters, the body of the proposed measuring device from the side where sensors 1,3,5 are located in it is applied to the body of a running electric motor. Within 10-15 seconds, using these sensors, instantaneous temperature and vibration values of the electric motor housing are measured, as well as the electromagnetic field created by the electric motor. Intermediate measuring converters 2 and 4 convert signals from sensors 1 and 3 into digital form. The measuring circuit, consisting of a filter 6 and a signal amplifier 7, provides noise suppression and amplification of the useful signal. The output signal of the measuring circuit is converted into digital form by an analog-to-digital converter, which is part of the information processing unit 8. The information processing unit 8 processes the measurement results using spectral analysis methods, resulting in the formation of a set of data characterizing the state of the electric motor. The generated data is recorded in the non-volatile memory of the information processing unit 8 and can be transferred to the computer via the interface module 9.
Электронное устройство для измерения диагностических параметров электродвигателя по сравнению с аналогом имеет более простую конструкцию, при его применении не требуется остановка работы электродвигателя или вмешательство в конструкцию электродвигателя и оборудования, в состав которого электродвигатель входит.An electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor has a simpler design compared to its analogue; its use does not require stopping the operation of the electric motor or interfering with the design of the electric motor and the equipment that includes the electric motor.
Таким образом, получен технический результат, а именно, расширена возможность диагностики электродвигателей за счет одновременного измерения нескольких физических величин при сохранении простоты конструкции измерительного устройства и обеспечении возможности диагностики без остановки технологического процесса, а также без внесения изменений в конструкцию электродвигателя и оборудования, на котором он установлен.Thus, a technical result has been obtained, namely, the ability to diagnose electric motors has been expanded due to the simultaneous measurement of several physical quantities while maintaining the simplicity of the design of the measuring device and providing the possibility of diagnostics without stopping the technological process, as well as without making changes to the design of the electric motor and the equipment on which it is used. installed.
Блок обработки информации 8 выполняется в виде печатной платы, содержащей микроконтроллер, например, микроконтроллер серии STM32F2xx, а также элементы, обеспечивающие его работу, такие как цепи питания, генератор тактовой частоты. Для измерения вибрации и температуры целесообразно использовать цифровые датчики, выполненные в виде интегральных микросхем, включающих датчик и промежуточный измерительный преобразователь. Датчик электромагнитного поля 5 представляет собой катушку индуктивности. Измерительная цепь, состоящая из фильтра 6 и усилителя сигнала 7, и интерфейсный модуль 9 могут быть выполнены на одной печатной плате с блоком обработки информации 8 или на отдельных печатных платах.The information processing unit 8 is made in the form of a printed circuit board containing a microcontroller, for example, a microcontroller of the STM32F2xx series, as well as elements that ensure its operation, such as power circuits and a clock generator. To measure vibration and temperature, it is advisable to use digital sensors made in the form of integrated circuits, including a sensor and an intermediate measuring transducer. The electromagnetic field sensor 5 is an inductor. The measuring circuit, consisting of a filter 6 and a signal amplifier 7, and an interface module 9 can be made on the same printed circuit board with the information processing unit 8 or on separate printed circuit boards.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU226102U1 true RU226102U1 (en) | 2024-05-21 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5952803A (en) * | 1996-08-22 | 1999-09-14 | Csi Technology, Inc. | Structural enclosure for machine sensors |
| CN205156949U (en) * | 2015-12-02 | 2016-04-13 | 新疆大学 | Aerogenerator fault detection device |
| CN205992042U (en) * | 2016-07-22 | 2017-03-01 | Abb 瑞士有限公司 | For monitoring the state monitoring apparatus of motor |
| DE202017100915U1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-07-03 | Abb Schweiz Ag | Condition monitoring device for monitoring an electric machine |
| RU2641318C1 (en) * | 2016-08-01 | 2018-01-17 | Дмитрий Николаевич Семенов | Method of diagnosing generalized technical condition of electric motor |
| RU193341U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова) | Motor control and diagnostic system |
| RU2716172C2 (en) * | 2018-03-14 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Diagnostics method of asynchronized synchronous motor with squirrel cage rotor |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5952803A (en) * | 1996-08-22 | 1999-09-14 | Csi Technology, Inc. | Structural enclosure for machine sensors |
| CN205156949U (en) * | 2015-12-02 | 2016-04-13 | 新疆大学 | Aerogenerator fault detection device |
| CN205992042U (en) * | 2016-07-22 | 2017-03-01 | Abb 瑞士有限公司 | For monitoring the state monitoring apparatus of motor |
| RU2641318C1 (en) * | 2016-08-01 | 2018-01-17 | Дмитрий Николаевич Семенов | Method of diagnosing generalized technical condition of electric motor |
| DE202017100915U1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-07-03 | Abb Schweiz Ag | Condition monitoring device for monitoring an electric machine |
| RU2716172C2 (en) * | 2018-03-14 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Diagnostics method of asynchronized synchronous motor with squirrel cage rotor |
| RU193341U1 (en) * | 2019-02-04 | 2019-10-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова) | Motor control and diagnostic system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109073713B (en) | Apparatus, system, and method for measuring internal impedance of a test battery using frequency response | |
| Glowacz | DC motor fault analysis with the use of acoustic signals, Coiflet wavelet transform, and K-nearest neighbor classifier | |
| Irhoumah et al. | Detection of the stator winding inter-turn faults in asynchronous and synchronous machines through the correlation between harmonics of the voltage of two magnetic flux sensors | |
| US11521435B2 (en) | Method and device for diagnosing problematic noise source based on big data information | |
| Kechida et al. | Approach signal for rotor fault detection in induction motors | |
| Faiz et al. | Eccentricity fault diagnosis indices for permanent magnet machines: state‐of‐the‐art | |
| CN107218955B (en) | Field device and detector | |
| RU226102U1 (en) | Electronic device for measuring diagnostic parameters of an electric motor | |
| CN115015756A (en) | Fault diagnosis method for fine-crushing fused new material mixer | |
| CN112433176A (en) | Power electronic converter fault diagnosis system and method | |
| JP3333494B2 (en) | Device abnormality diagnosis method | |
| Kompella et al. | Robustification of fault detection algorithm in a three‐phase induction motor using MCSA for various single and multiple faults | |
| CN112052712B (en) | Power equipment state monitoring and fault identification method and system | |
| Costa et al. | Improving the signal data acquisition in condition monitoring of electrical machines | |
| CN114061947B (en) | Sparse time-frequency analysis-based variable-rotation-speed fault diagnosis method and system for gearbox | |
| Lucas et al. | A novel approach applied to transient short-circuit diagnosis in TIMs by piezoelectric sensors, PCA, and wavelet transform | |
| Irfan et al. | An automated feature extraction algorithm for diagnosis of gear faults | |
| CN115859210A (en) | Intelligent detection method and system for shutdown tail tone of equipment with motor | |
| CN114838924A (en) | Structural damping ratio identification method based on wind-induced vibration non-stationary response | |
| Awada et al. | Motor fault detection using sound signature and wavelet transform | |
| Shome et al. | FPGA based signal prefiltering system for vibration analysis of induction motor failure detection | |
| RU2700724C1 (en) | Diagnostic device of electric motor of technical system for its reliability | |
| CN113516023A (en) | Equipment vibration abnormality diagnosis method and system | |
| Zhang et al. | Bearing fault detection of induction motors using detection coils and lssvm | |
| Majdi et al. | Analysis Of Fault Diagnosis Of Dc Motors By Power Consumption Pattern Recognition |