專利名稱：為檢測同步機(jī)的磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差而處理信號(hào)的方法和設(shè)備的制作方法
于此引用2004年2月25日在瑞士提交的申請?zhí)朠CT/CH2004/000101的內(nèi)容以作參考。
本發(fā)明涉及一種用于處理由設(shè)置在同步機(jī)上的測量匝提供的感應(yīng)電壓信號(hào)的方法，并涉及一種相關(guān)設(shè)備，所述方法和設(shè)備使得有可能檢測和測量所述同步機(jī)的磁路中定子和轉(zhuǎn)子誤差。
在具有凸極(salient pole)的同步機(jī)中(其具有大量的極)，氣隙(也就是轉(zhuǎn)子和定子之間的空間)相對(duì)于機(jī)器的轉(zhuǎn)子的外徑來說是極小的。為此，實(shí)際上不可以確保定子中的轉(zhuǎn)子的理想居中。
此外，定子具有空心圓筒的整體形狀，其壁的厚度相比于轉(zhuǎn)子直徑來說非常小，并且在多個(gè)固定點(diǎn)處被固定至機(jī)器的支架。因此，定子表示機(jī)器的最小的機(jī)械結(jié)構(gòu)；因此容易遭受變形。
盡管有動(dòng)態(tài)平衡措施，但是具有非常大的直徑的轉(zhuǎn)子可能具有殘余的不平衡。此外，所述轉(zhuǎn)子包括大量的極，其中每一極都具有場線圈。在機(jī)器使用了一段時(shí)間之后，這些場線圈中的一個(gè)或多個(gè)存在部分短路的危險(xiǎn)。
前面提到的在磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差導(dǎo)致每一極之下的感應(yīng)的不均勻分布，因此產(chǎn)生會(huì)達(dá)到幾百噸的相當(dāng)大的磁力，并在某些情況下會(huì)導(dǎo)致吸住定子中的轉(zhuǎn)子，從而導(dǎo)致對(duì)機(jī)器的相當(dāng)大的損害。
為了控制這些誤差，大多現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備使用電容性傳感器以在定子的內(nèi)緣上的幾個(gè)位置處測量機(jī)器的氣隙。這些設(shè)備具有兩個(gè)主要缺陷-為了確保氣隙測量的優(yōu)良可靠性，所述電容性傳感器相對(duì)復(fù)雜和昂貴，-假定實(shí)際單向吸引力也取決于機(jī)器的各種繞組中感應(yīng)的電流，則僅測量機(jī)械的氣隙不能提供關(guān)于實(shí)際單向吸引力的任何指示。
在“Electrical Engineering Vol.78；No.1；Dec.1994；pp.29-31；byM.W.Janssen”中出版的“Luftspaltüberwachung von Vollpol-synchrongeneratoren unter Berücksichtigung parallelerWicklungszweige”中，作者提出為了捕獲氣隙中的通量而使用放置在機(jī)器的定子處的測量匝，以便研究由于阻尼繞組以及電樞繞組的并聯(lián)支路引起的阻尼因數(shù)。該研究局限于確定所述阻尼因數(shù)，并且沒有提出確定偏心率的實(shí)際值的任何方案，也沒有提出確定起因于此的未補(bǔ)償?shù)奈?yīng)的任何方案。
因此，本發(fā)明的第一目的是提出一種用于處理在機(jī)器上測量的信號(hào)的改進(jìn)的方法，使得可能確定磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差的類型和值。
本發(fā)明的另一目的是提出一種用于連續(xù)監(jiān)控和處理在機(jī)器上測量的信號(hào)的改進(jìn)的設(shè)備，使得可能確定磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差的類型和值。
通過如權(quán)利要求1所述的方法和如權(quán)利要求11所述的設(shè)備實(shí)現(xiàn)這些目的，并且在各從屬權(quán)利要求中描述各特定實(shí)施例。
下面說明依據(jù)本發(fā)明的方法和依據(jù)本發(fā)明的相關(guān)設(shè)備的一個(gè)特定實(shí)施例，其中參照包括下面各圖的附圖來給出所述說明，其中

圖1是具有凸極的傳統(tǒng)同步機(jī)的橫截面圖；圖2示出了由沒有誤差的理想機(jī)器的氣隙中的場繞組產(chǎn)生的感應(yīng)的分布；圖3示出了在靜態(tài)偏心率的情況下、轉(zhuǎn)子關(guān)于定子的相對(duì)位置；圖4示出了在動(dòng)態(tài)偏心率的情況下、轉(zhuǎn)子關(guān)于定子的相對(duì)位置；圖5示出了具有變形的定子的機(jī)器；圖6示出了測量匝的定位的例子；圖7示出了在三個(gè)測量匝的端子處測量的信號(hào)；圖8示出了依據(jù)本發(fā)明的方法的各步驟的進(jìn)程；圖9示出了濾波之后的輸出信號(hào)；圖10示出了包絡(luò)提取之后的輸出信號(hào)；圖11示出了作為所述匝的角位置αsi的函數(shù)的包絡(luò)的平均值eim；圖12示出了在諧波分析裝置的輸出端處的時(shí)間頻譜；圖13示出了在諧波分析裝置的輸出端處的空間頻譜；以及圖14示出了依據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)測量同步機(jī)的設(shè)備的框圖。
圖1是具有凸極的傳統(tǒng)同步機(jī)的橫截面圖，其由包括被凹槽(recess)101分開的多個(gè)齒100的定子10和安裝有場繞組12的轉(zhuǎn)子11構(gòu)成。定子繞組(未在該圖中示出)被裝在凹槽101中。
當(dāng)機(jī)器沒有任何誤差、并且理想地居中時(shí)，可以通過傅里葉級(jí)數(shù)表示如在圖2中示出的空機(jī)器的氣隙中的感應(yīng)Bi(αr)=ΣυBmaxυsin(υαr+φBv)---[1]]]>其中νBmaxv階諧波的幅度νφB v階諧波的相位αr 涉及轉(zhuǎn)子的全集中的幾何角度。
可以看出，除了v階基波＝p(p是機(jī)器的極對(duì)的數(shù)量)，由于定子的凹槽和轉(zhuǎn)子的極的凸起，感應(yīng)曲線具有高階諧波。
當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定的角速度Ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，可將氣隙中的感應(yīng)作為涉及定子的全集中的角度αs的函數(shù)寫成Bi(αs)=ΣυBmaxυsin(υ(αs-Ωt)+φBv)---[2]]]>不管前面提到的磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差是機(jī)械的(比如偏心率或變形)還是電氣的(比如場線圈中的一個(gè)或多個(gè)絕緣誤差)，這些誤差引起每一極之下的感應(yīng)的不均勻分布，從而產(chǎn)生可以達(dá)到幾百噸的相當(dāng)大的磁力，并在某些情況下會(huì)導(dǎo)致吸住定子中的轉(zhuǎn)子，從而導(dǎo)致對(duì)機(jī)器的相當(dāng)大的損害。
圖3和4示出了轉(zhuǎn)子關(guān)于定子的不良居中的效應(yīng)，其中假定轉(zhuǎn)子和定子不變形。
圖3示出了在靜態(tài)偏心率的情況下、轉(zhuǎn)子11關(guān)于定子10的相對(duì)位置。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)中心(即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸110)相對(duì)于幾何中心(即定子的縱軸102)是固定的。
圖4示出了在動(dòng)態(tài)偏心率的情況下、轉(zhuǎn)子11關(guān)于定子10的相對(duì)位置。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)中心(即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸110)圍繞幾何中心旋轉(zhuǎn)，即圍繞定子的縱軸102旋轉(zhuǎn)。
需要注意，通常存在由靜態(tài)偏心率和動(dòng)態(tài)偏心率的并置引起的組合偏心率。
圖5示出了變形的定子的例子。在該例子中，定子具有實(shí)質(zhì)上是三角形的形狀，所述三角形具有圓形的邊和角。一般地，變形的定子可以具有橢圓的形狀或具有n個(gè)邊的圓形多邊形的形狀。
可以看出，在圖3至5中示出的例子中，機(jī)器的氣隙不是恒定的，而是作為角度αs的函數(shù)和時(shí)間的函數(shù)變化。依據(jù)將在下面說明的定律，該變化引起對(duì)氣隙中的感應(yīng)的調(diào)制。
在其中膛(bore)(即定子)是變形的、并且其中轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心能夠關(guān)于定子運(yùn)動(dòng)的一般情況下，氣隙中的感應(yīng)滿足下面的等式B(αs)＝Bi(αs).Λa(αs).Λr.(αs)[3]其中Bi(αs)=ΣυBmaxυsin(υ(αs-Ωt)+φBv)---[2]]]>理想機(jī)器(沒有磁路中的誤差并且具有理想地居中的轉(zhuǎn)子的機(jī)器)的氣隙的感應(yīng)，Λa(αs)=1+ΣηΛamaxηsin(ηαs+φΛoη)---[4]]]>表示涉及定子的誤差(例如膛的變形、靜態(tài)偏心率)的函數(shù)其中ηΛa max涉及定子的誤差諧波的幅度ηΦΛa涉及定子的誤差諧波的相位η 涉及定子的誤差諧波的階Λr(αs)=1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αs-Ωt)+φΛrκ)---[5]]]>表示涉及轉(zhuǎn)子的誤差(例如動(dòng)態(tài)偏心率、場繞組的線圈的部分短路)的函數(shù)其中κΛr max涉及轉(zhuǎn)子的誤差諧波的幅度κΦΛ涉及轉(zhuǎn)子的誤差諧波的相位
κ 涉及轉(zhuǎn)子的誤差諧波的階。
通過在[3]中替換[2]、[4]和[5]，可以獲得下面的等式B(αs)=[ΣυBmaxυsin(υ(αs-Ωt)+φBv)]]]>[1+ΣηΛamaxηsin(ηαs+φΛaη)][1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αs-Ωt)+φΛsκ)]---[6]]]>如圖6所示，通過安裝沿著定子的周圍分布的多個(gè)單獨(dú)的測量匝或回路可以捕獲氣隙中的感應(yīng)的圖像，通過連續(xù)地進(jìn)入機(jī)器的氣隙和進(jìn)入通風(fēng)槽(ventilation slot)，這些單獨(dú)的匝中的每一個(gè)都圍繞定子的磁軛的一部分。
所述圖示出了包括被凹槽101分開的多個(gè)齒100的定子10的一部分。在定子的長度上，存在多個(gè)通風(fēng)槽102，其可以釋放在機(jī)器的操作過程中產(chǎn)生的熱量。如上面提到的那樣，已經(jīng)在定子的所述部分上安裝了測量回路2，該測量回路2在這種情況下包括單個(gè)匝20。圍繞定子的周圍規(guī)則地設(shè)置如上面的多個(gè)測量回路2。假定所述測量包括測量感應(yīng)的電壓u(據(jù)說所述電壓是在測量位置處的感應(yīng)B(αs)的圖像)，也可以設(shè)想測量回路2的其它設(shè)置，例如所述回路圍繞一個(gè)或多個(gè)齒100。在這種情況下，被測的感應(yīng)電壓將保持為該位置處的氣隙中的感應(yīng)的圖像，并將與下面的等式或關(guān)系式只相差一個(gè)恒定系數(shù)。
如果如圖6所示的設(shè)置是下面的情況，其中回路2包括單個(gè)測量匝并如圖所示地被設(shè)置，則所述匝的端子處的感應(yīng)電壓u是u＝B(αs).V.L[7]其中B(αs).匝的位置處的氣隙中的感應(yīng)V 氣隙處的轉(zhuǎn)子切向速度，該速度在正常條件下操作的同步機(jī)中是恒定的L 匝的軸向長度。
在這些條件下，匝的端子處的感應(yīng)電壓u直接是氣隙中的感應(yīng)的圖像。
通過在[7]中替換B(αs)的表達(dá)式[6]，可以獲得下面的等式
u(αs)=V.L.[ΣυBmaxυsin(υ(αs-Ωt)+φBv)]]]>[1+ΣηΛamaxηsin(ηαs+φΛaη)][1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αs-Ωt)+φΛrκ)]---[8]]]>如果αsi是定子的周圍上的匝i的角位置，則通過下面的等式給出所述匝的端子處的感應(yīng)電壓u(αsi)=V.L.[ΣυBmaxυsin(υ(αsi-Ωt)+φBv)]]]>[1+ΣηΛamaxηsin(ηαsi+φΛaη)][1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αsi-Ωt)+φΛrκ)]---[9]]]>圖7示出了在展現(xiàn)出混合偏心率和非變形定子的特定情況的機(jī)器的定子的周圍上的三個(gè)不同位置處放置的三個(gè)測量匝的端子處的感應(yīng)電壓u1、u2和u3的例子。
測量匝的端子處的感應(yīng)電壓信號(hào)的處理使得有可能推導(dǎo)出作為角度αs和時(shí)間的函數(shù)的機(jī)器的氣隙中的變化。
為了能夠被處理，首先將信號(hào)ui(即u1、u2和u3)發(fā)送至濾波裝置30，所述濾波裝置形成在圖8中示出的處理裝置3的一部分。這些濾波裝置30具有消除其頻率大于通過下面的等式限定的基頻fn的頻率的諧波分量的功能fn＝p.Ω/2π[10]p機(jī)器的極對(duì)的數(shù)量圖9示出了濾波裝置30的輸出端處的信號(hào)uf1、uf2和uf3。假定是理想的濾波，也就是說消除了具有大于fn的頻率的諧波分量，則通過下面的等式給出濾波裝置的輸出端處的信號(hào)ufi=V.L.[1+ΣηΛamaxηsin(ηαsi+φΛaη)]]]>[Bmaxpsin(p(αsi-Ωt)+φBp)][1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αsi-Ωt)+φΛrκ)]---[11]]]>將經(jīng)濾波的信號(hào)uf1、uf2和uf3發(fā)送至在圖8中示出的包絡(luò)提取裝置31。
包絡(luò)提取裝置31的輸出端處的信號(hào)ei以下面的形式出現(xiàn)
ei=2.V.L.Bmaxp·[1+ΣηΛamaxηsin(ηαsi+φΛaη)]]]>[1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αsi-Ωt)+φΛrκ)]---[12]]]>圖10示出了表示包絡(luò)提取裝置31的輸出端處的信號(hào)uf1的包絡(luò)的信號(hào)ei。
從等式[12]，可以看出對(duì)于給定的值αsi，ei僅取決于時(shí)間。
在機(jī)器的一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期上計(jì)算的這些信號(hào)的時(shí)間平均值eim等于eim=1Tmec∫0Tmeceidt]]>=2.V.L.Bmaxp·[1+ΣηΛamaxηsin(ηαs+φΛaη)]---13]]]>其中Tmec＝機(jī)器的旋轉(zhuǎn)周期。
設(shè)ems是安裝在機(jī)器的周圍上的全部匝的時(shí)間平均值eim的空間平均值ems=1NspiresΣi=1Nspireseim(αsi)=Bmaxp---[14]]]>其中Nspires＝測量匝的總數(shù)。
因此通過下面的等式確定涉及定子磁路的誤差Λa(αs)=1+ΣηΛamaxηsin(ηαs+φΛaη)]]>=eim/ems---[15]]]>類似地，可以從[12]和[13]推導(dǎo)出涉及轉(zhuǎn)子的誤差Λr(αs)=1+ΣκΛrmaxκsin(κ(αs-Ωt)+φΛrκ)]]>=ei/eim---[16]]]>需要注意，對(duì)于任何測量匝，函數(shù)Λr(αs)是相同的。因此，能夠僅測量該函數(shù)(即僅涉及轉(zhuǎn)子的誤差)的簡化的測量設(shè)備能夠只包括在定子的周圍上的單個(gè)位置處設(shè)置的單個(gè)測量匝或回路。
圖11示出了作為測量匝的角位置的函數(shù)的包絡(luò)的平均值eim。在這里考慮的例子中，機(jī)器具有沿著定子的周圍規(guī)則分布的十個(gè)測量匝。
已知?dú)庀吨械母袘?yīng)的分布，并也已知比如軸向長度La和膛半徑R之類的設(shè)計(jì)值，然后容易從每單位面積的磁壓力σ確定在膛的一部分上或在整個(gè)膛上的機(jī)器的定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力Fσ＝B2/2μ0[17]以及F=La.R.∫α1α2σ.dα---[18]]]>參照圖8，可以看到依據(jù)本發(fā)明的信號(hào)處理方法的全部步驟。將如通過圖7中的例子示出的、來自各測量匝或回路2的感應(yīng)電壓信號(hào)ui單獨(dú)地發(fā)送至濾波裝置30，所述濾波裝置抑制那些具有大于機(jī)器的電頻率的頻率的諧波，以便在輸出端處提供如通過圖9中的例子示出的經(jīng)濾波的信號(hào)ufi。如通過圖10中的例子示出的那樣，然后發(fā)送這些經(jīng)濾波的信號(hào)至包絡(luò)提取裝置31，所述包絡(luò)提取裝置在它們的輸出端處提供對(duì)應(yīng)于經(jīng)濾波的信號(hào)的包絡(luò)的信號(hào)ei。然后將這些信號(hào)發(fā)送至諧波分析裝置32，所述諧波分析裝置能夠依據(jù)表達(dá)式[15]和[16]確定包絡(luò)的平均值，并也能夠確定時(shí)間和空間諧波。
圖12示出了諧波分析裝置32的輸出端處的時(shí)間頻譜的例子。
圖13示出了諧波分析裝置32的輸出端處的空間頻譜的例子。
依據(jù)上面給出的關(guān)系式[1]至[18]，這些結(jié)果使得計(jì)算機(jī)33可能計(jì)算同步機(jī)的誤差的類型和值，并且也能夠計(jì)算從中得到的未補(bǔ)償?shù)膹较虼帕Α?br> 這樣，來自[15]的函數(shù)eim/ems的諧波分析使得可能確定來自定子的誤差，而來自[16]的函數(shù)ei/eim使得可能確定來自轉(zhuǎn)子的誤差。一般地，諧波的階確定誤差的類型，而諧波的幅度確定誤差的幅度。
在分析涉及定子的誤差的情況下，如圖3所示，1階諧波的存在表示轉(zhuǎn)子和定子之間的靜態(tài)偏心率。所述諧波的幅度使得可能計(jì)算與該靜態(tài)偏心率關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的相對(duì)值相應(yīng)的值εs。如通過圖5中的例子示出的那樣，高階諧波的存在表示定子的變形，2階諧波表示通常為橢圓的形狀，而更高階的諧波表示通常具有圓形邊和角的多邊形形狀，諧波的階表示多邊形的邊的數(shù)量；所述諧波的幅度表示所述變形關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的相對(duì)值。
在分析涉及轉(zhuǎn)子的誤差的情況下，如圖2所示，1階諧波的存在表示轉(zhuǎn)子和定子之間的動(dòng)態(tài)偏心率。所述諧波的幅度使得可能計(jì)算與該動(dòng)態(tài)偏心率關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的相對(duì)值相應(yīng)的值εd。
高階諧波的存在表示涉及勵(lì)磁電路的誤差，所述諧波的幅度表示所述誤差關(guān)于氣隙中的平均感應(yīng)的相對(duì)值。
轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的偏心率引起相當(dāng)大的未補(bǔ)償磁力的出現(xiàn)。因此，當(dāng)分析涉及定子的誤差和涉及轉(zhuǎn)子的誤差時(shí)，1階諧波的存在表示轉(zhuǎn)子受到未補(bǔ)償?shù)拇帕?。從關(guān)系式[17]和[18]可以確定所述力的值，其中已知轉(zhuǎn)子的尺寸，并且也已知作為測量位置處的感應(yīng)的圖像的感應(yīng)電壓ui。
通常，對(duì)涉及定子的誤差和涉及轉(zhuǎn)子的誤差的分析揭示出多個(gè)諧波的存在，因此表示機(jī)器上同時(shí)存在幾種類型的誤差。
如上面提到的那樣，這些類型當(dāng)中的一個(gè)或另一個(gè)誤差的存在引起每一極之下的感應(yīng)的不均勻分布，因此產(chǎn)生可以達(dá)到幾百噸的相當(dāng)大的磁力，并在一些情況下會(huì)導(dǎo)致吸住定子中的轉(zhuǎn)子，從而導(dǎo)致對(duì)機(jī)器的相當(dāng)大的損害。因此，對(duì)這些誤差當(dāng)中的一個(gè)或另一個(gè)的檢測會(huì)引起自動(dòng)停止機(jī)器或在操作者的干預(yù)下停止機(jī)器的告警。
圖14示意性地示出了依據(jù)如上面所述的本發(fā)明的、利用用于處理感應(yīng)電壓信號(hào)的方法來連續(xù)監(jiān)控和測量同步機(jī)的磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差的設(shè)備。
該設(shè)備包括測量裝置2(所述測量裝置包括沿著定子的周圍分布的多個(gè)測量匝或回路20)、依據(jù)本發(fā)明的信號(hào)處理裝置4以及將測量結(jié)果發(fā)送至機(jī)器外部的通信裝置5。通過能夠提供必須的電力至所述設(shè)備的電源裝置6對(duì)前面提到的三個(gè)裝置2、4和5提供電力，所述電力可以通過電源電纜來自機(jī)器外部，或通過捕獲所產(chǎn)生的磁通而直接在機(jī)器上獲得。
安裝于機(jī)器之上并如圖14所示的所述設(shè)備的信號(hào)處理裝置4可以包括如圖8所示的模塊30、31、32和33當(dāng)中的一個(gè)或多個(gè)，在發(fā)送裝置5之后，在機(jī)器外部設(shè)置未包括在安裝于機(jī)器之上的所述設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)模塊。
通過能夠產(chǎn)生和發(fā)送告警的裝置(上面提到而沒有在附圖中示出)可以補(bǔ)充所述設(shè)備，所述告警可以用來停止機(jī)器。
在同步機(jī)的每一軸端處安裝如上面所述的兩個(gè)同樣的監(jiān)控設(shè)備使得可能監(jiān)控定子和轉(zhuǎn)子的軸之間的平行性。
權(quán)利要求
1.一種處理來自設(shè)置于同步機(jī)上的至少一個(gè)測量匝的感應(yīng)電壓以捕獲在所述匝的位置處的機(jī)器的氣隙中的感應(yīng)的圖像、從而確定機(jī)器的磁路中的定子和轉(zhuǎn)子誤差的類型和值的方法，其特征在于該方法包括下面的步驟-單獨(dú)地獲取每一匝(20)的端子處的所述感應(yīng)電壓(ui)，并將所述感應(yīng)電壓發(fā)送至濾波裝置(30)，所述濾波裝置能夠消除具有大于機(jī)器的基頻(fn)的頻率的分量，-單獨(dú)地將濾波裝置的輸出信號(hào)(ufi)發(fā)送至包絡(luò)提取裝置(31)，所述包絡(luò)提取裝置能夠提供作為濾波裝置的輸出信號(hào)的包絡(luò)的圖像的輸出信號(hào)(ei)，-將包絡(luò)提取裝置的輸出信號(hào)(ei)發(fā)送至諧波分析裝置(32)，所述諧波分析裝置能夠確定時(shí)間和空間諧波頻譜，并且也能夠確定所述輸出信號(hào)(ei)的時(shí)間平均值(eim)以及所述時(shí)間平均值(eim)的空間平均值(ems)，-將所述時(shí)間和空間諧波頻譜以及所述輸出信號(hào)(ei)和所述時(shí)間和空間平均值發(fā)送至計(jì)算裝置(33)，所述計(jì)算裝置能夠獨(dú)立地確定定子或轉(zhuǎn)子誤差的類型并計(jì)算其相對(duì)值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述計(jì)算裝置進(jìn)一步計(jì)算由于所述誤差引起的磁力(F)的值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述計(jì)算裝置確定所述時(shí)間平均值和空間平均值的比值(eim/ems)，從而確定磁路中的一個(gè)或多個(gè)定子誤差。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述計(jì)算裝置確定包絡(luò)提取裝置的輸出信號(hào)的值和時(shí)間平均值的比值(ei/eim)，從而確定磁路中的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子誤差。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于由所述比值產(chǎn)生的信號(hào)中的基波諧波的存在表示定子和轉(zhuǎn)子的軸之間靜態(tài)偏心率的存在，所述諧波使得可能確定所述偏心率關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的值。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于由所述比值產(chǎn)生的信號(hào)中的2階諧波的存在表示定子的橢圓形變形，所述諧波的幅度使得可能確定所述變形關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的值。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于由所述比值產(chǎn)生的信號(hào)中的2階以上的諧波的存在表示定子的多邊形變形，所述諧波的幅度使得可能確定所述變形關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的值。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于由所述比值產(chǎn)生的信號(hào)中的基波諧波的存在表示轉(zhuǎn)子和定子的軸之間的動(dòng)態(tài)偏心率的存在，所述諧波的幅度使得可能確定所述偏心率關(guān)于機(jī)器的平均氣隙的值。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于由所述比值產(chǎn)生的信號(hào)中的1階以上諧波的存在表示與機(jī)器的勵(lì)磁電路相關(guān)的誤差，所述諧波的幅度使得可能確定所述誤差關(guān)于氣隙中的平均感應(yīng)的相對(duì)值。
10.如前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于對(duì)誤差的檢測產(chǎn)生告警。
11.一種為實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的方法而連續(xù)監(jiān)控同步機(jī)的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括-用于測量感應(yīng)電壓(ui)的裝置，該裝置包括至少一個(gè)測量回路(2)，所述測量回路包括至少一個(gè)測量匝(20)，所述測量匝能夠捕獲在測量回路的位置處的機(jī)器的氣隙中的感應(yīng)的圖像，-濾波裝置(30)，該裝置能夠消除具有大于機(jī)器的基頻(fn)的頻率的分量，-包絡(luò)提取裝置(31)，該裝置能夠提供作為濾波裝置的輸出信號(hào)的包絡(luò)的圖像的輸出信號(hào)(ei)，-諧波分析裝置(32)，該裝置能夠確定所述輸出信號(hào)(ei)的時(shí)間平均值(eim)以及所述時(shí)間平均值(eim)的空間平均值(ems)，-計(jì)算裝置(33)，該裝置能夠獨(dú)立地確定定子或轉(zhuǎn)子誤差的類型并計(jì)算其相對(duì)值。
12.如權(quán)利要求10所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于所述計(jì)算裝置能夠進(jìn)一步計(jì)算由于所述誤差產(chǎn)生的磁力(F)的值。
13.如權(quán)利要求11所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于當(dāng)在機(jī)器上設(shè)置用于測量感應(yīng)電壓(ui)的裝置時(shí)，所述濾波裝置(30)、所述包絡(luò)提取裝置(31)、所述諧波分析裝置(32)以及所述計(jì)算裝置(33)的至少其中之一也安裝于該機(jī)器之上，所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于安裝于機(jī)器上的所述裝置(4)的電源裝置(6)。
14.如權(quán)利要求13所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于所述電源裝置能夠捕獲由機(jī)器產(chǎn)生的感應(yīng)通量，從而提供電力至安裝于機(jī)器上的所述裝置(4)。
15.如權(quán)利要求11至14中的任一權(quán)利要求所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于將未安裝于機(jī)器上的濾波裝置(30)、包絡(luò)提取裝置(31)、諧波分析裝置(32)以及計(jì)算裝置(33)通過發(fā)送裝置(5)與安裝于機(jī)器上的所述裝置(4)連接。
16.如權(quán)利要求11至15中的任一權(quán)利要求所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于用于測量感應(yīng)電壓的所述裝置包括在定子的周圍之上規(guī)則分布的多個(gè)測量回路(2)。
17.如權(quán)利要求16所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于每個(gè)測量回路(2)圍繞定子的磁軛的一部分，并通過凹槽(101)、通風(fēng)槽(102)和定子(10)的外部。
18.如權(quán)利要求17所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于每個(gè)測量回路(2)包括單個(gè)匝(20)。
19.如權(quán)利要求11至18中的任一權(quán)利要求所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于該監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)產(chǎn)生和發(fā)送告警的裝置。
20.如權(quán)利要求11至19中的任一權(quán)利要求所述的監(jiān)控設(shè)備，其特征在于該監(jiān)控設(shè)備被設(shè)置于機(jī)器的一個(gè)縱向端處，并與設(shè)置于機(jī)器的另一端處的一個(gè)類似設(shè)備相關(guān)聯(lián)，由這兩個(gè)設(shè)備提供的信號(hào)能夠使得可能確定機(jī)器的轉(zhuǎn)子和定子的軸之間的不平行性。
全文摘要
通過對(duì)于能夠捕獲測量氣隙中的感應(yīng)的圖像的測量回路(2)的端子測量感應(yīng)電壓(u
文檔編號(hào)G01R31/34GK1757150SQ200480005930
公開日2006年4月5日 申請日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者X·M·屠, J·-J·西蒙 申請人:洛桑生態(tài)綜合技術(shù)聯(lián)合公司