用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，包括依次相連的羅氏線圈、信號(hào)引出模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊，其中，羅氏線圈固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，用來(lái)感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流；信號(hào)引出模塊用來(lái)將羅氏線圈的測(cè)量電流引出至異步感應(yīng)電機(jī)外部；信號(hào)調(diào)理模塊用來(lái)對(duì)信號(hào)引出模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行積分、放大和濾波調(diào)理；信號(hào)采集模塊采集信號(hào)調(diào)理模塊的輸出信號(hào)。本實(shí)用新型通過(guò)信號(hào)引出模塊將測(cè)量電流信號(hào)穩(wěn)定傳輸至電機(jī)外部，解決了中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流測(cè)量時(shí)測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定傳輸問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，將其安裝于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，可在高速旋轉(zhuǎn)條件下測(cè)量轉(zhuǎn)子電流。
【背景技術(shù)】
[0002]異步感應(yīng)電機(jī)主要由固定不動(dòng)的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為鼠籠式和繞線式，鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，應(yīng)用最為廣泛。轉(zhuǎn)子電流作為一個(gè)重要物理量，可為電機(jī)正常運(yùn)行及故障診斷提供重要依據(jù)。在轉(zhuǎn)子電流過(guò)大情況下，會(huì)引起轉(zhuǎn)子導(dǎo)條溫度過(guò)高，破壞其絕緣性能，導(dǎo)致故障產(chǎn)生，為此，測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子電流十分重要。
[0003]目前，對(duì)于轉(zhuǎn)子電流測(cè)量的研究主要集中在大型發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，主要基于霍爾傳感元件和調(diào)理電路制定的轉(zhuǎn)子電流母線測(cè)量模塊，采用金屬電纜傳輸信號(hào)，然后采用光纖傳感技術(shù)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，具有轉(zhuǎn)換速度快、抗電干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。但是，上述方法并不適用測(cè)量中小型高速旋轉(zhuǎn)的鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)中，且為強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)高溫、空間狹小的環(huán)境，不像靜止類(lèi)電器(如變壓器、輸電線路等)便于測(cè)量，如何將測(cè)量的轉(zhuǎn)子電流信號(hào)傳輸致終端，是鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流測(cè)量的難點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子處于高速旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)高溫、空間狹小等狀態(tài)，本實(shí)用新型提供了一種用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0006]用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，異步感應(yīng)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，包括:
[0007]依次相連的羅氏線圈、信號(hào)引出模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊，其中，羅氏線圈固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，用來(lái)感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流；信號(hào)引出模塊用來(lái)將羅氏線圈的測(cè)量信號(hào)引出至異步感應(yīng)電機(jī)外部，包括滑環(huán)和與其配套的電刷，滑環(huán)固定于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，電刷固定于電機(jī)外殼骨架上且與滑環(huán)保持觸點(diǎn)接觸，滑環(huán)連接羅氏線圈，電刷連接信號(hào)調(diào)理模塊；信號(hào)調(diào)理模塊用來(lái)對(duì)信號(hào)引出模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行積分、放大和濾波調(diào)理；信號(hào)采集模塊采集信號(hào)調(diào)理模塊的輸出信號(hào)。
[0008]作為優(yōu)選，羅氏線圈和滑環(huán)間、電刷和信號(hào)調(diào)理模塊間采用屏蔽線連接。
[0009]作為優(yōu)選，羅氏線圈套于耐熱絕緣骨架上，羅氏線圈和耐熱絕緣骨架外表面包裹有耐高溫絕緣層，耐熱絕緣骨架通過(guò)套接方式固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條。
[0010]所述的耐熱絕緣骨架為硅橡膠骨架。
[0011]所述的耐高溫絕緣層為氟橡膠熱縮管材料制備。
[0012]上述信號(hào)調(diào)理模塊包括依次相連的與羅氏線圈配套的積分模塊、信號(hào)放大模塊和信號(hào)濾波模塊。
[0013]作為優(yōu)選，在信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)采集模塊間連接信號(hào)調(diào)零電路，信號(hào)調(diào)零電路用來(lái)鉗制信號(hào)調(diào)理模塊的輸出電壓信號(hào)中性點(diǎn)維持在O附近。
[0014]所述的信號(hào)調(diào)零電路包括依次串聯(lián)的運(yùn)算放大器、第二電阻、電位器，第二電阻連接運(yùn)算放大器的同相端，電位器接地；第一電阻一端連接運(yùn)算放大器反相端，另一端接地；第三電阻設(shè)置于運(yùn)算放大器輸出端和反相端之間；第一極性電容和第四電阻并聯(lián)構(gòu)成第一并聯(lián)電路，第二極性電容和第五電阻并聯(lián)構(gòu)成第二并聯(lián)電路，第一并聯(lián)電路和第二并聯(lián)電路一端連接運(yùn)算放大器，另一端接地；非極性電容一端連接運(yùn)算放大器輸出端，另一端接地。
[0015]本實(shí)用新型采用羅氏線圈作為傳感器，并在鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上安裝滑環(huán)和電刷，將測(cè)量信號(hào)引出至電機(jī)外部的信號(hào)處理模塊。鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)工作時(shí)，傳感器與電機(jī)轉(zhuǎn)子一同運(yùn)動(dòng)，為了能穩(wěn)定引出傳感器信號(hào)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上安裝與轉(zhuǎn)軸大小相匹配的滑環(huán)及配套的電刷，將傳感器測(cè)量信號(hào)引入滑環(huán)，然后再引入至電刷?；h(huán)與轉(zhuǎn)子保持相對(duì)靜止，電刷固定或夾持于電機(jī)外殼骨架上，并與滑環(huán)始終保持觸點(diǎn)接觸，即轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)電刷始終與滑環(huán)導(dǎo)通，電刷通過(guò)屏蔽線經(jīng)測(cè)量信號(hào)從轉(zhuǎn)子內(nèi)引至電機(jī)外。引出的測(cè)量信號(hào)通過(guò)與羅氏線圈配套的信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行積分、放大和濾波后，輸入信號(hào)采集裝置。
[0016]本實(shí)用新型通過(guò)信號(hào)引出模塊可將測(cè)量電流信號(hào)穩(wěn)定傳輸至電機(jī)外部，解決了中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流測(cè)量時(shí)測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定傳輸問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型裝置的安裝示意圖；
[0018]圖2主要是羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3主要是信號(hào)引出模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為信號(hào)引出模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為信號(hào)調(diào)零電路圖。
[0022]圖中，1-羅氏線圈(L1、L2、L3、L4)，2-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，3-信號(hào)引出屏蔽線；4-鼠籠端部；5_耐熱絕緣骨架；6_耐高溫絕緣層；7_信號(hào)引出模塊；8_轉(zhuǎn)子；9_轉(zhuǎn)軸；10_滑環(huán)；11-電刷；12-信號(hào)調(diào)理模塊；13-信號(hào)調(diào)零電路；14-信號(hào)采集模塊；15_電機(jī)本體；16_電機(jī)端蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型裝置的【具體實(shí)施方式】。
[0024]圖1是本實(shí)用新型裝置的安裝示意圖。以羅氏線圈為測(cè)量傳感器，并將羅氏線圈
(I)固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(2)上。羅氏線圈可以靈活彎曲，并通過(guò)插口扣緊。本羅氏線圈由于不含鐵芯，無(wú)飽和，頻率響應(yīng)范圍寬、測(cè)量范圍廣、線性度好、抗干擾能力強(qiáng)。
[0025]鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子是有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，正好為羅氏線圈提供安放位置，但轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)存在溫升，且溫度最高會(huì)升至約200°C。本實(shí)用新型通過(guò)在羅氏線圈外層設(shè)置耐高溫絕緣層，以避免轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高溫影響羅氏線圈的正常工作。羅氏線圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，羅氏線圈(I)套于耐熱絕緣骨架(5)上，羅氏線圈(I)和耐熱絕緣骨架(5)外表面包裹有耐高溫絕緣層(6)，耐熱絕緣骨架(5)通過(guò)套接方式固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(2)。本具體實(shí)施中，耐熱絕緣骨架(5)為硅橡膠骨架，具有優(yōu)良的耐熱性和絕緣性，可靈活形變，便于環(huán)繞轉(zhuǎn)子導(dǎo)條安裝；耐高溫絕緣層(6)為氟橡膠熱縮管材料制備，可耐受200°C高溫，能有效保障羅氏線圈正常工作。
[0026]羅氏線圈(I)產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)通過(guò)信號(hào)引出屏蔽線(3)傳輸至信號(hào)引出模塊(7)。屏蔽線具有良好的抗干擾能力，可在復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境內(nèi)保證羅氏線圈產(chǎn)生信號(hào)的穩(wěn)定性。信號(hào)引出模塊用來(lái)將羅氏線圈中的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定地引出至電機(jī)外部，其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖3?4。信號(hào)引出模塊(7)包括滑環(huán)(10)和與其配套的電刷(11)，滑環(huán)(10)是金屬圓環(huán)，牢固卡在轉(zhuǎn)軸(9)上，電刷(11)固定或夾持于電機(jī)外殼骨架上，轉(zhuǎn)子工作時(shí)，滑環(huán)(10)與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，電刷(11)靜止且始終與滑環(huán)(10)保持接觸，電刷(11)觸點(diǎn)是石墨材質(zhì)，既有潤(rùn)滑作用且恰好能夠作為良導(dǎo)體。
[0027]鼠籠端部(4)有通風(fēng)孔，信號(hào)引出屏蔽線(3)穿過(guò)該通風(fēng)孔連接羅氏線圈(I)和滑環(huán)(10)。滑環(huán)(10)通過(guò)信號(hào)引出屏蔽線(3)連接信號(hào)調(diào)理模塊(12)，將轉(zhuǎn)子電流引出至信號(hào)調(diào)理模塊(12)。這樣，高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的電流信號(hào)被引出電機(jī)外部。采用屏蔽線作為信號(hào)引出線，可防止轉(zhuǎn)子內(nèi)電磁對(duì)傳輸信號(hào)的干擾。
[0028]信號(hào)調(diào)理模塊(12)用來(lái)對(duì)引出的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行積分、放大和濾波處理。本實(shí)用新型采用與羅氏線圈配套的TLRll型號(hào)信號(hào)調(diào)理裝置調(diào)理轉(zhuǎn)子電流測(cè)量信號(hào)，包括與羅氏線圈配套的積分模塊、信號(hào)放大模塊和信號(hào)濾波模塊。TLRll型號(hào)信號(hào)處理裝置最高電壓
0.66KV，額定一次電流1000A，額定二次電壓輸出5V，額定負(fù)載大于IOOkQ，使用工頻220V就可供電使用。信號(hào)采集模塊(14)采集信號(hào)調(diào)理模塊(12)的輸出信號(hào)，從而獲得轉(zhuǎn)子電流采集數(shù)據(jù)。本具體實(shí)施中，信號(hào)采集模塊(14)為示波器。
[0029]為了保證所采集測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定性，可以在信號(hào)調(diào)理模塊(12)和信號(hào)采集模塊
(14)間設(shè)置信號(hào)調(diào)零電路(13)，見(jiàn)圖5。信號(hào)調(diào)零電路(13)包括依次串聯(lián)的運(yùn)算放大器U1、電阻R2、電位器RPl，電阻R2連接運(yùn)算放大器Ul的同相端，電位器RPl接地；電阻Rl —端連接運(yùn)算放大器Ul反相端，另一端接地；電阻R3設(shè)置于運(yùn)算放大器Ul輸出端和反相端之間。信號(hào)調(diào)理模塊(12)輸出的電壓信號(hào)Uil送至信號(hào)調(diào)零電路(13)，信號(hào)調(diào)零電路(13)通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RPl鉗制電壓信號(hào)Uil中性點(diǎn)維持在O附近，防止過(guò)大的零點(diǎn)漂移，輸出電壓信號(hào)Uol至信號(hào)采集模塊。相并聯(lián)的電容Cl和電阻R4以及相并聯(lián)的電容C2和電阻R5接地，以保持有源運(yùn)算放大器Ul的供電穩(wěn)定，不受工頻干擾。其中，Cl、C2均為極性電容，C3為非極性電容，C3 —端連接運(yùn)算放大器Ul輸出端，另一端接地，起交直流隔離作用，也防止運(yùn)算放大器輸出端受到工頻、其它交流信號(hào)影響。
【權(quán)利要求】
1.用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，所述的異步感應(yīng)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于，包括: 依次相連的羅氏線圈、信號(hào)引出模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)采集模塊，其中，羅氏線圈固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，用來(lái)感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流；信號(hào)引出模塊用來(lái)將羅氏線圈的測(cè)量信號(hào)引出至異步感應(yīng)電機(jī)外部，包括滑環(huán)和與其配套的電刷，滑環(huán)固定于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，電刷固定于電機(jī)外殼骨架上且與滑環(huán)保持觸點(diǎn)接觸，滑環(huán)連接羅氏線圈，電刷連接信號(hào)調(diào)理模塊；信號(hào)調(diào)理模塊用來(lái)對(duì)信號(hào)引出模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行積分、放大和濾波調(diào)理；信號(hào)采集模塊采集信號(hào)調(diào)理模塊的輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 羅氏線圈和滑環(huán)間、電刷和信號(hào)調(diào)理模塊間采用屏蔽線連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 所述的羅氏線圈套于耐熱絕緣骨架上，羅氏線圈和耐熱絕緣骨架外表面包裹有耐高溫絕緣層，耐熱絕緣骨架通過(guò)套接方式固定于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條。
4.如權(quán)利要求3所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 所述的耐熱絕緣骨架為硅橡膠骨架。
5.如權(quán)利要求3所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 所述的耐高溫絕緣層為氟橡膠熱縮管材料制備。
6.如權(quán)利要求1所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 所述的信號(hào)調(diào)理模塊包括依次相連的與羅氏線圈配套的積分模塊、信號(hào)放大模塊和信號(hào)濾波模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)采集模塊間連接有信號(hào)調(diào)零電路，信號(hào)調(diào)零電路用來(lái)鉗制信號(hào)調(diào)理模塊的輸出電壓信號(hào)中性點(diǎn)維持在O附近。
8.如權(quán)利要求7所述的用于中小型鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流測(cè)量裝置，其特征在于: 所述的信號(hào)調(diào)零電路包括依次串聯(lián)的運(yùn)算放大器、第二電阻、電位器，第二電阻連接運(yùn)算放大器的同相端，電位器接地；第一電阻一端連接運(yùn)算放大器反相端，另一端接地；第三電阻設(shè)置于運(yùn)算放大器輸出端和反相端之間；第一極性電容和第四電阻并聯(lián)構(gòu)成第一并聯(lián)電路，第二極性電容和第五電阻并聯(lián)構(gòu)成第二并聯(lián)電路，第一并聯(lián)電路和第二并聯(lián)電路一端連接運(yùn)算放大器，另一端接地；非極性電容一端連接運(yùn)算放大器輸出端，另一端接地。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK203658446SQ201420052650
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】阮江軍, 丁衡宇, 劉海龍, 黃濤, 周勝, 陳繁 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)