一种电机定子绕组故障检测方法与流程

本发明涉及检测技术领域，特别是电机绕组故障检测和检修领域。

背景技术：

电机绕组出现故障，例如三相电阻不平衡，通常是由于绕组线圈和导电环或联线间的引线处有裂纹或断裂所致。在故障早期，由于外层绝缘包裹，很难直观准确且无损地定位故障引线。通常的做法是要剪断引线，然后通过测量直流电阻来逐相、逐组、逐个地去确定故障引线位置，但这样做法的后续修复难度大、隐患高。很多情况下，在做了故障统计和分析后，绕组会整体拔线报废，浪费极高。

现有技术中，申请号为201310727580.X的中国发明专利公开了一种双馈风力发电机定子绕组不对称故障检测方法，通过双馈风力发电机转子侧的电流传感器、电压传感器分别测得转子侧电流、转子侧电压信号；判断若到达采样时间，对采集到的电压信号由线电压转化为相电压；将每相的电流、电压信号相乘得到每相的功率信号；将所得的每相功率信号对应相加得到总的三相功率信号；总的三相功率信号进行傅里叶变换，得到转子侧功率频谱图；提取频谱图中2f₁处的幅值作为特征值，f₁为定子侧电网基频；判断电机故障状态下的特征值是否大于电机无故障状态下的特征值的1.2-1.6倍，若大于，则发出故障报警。申请号为201210290203.X的中国发明公开了一种核电站发电机定子绕组的热状态监测方法和系统，所述方法包括：采集发电机定子绕组包含的各定子线棒的出水温度信息；根据采集到的定子线棒的出水温度信息生成用于展示所述定子线棒的出水温度信息的雷达图；展示所述生成的用于展示定子线棒的出水温度的雷达图。以上现有技术均不能解决现有技术存在的电机定子绕组故障检测精度低、效率低、对绕组损伤大、后续修复困难的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电机定子绕组故障检测方法，其能够解决现有技术存在的检测精度低、效率低、对绕组损伤大、后续修复困难的技术问题。

本发明的技术方案是：一种电机定子绕组故障检测方法，给电机定子绕组通电；通电的同时，采用红外热成像仪对定子绕组进行观测，从而获取被观测定子绕组的红外热图像和整个定子绕组的温度分布特征；根据故障引线所在线圈或线圈组比其它线圈的温度偏高或偏低的原理和获取的观测结果，分析和判定出故障部位。

给电机定子绕组通电时，电流为电机空载时的4倍或大于4倍且小于6倍。

利用红外热成像仪的温度场观察屏直观地对定子绕组进行观测并记录整个定子绕组的温度分布特征。

所述红外热图像包括被观测定子绕组引线焊接点及对应线圈的红外热图像。

所述定子绕组故障为隐性绕组故障，所述隐性绕组故障是电机定子绕组因线圈引线焊接接头处断裂或出现裂纹且外观无异常而引起的三相直流电阻不平衡。

所述电机为三相交流异步牵引电动机；所述电机定子绕组故障检测方法包括如下步骤：

A：将电机定子绕组按照正常使用方式通电，通电电流为大于或等于4倍空载试验电流；

B：通电的同时，用红外热成像仪对定子绕组进行实时观测，获取定子绕组的红外热图像，观察定子绕组各部位的温度变化；

C：在4倍空载试验电流或堵转试验电流作用下，定子绕组引线焊接点所在线圈端部的红外热图像逐步区分出高温和低温部位；电机定子三相直流电阻的不平衡度越大，反映在红外热图像上的温度差别越大；

D：记录整个定子绕组的温度分布特征，根据故障引线所在线圈或线圈组较其它线圈的温度偏高或偏低的原理和获得的观测记录结果，分析和判定出故障引线，找出温度偏高或偏低的焊接点和对应线圈；

E：在温度偏高或偏低的焊接点和对应线圈上做好标记，以便后续将该焊接点处绝缘拆除，进行补焊或其他修复工作。

步骤A中，通电电流大小为大于或等于4倍且小于6倍空载试验电流，通电时间不超过1分钟。

本发明主要用以检测电机定子绕组因线圈焊接接头处断裂或出现裂纹（外观无异常）而引起的三相直流电阻不平衡等隐性绕组故障，也可以用于其他类似情形；此方法能高效、直观、准确、无损地确认故障引线位置，可极大地降低电机故障检测和处理的成本。采用本发明，能够解决现有技术存在的检测精度低、效率低、对绕组损伤大、后续修复困难的技术问题，特别是能在出现引线裂纹或断裂故障早期，直观准确且无损地定位故障引线，大大降低后续修复难度和减少隐患，实用性极强。

附图说明

图1是本发明中的电机定子绕组焊接点示意图；

图中文字和字母、数字组合（W2上、U2下、V4上、W4下、U6上、V6下、W8上、U8下、V10上、W10下、U12上、V12下、中1、中3、中5、中7、中9和中11）均为对应的焊接点代号，焊接点以黑色小圆点表示。W、V、U是电机三相绕组和引出线代号，本文中主要代指W、V、U相对应的回路环，即最外面的三个大圆环（最里面的圆环是中性环，以“中”表示），所有与之相连的焊接点的代号首字母即为对应的环代号。数字代表焊接点在时钟平面上位置（对应时钟数字）。“上”和“下”代表焊接点所在线圈在铁心槽内的空间位置，即上层线圈和下层线圈，可缺省。中性环焊接点，如中7，图中包括两个焊接点，实际上这两个焊接点是焊接在一起的，实物外观上也是一个焊接点，故以中7这一个代号来表示，其他中性环焊接点（中1、中3、中5、中9、中11）的表示方法与中7相同。一个完整的焊接点由环代号加数字（“上”、“下”通常可省略）表示，例如U6（上）焊接点，指U环在6点钟方向（上层边线圈）焊接点。

具体实施方式

一种电机定子绕组故障检测方法，给电机定子绕组通电（电流约为空载时的4倍），根据故障引线所在线圈或线圈组较其余线圈的温度异常（通常为偏高，引线完全断裂后因无电流通过为温度偏低），利用红外热成像仪的温度场观察屏直观、快速地观测并记录整个绕组的温度分布特征，进而对故障引线进行分析和判定。

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。即：红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

请参考图1，电机定子绕组焊接点分布如图中黑点所示，焊接点（即引线焊接点）是引线与圆环的交点。以一种三相交流异步牵引电动机为例，当其三相直流电阻不平衡度超过其平均值的2%，且外观无法判定故障位置时，可按以下步骤进行故障定位：将电机定子绕组按照正常使用方式通电，同时用红外热成像仪实时观察绕组各部位的温度变化。在4倍空载试验电流或堵转试验电流作用下（电流参数可自行调节，但不要超过6倍空载试验电流，且通电时间不宜超过1分钟），定子绕组引线焊接点所在线圈端部的红外热图像会逐步区分出高低温部位。以未出现故障的正常情形下定子绕组引线焊接点及所在线圈的温度为正常温度，高出该正常温度为高温（即温度偏高），低于该正常温度为低温（即温度偏低）。电机定子三相直流电阻的不平衡度越大，反映在红外热图像上的温度差别越大。在温度异常的焊接点和对应线圈上做好标记，后续可将该焊接点处绝缘拆除，进行补焊或其他修复工作。

与现有技术相比，当出现上述故障（三相直流电阻不平衡）时，现有技术通常的做法是剪断引线，然后通过测量直流电阻来逐相、逐组、逐个地去确定故障引线位置，参考图1可知，由于焊接点众多而且分布情况复杂，按照以上现有技术的做法，后续修复难度大、隐患高，很多情况下，在做了故障统计和分析后，定子绕组会整体拔线报废，浪费极高。而采用本发明来检测电机定子绕组因线圈焊接接头处断裂或出现裂纹尤其是外观无异常而引起的三相直流电阻不平衡等隐性绕组故障，不需要剪断引线，也不需要通过测量直流电阻来逐相、逐组、逐个地去确定故障引线位置，而是通过给定子绕组通电的同时采用红外热成像仪来获取红外热图像，并进而分析判定出故障引线位置，能直观、准确、高效、无损地确认故障引线位置，能够解决现有技术存在的检测精度低、效率低、对绕组损伤大、后续修复困难的技术问题，特别是在引线裂纹或断裂故障早期，能直观准确且无损地定位故障引线，大大降低后续修复难度和减少隐患，防止定子绕组整体拔线报废现象的出现，避免浪费，大大降低电机绕组故障查找和处理的成本。本发明通过采用上述不同于现有技术的技术方案，取得了远好于现有技术的技术效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。