一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀的製作方法

2023-10-04 02:38:44 1

本實用新型屬於測試技術領域，具體涉及一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀。

背景技術：

電機線圈匝間短路是電機的一種常見電氣故障。輕微的匝間短路故障機組仍可繼續運行，一旦故障惡化，會導致發生更嚴重事故發生，也會造成巨大經濟損失。如果對發生初期的匝間短路故障能夠及時作出預報，不僅可以避免惡性事故帶來的經濟損失，還有利於檢修人員安排檢修，提高故障處理效率。因此，電機線圈繞組匝間短路故障的早期檢測預報十分必要。為了及時發現繞組的匝間短路故障，目前主要的診斷方法有直流電阻法、匝間壓降法、交流阻抗法、氣隙波形法、重複脈衝法等。其中，重複脈衝法的試驗操作簡單且能夠用於發現早期的匝間短路故障，靈敏度高，能夠對儘早發現並排除電機線圈繞組的匝間短路故障起到了一定的作用，具有很高的實際操作價值。因此需要一種結構簡單、設計合理的基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其結構簡單、設計合理，基於重複脈衝法對電機線圈匝間短路故障進行測試，通過波形衰減電路採集到電機線圈的自激振蕩信號，再與正常情況下電機線圈的自激振蕩信號進行比對，判斷電機線圈是否發生匝間短路故障，準確性高，使用操作方便，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其特徵在於：包括微控制器、電源模塊和上位機，所述微控制器的輸入端接有室溫採集模塊和用於給波形衰減電路提供零位電壓的零位調節電路，所述電機線圈與零位調節電路之間接有用於將電機線圈的自激振蕩信號衰減到微控制器處理範圍內的波形衰減電路，所述微控制器的輸出端接有功率放大模塊，所述功率放大模塊與電機線圈之間依次接有高壓隔離電路和高壓輸出電路，所述電源模塊通過微控制器電源轉換模塊給微控制器提供電能，所述電源模塊通過高壓電源轉換模塊給高壓輸出電路提供電能，所述微控制器與上位機通過通信模塊通信。

上述的一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其特徵在於：所述功率放大模塊包括晶片IR2110，晶片IR2110的VDD引腳、HIN引腳、SD引腳和LIN引腳均與微控制器相接。

上述的一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其特徵在於：所述高壓隔離電路包括變壓器T1和變壓器T2，所述變壓器T1原邊線圈的一端經電阻R3與晶片IR2110的LH引腳相接，所述變壓器T1原邊線圈的另一端分兩路，一路與晶片IR2110的VS引腳相接，另一路與晶片IR2110的COM引腳相接，變壓器T2的原邊線圈的一端經電阻R1與晶片IR2110的LO引腳相接，變壓器T2的原邊線圈的另一端接地。

上述的一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其特徵在於：所述高壓輸出電路包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的漏極均與+300V電壓端相接，所述MOS管Q1的柵極分兩路，一路與變壓器T1副邊線圈的一端相接，另一路與MOS管Q2的柵極相接，MOS管Q1的源極分四路，一路與MOS管Q2的源極相接，另一路與變壓器T1副邊線圈的另一端相接，第三路與電機線圈相接，第四路經電容C19與電機線圈相接；MOS管Q3的柵極分兩路，一路與變壓器T2副邊線圈的一端相接，另一路與MOS管Q4的柵極相接，MOS管Q3的源極分四路，一路與MOS管Q4的源極相接，另一路與變壓器T2副邊線圈的另一端相接，第三路與電機線圈相接，第四路經電容C20與電機線圈相接。

上述的一種基於重複脈衝法的電機匝間短路測試儀，其特徵在於：所述波形衰減電路由電阻R17、電阻R26、電阻R28、電阻R22和電阻R40依次串聯形成的第一電阻串以及由電阻R16、電阻R27、電阻R29、電阻R23和電阻R41依次串聯形成的第二電阻串，第一電阻串的一端與電機線圈的a相繞組相接，電阻R28與電阻R22的連接端與電容C15的一端相接，電容C15的另一端分三路，一路與第一電阻串的另一端相接，另一路與穩壓二極體D8的陰極相接，第三路與微控制器相接，穩壓二極體D8的陽極與穩壓二極體D9的陽極相接，穩壓二極體D9的陰極接地，所述電阻R22和電阻R40的連接端與零位調節電路相接；第二電阻串的一端與電機線圈的b相繞組相接，電阻R29與電阻R23的連接端與電容C22的一端相接，電容C22的另一端分三路，一路與第二電阻串的另一端相接，另一路與穩壓二極體D2的陰極相接，第三路與微控制器相接，穩壓二極體D2的陽極與穩壓二極體D3的陽極相接，穩壓二極體D3的陰極接地，所述電阻R23和電阻R41的連接端與零位調節電路相接。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型的結構簡單、設計合理，實現及使用操作方便。

2、本實用新型基於重複脈衝法對電機線圈匝間短路故障進行測試，操作簡單，直接準確，靈敏度高，能夠用於發現早期的電機線圈匝間短路故障，具有很高的實際操作價值。

3、本實用新型通過高壓輸出電路對電機線圈加載高壓大電流脈衝信號，通過波形衰減電路採集到電機線圈的自激振蕩信號，並將採集的電機線圈的自激振蕩信號顯示在上位機上，通過人為比對採集的電機線圈的自激振蕩信號和正常情況下電機線圈的自激振蕩信號，進行電機線圈匝間短路故障的判斷，準確性高。

綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理，基於重複脈衝法對電機線圈匝間短路故障進行測試，通過波形衰減電路採集到電機線圈的自激振蕩信號，再與正常情況下電機線圈的自激振蕩信號進行比對，判斷電機線圈是否發生匝間短路故障，準確性高，使用操作方便，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理框圖。

圖2為本實用新型功率放大模塊、高壓隔離電路和高壓輸出電路的電路連接關係圖。

圖3為本實用新型波形衰減電路的電路原理圖。

圖4為本實用新型室溫採集模塊和零位調節電路的電路連接關係圖。

圖5為本實用新型微控制器的電路原理圖。

附圖標記說明:

1—微控制器； 2—室溫採集模塊； 3—功率放大模塊；

4—高壓隔離電路； 5—高壓輸出電路； 6—高壓電源轉換模塊；

7—零位調節電路； 8—波形衰減電路； 9—電機線圈；

10—通信模塊； 11—上位機；

12—微控制器電源轉換模塊； 13—電源模塊。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括微控制器1、電源模塊13和上位機11，所述微控制器1的輸入端接有室溫採集模塊2和用於給波形衰減電路8提供零位電壓的零位調節電路7，所述電機線圈9與零位調節電路7之間接有用於將電機線圈9的自激振蕩信號衰減到微控制器1處理範圍內的波形衰減電路8，所述微控制器1的輸出端接有功率放大模塊3，所述功率放大模塊3與電機線圈9之間依次接有高壓隔離電路4和高壓輸出電路5，所述電源模塊13通過微控制器電源轉換模塊12給微控制器1提供電能，所述電源模塊13通過高壓電源轉換模塊6給高壓輸出電路5提供電能，所述微控制器1與上位機11通過通信模塊10通信。

如圖5所示，本實施例中，微控制器1選用晶片IAP15W4K58S4。

如圖2所示，本實施例中，所述功率放大模塊3包括晶片IR2110，晶片IR2110的VDD引腳、HIN引腳、SD引腳和LIN引腳分別與晶片IAP15W4K58S4的VCC引腳、P25引腳、P24引腳和P23引腳相接。

如圖2所示，本實施例中，所述高壓隔離電路4包括變壓器T1和變壓器T2，所述變壓器T1原邊線圈的一端經電阻R3與晶片IR2110的LH引腳相接，所述變壓器T1原邊線圈的另一端分兩路，一路與晶片IR2110的VS引腳相接，另一路與晶片IR2110的COM引腳相接，變壓器T2的原邊線圈的一端經電阻R1與晶片IR2110的LO引腳相接，變壓器T2的原邊線圈的另一端接地。

如圖2所示，本實施例中，所述高壓輸出電路5包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4的漏極均與+300V電壓端相接，所述MOS管Q1的柵極分兩路，一路與變壓器T1副邊線圈的一端相接，另一路與MOS管Q2的柵極相接，MOS管Q1的源極分四路，一路與MOS管Q2的源極相接，另一路與變壓器T1副邊線圈的另一端相接，第三路與電機線圈9相接，第四路經電容C19與電機線圈9相接；MOS管Q3的柵極分兩路，一路與變壓器T2副邊線圈的一端相接，另一路與MOS管Q4的柵極相接，MOS管Q3的源極分四路，一路與MOS管Q4的源極相接，另一路與變壓器T2副邊線圈的另一端相接，第三路與電機線圈9相接，第四路經電容C20與電機線圈9相接。

如圖3所示，本實施例中，所述波形衰減電路8由電阻R17、電阻R26、電阻R28、電阻R22和電阻R40依次串聯形成的第一電阻串以及由電阻R16、電阻R27、電阻R29、電阻R23和電阻R41依次串聯形成的第二電阻串，第一電阻串的一端與電機線圈9的a相繞組相接，電阻R28與電阻R22的連接端與電容C15的一端相接，電容C15的另一端分三路，一路與第一電阻串的另一端相接，另一路與穩壓二極體D8的陰極相接，第三路與晶片IAP15W4K58S4的P1.6引腳相接，穩壓二極體D8的陽極與穩壓二極體D9的陽極相接，穩壓二極體D9的陰極接地，所述電阻R22和電阻R40的連接端與零位調節電路7相接；第二電阻串的一端與電機線圈9的b相繞組相接，電阻R29與電阻R23的連接端與電容C22的一端相接，電容C22的另一端分三路，一路與第二電阻串的另一端相接，另一路與穩壓二極體D2的陰極相接，第三路與晶片IAP15W4K58S4的P1.7引腳相接，穩壓二極體D2的陽極與穩壓二極體D3的陽極相接，穩壓二極體D3的陰極接地，所述電阻R23和電阻R41的連接端與零位調節電路7相接。

具體實施時，電源模塊13通過微控制器電源轉換模塊12將220V交流電轉化為5V直流電後，給微控制器1供電，電源模塊13通過高壓電源轉換模塊6將220V交流電轉化為300V直流電後，給高壓輸出電路5供電。上位機11通過通信模塊10向微控制器1發送脈衝觸發指令，微控制器1收到脈衝觸發指令以後，向功率放大模塊3輸出方波信號，方波信號經晶片IR2110放大後，由LH引腳和LO引腳輸出兩路脈衝方波信號，兩路脈衝方波信號分別經過變壓器T1和變壓器T2，變壓器T1和變壓器T2起到電氣隔離的作用，通過變壓器T1的副邊線圈電壓控制MOS管Q1和MOS管Q2的導通，變壓器T2的副邊線圈電壓控制MOS管Q3和MOS管Q4的導通，從而將MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4漏極的+300V高壓脈衝信號加載到電機線圈9上，由於電機線圈的固有頻率很高，無法獲得展開的有效的電機線圈自激振蕩波形，因此加入電容C19和電容C20，起到調節諧振頻率的作用，從而將電機線圈自激振蕩波形有效展開。由於電機線圈9的自激振蕩效應，需要通過波形衰減電路8將電機線圈9的高壓波形衰減到-3.3V—+3.3V範圍內，衰減過後的波形經過微控制器1的模數轉換以後，通過通信模塊10將波形數據顯示在上位機11上，用戶可以通過觀察電機線圈9的波形的變化，來判斷電機線圈9是否出現短路、斷路等故障。

由於室溫對電機線圈9的波形測量有影響，因此本實施例中，通過室溫採集模塊2採集室溫數據。如圖4所示，本實施例中，室溫採集模塊2採用型號為4148的二極體C4，由於二極體C4的反向飽和電流隨溫度變化，PN結的正向壓降溫度每升高1度，PN結的正向壓降降低2.2毫伏左右，基於此原理二極體C4可用於測量室溫。微控制器1通過通信模塊10將室溫數據同時顯示在上位機11上，供用戶進行數據分析的時候參考用。

以上所述，僅是本實用新型的實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。