[发明专利]电动机和发电机中定子绝缘的在线监控

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及发电机和变速传动反馈交流(AC)电动机。

背景技术

变速传动(VSD)反馈交流(AC)电动机利用VSD控制器，通过改变AC电动机的输入信号的频率和电压来控制AC电动机的速度和转矩(诸如驱动负载或执行其它有用功)。使用相似的物理原理，发电机用来将机械能转换成电能，诸如用于驱动电动机或其它以电为动力的装置。AC电动机和发电机都包括定子绝缘以防止电流从装置的旋转组件流过装置的固定组件。随着时间的逝去，发电机和VSD反馈AC电动机中定子绝缘的电阻降低。定子绝缘的电阻可能最终降低到AC电动机或发电机的操作被严重损坏或者在极端情况下AC电动机或发电机可能甚至被置于不可操作的程度。

尽管已经开发出用来确定发电机和AC电动机的定子绝缘的健康状况的技术，但这种技术通常是在离线状态下对发电机或电动机执行的。即，在进行所需测量时不能操作电动机，使这种监控方法是不方便和低效的。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种电子系统。所述电子系统包括：第一电流互感器，所述第一电流互感器被配置成封装变速传动(VSD)反馈AC电动机或发电机的第一对相电缆；第二电流互感器，所述第二电流互感器被配置成封装VSD反馈AC电动机或发电机的第二对相电缆；以及第三电流互感器，所述第三电流互感器被配置成封装VSD反馈AC电动机或发电机的第三对相电缆。所述电子系统进一步包括微控制器，所述微控制器被配置成监控由所述第一、第二和第三互感器生成的各个电压，并基于监控的泄露电流，确定VSD反馈AC电动机或发电机的绝缘特性。

在另一实施例中，提供了一种用于监控AC电动机或发电机中绝缘状况的方法。所述方法包括这些动作：使用第一互感器封装所述AC电动机或发电机的第一对相电缆，所述第一互感器产生与所述第一对相电缆中存在第一泄露电流时与其对应的第一电压；使用第二互感器封装所述AC电动机或发电机的第二对相电缆，所述第二互感器产生与所述第二对相电缆中存在第二泄露电流时与其对应的第二电压；使用第三互感器封装所述AC电动机或发电机的第三对相电缆，所述第三互感器产生与所述第三对相电缆中存在第三泄露电流时与其对应的第三电压。所述方法还包括动作：使用微控制器监控分别由所述第一、第二和第三互感器产生的第一、第二和第三电压，以确定所述AC电动机或发电机中的绝缘状况。

在再一实施例中，提供了一种电子系统。所述电子系统包括：AC电动机和功率转换器，所述功率转换器被配置成通过三相输入电缆向所述AC电动机提供功率。所述功率转换器被配置成改变功率的频率和幅值，以控制所述AC电动机的转矩和速度。所述电子系统还包括电流互感器，所述电流互感器被配置成封装所述AC电动机的第一、第二和第三相输入电缆，并产生与所述AC电动机关联的泄露电流对应的电压。微控制器被配置成监控由所述互感器产生的电压，以确定所述AC电动机绝缘的频率响应，并处理所述绝缘的频率响应以获得所述AC电动机的绝缘特性。

附图说明

在参照附图阅读下文详细的说明书的情况下，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是根据公开的某些实施例的在线电容和耗散因数测量系统的系统级视图；

图2是根据公开的某些实施例的图1系统的一部分的细节图；

图3是根据公开的某些实施例的在线电容和耗散因数测量系统的进一步的系统级视图；

图4是根据公开的某些实施例的高灵敏度差动电流互感器的示意图示；

图5是根据公开的某些实施例不存在泄露电流时时，由AC电动机或发电机的电线中流动的电流产生的磁通的横截面视图；

图6是根据公开的某些实施例存在泄露电流时，由AC电动机或发电机的电线中流动的电流产生的磁通的横截面视图；

图7是根据公开的某些实施例的在具有等效泄露电路的健康定子绝缘情况下图1系统的单相电路的视图，其中，泄露电流通过泄露电路流向地；

图8是根据公开的某些实施例的在具有等效泄露电路的老化定子绝缘情况下图1系统的单相电路的视图，其中，泄露电流通过泄露电路流向地；

图9是根据公开的某些实施例的在具有等效泄露电路的损坏的定子绝缘情况下图1系统的单相电路的视图，其中，泄露电流通过泄露电路流向地；

图10是一个曲线图，示出根据公开的某些实施例通过定子绝缘的电容部分和定子绝缘的电阻部分的电流如何与定子绝缘的等效阻抗相关；