用于检测电磁装置的绕组的健康状况的方法和系统制造方法及图纸

本公开提供了用于测量瓦数的增加以检测潜在的绕组故障的方法和系统。当来自所述绕组的激活匝的时变磁场在所述绕组的短路匝上感应时变电流时，发生所述绕组中的瓦特的增加。通过所述短路匝的电阻以及感应电流导致功率使用和增加的瓦特。瓦数增加比通过所述短路匝的所述绕组中的电阻减小大得多。测量所述瓦特导致以比测量所述电阻更大的灵敏度检测到短路绕组。在一个实施例中，能够利用瓦特计和电源离线测试所述绕组。在另一实施例中，能够利用可选传感器在本地或远程连续地或者周期性地监测使用中的绕组及其瓦数，以在达到瓦特方面的特定百分比增加时启动信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是要求于2014年4月24日提交的美国申请序号14/261,210的权益的国际申请。有关联邦政府赞助的研究或开发的声明不适用。附录的引用不适用。
本公开一般地涉及电绕组。更具体地，本公开涉及电磁装置的电绕组的退化的检测，所述电磁装置诸如螺管线圈、电感器、电磁铁、变压器、传感器线圈、电机和发电机。
技术介绍
电磁装置通常包括电绕组。绕组由诸如通常形状为线圈的电线(诸如螺线或螺旋线)的电导体制成，以形成连续的一系列绕组匝。电磁装置的绕组在绕组周围具有某种类型的绝缘层。绝缘体通常很薄以允许绕组匝的紧密包装实现。绝缘体可以是具有因为各种服务状况而逐渐地退化的绝缘特性的材料。随着绕组绝缘退化，它最终使得底层导体局部暴露。如果相邻绕组匝的绝缘是完整的，则不发生各匝的短路。然而，如果两个或更多个暴露的绕组匝彼此相邻，则相邻暴露的导体之间的绕组匝短路。匝的短路是渐进性的，最终导致绕组故障。电磁装置(诸如螺管操作阀中的螺管)的绕组常常被安排以远小于平均绕组寿命的间隔替换，使得意外的绕组故障减少。已知电磁装置中的绕组的健康状况期望减少过早的替换和意外的绕组故障两者，其中的每一个导致电磁装置为其一部分的过程的停机时间。其它电磁装置中的绕组被类似地定位。因此，原理适用于使用绕组的其它应用。一些已知系统公开了监测螺管健康状况，诸如美国专利No.8055460。此专利公开了一种用于监测由电池供电的螺管的健康状态(SOH)的方法并且包括以下步骤：使用处理器来测量由电池供应给螺管的电压和电流以使用该电压和该电流来确定螺管的等效电阻和等效电感中的每一个；将等效电阻和等效电感与对应的校准阈值进行比较；以及将与所对应的校准阈值的偏差记录为一对SOH值。SOH值的趋势被连续地监测，并且当任何一个SOH值下降至校准下限以下时采取适当的控制动作。螺管监测系统包括螺管、电压和电流传感器以及具有用于连续地监测螺管的健康状态的算法的控制器。一般而言，美国专利No.8055460教导测量来自向电路供应电力的电池的电压、电路中的电流和电阻以及时间常数，以计算电路中的等效电感和等效电阻。这些计算出的值能够与具有电感和电阻的标称或校准值作为参考值的已知“好的”螺管进行比较，以指示所述的螺管的状况以及螺管中的诸如开路或短路绕组匝的故障的表观原因。然而，本公开的专利技术人已经认识到，测量电压、电阻或电流参数以及映射改变不产出足以确定故障电绕组的灵敏度。因此，不管本领域中的一些努力，诸如以上示例性美国专利中所找到的那些，为了确定故障电绕组，然后仍然存在对于绕组的健康状况的改进检测的需要。
技术实现思路
本公开提供了用于测量瓦数(wattage)的增加以检测潜在的绕组故障的方法和系统。当来自绕组的激活匝的时变磁场在绕组的短路匝上感应时变电流时发生绕组中的瓦特的增加。通过短路匝的电阻以及感应电流导致功率使用和增加的瓦特。瓦数增加比通过短路匝的绕组中的电阻减小大得多。测量瓦特导致以比测量电阻更大的灵敏度检测到短路绕组。在一个实施例中，能够利用瓦特计和电源离线测试绕组。在另一实施例中，能够利用可选传感器在本地或远程连续地或者周期性地监测使用中的绕组及其瓦数，以在达到瓦特方面的特定百分比增加时启动信号。本公开提供了一种测量电磁装置的电绕组的健康状况的方法，该方法包括：对具有多个绕组匝的电绕组施加时变电压；测量绕组的瓦数；将所测量到的绕组的瓦数与绕组的预定参考瓦数进行比较；以及确定所测量到的瓦数是否大于参考瓦数以指示绕组中的一个或多个短路绕组匝。该方法还提供其中一个或多个短路绕组匝产生感应电流，并且其中测量瓦数包括测量短路绕组匝的感应电流的瓦数。本公开提供了一种用于测量电绕组的健康状况的系统，包括：电绕组，该电绕组具有多个绕组匝；电源，该电源耦合到绕组以便向绕组提供时变电压；以及瓦特计，该瓦特计耦合到绕组。本专利技术还提供了其中短路绕组匝在绕组中产生感应电流，并且其中瓦特计测量瓦数，包括来自感应电流的瓦数，以用于参考绕组的参考瓦数，该参考瓦数是在预定状况下针对电绕组的。附图说明图1A是具有瓦特计来测量绕组的瓦数的示例性电磁装置(诸如螺管线圈)的电绕组的系统的示意图。图1B是具有瓦特计来测量绕组的瓦数的另一示例性电磁装置(诸如电机或发电机)的电绕组的系统的示意图。图2是带具有激活匝的一部分以及与激活匝磁耦合的短路匝的一部分的匝的电绕组的示意图。图3是针对全体匝的短路匝的给定百分比与瓦数相比较的电流中的示例性百分比改变的曲线图。图4是具有电绕组、瓦特计、时变电源、控制器、监测器和设备的系统的示意图。图5是具有电绕组、直流电源、控制器以及来自时变电源和瓦特计的叠加时变信号的系统的示意图。具体实施方式以上所描述的图以及在下面所撰写的特定结构和功能的描述未被呈现以限制申请人已专利技术的范围或者所附权利要求的范围。相反，这些图和撰写的描述被提供来教导本领域的任何技术人员做出并使用专利保护寻求的专利技术。本领域的技术人员将了解，为了清楚和理解起见，未描述或者示出专利技术的商用实施方式的所有特征。本领域的技术人员还将了解，为了商用实施方式结合本公开的各方面的实际商用实施方式的开发将需要许多实施方式特定的决定来实现开发者的最终目标。这些实施方式特定的决定可以包括并且很可能不限于遵照系统相关、业务相关、政府相关及其它约束，所述约束可能由于特定实施方式、位置并且时常变化。虽然开发者的努力可能在绝对意义上是复杂且费时的，但是这些努力仍然将是受益于本公开的本领域的普通技术人员承担的例行程序。必须理解的是，本文中所公开和教导的专利技术对许多及各种修改和替代形式敏感。单数术语(诸如但不限于“一”)的使用不旨在为限制项目的数量。另外，关系术语(诸如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“侧面”等)的使用是为了在对图的特定参考中清楚而用在所撰写的描述中的，而不旨在限制本专利技术或所附权利要求的范围。在适当情况下，一个或多个元件可能已用“A”或“B”标记以指定元件的给定类别的各种构件。当一般地参考这些元件时，使用没有字母的数字。此外，这些指定不限制能够被用于该功能的构件的数量。本公开提供了用于测量瓦数的增加以检测潜在的绕组故障的方法和系统。当来自绕组的激活匝的时变磁场在绕组的短路匝上感应时变电流时发生绕组中的瓦特的增加。通过短路匝的电阻以及感应电流导致功率使用和增加的瓦特。瓦数增加比通过短路匝的绕组中的电阻减小大得多。测量瓦特导致以比测量电阻更大的灵敏度检测到短路绕组。在一个实施例中，能够利用瓦特计和电源离线测试绕组。在另一实施例中，能够利用可选传感器在本地或远程连续地或者周期性地监测使用中的绕组及其瓦数，以在达到瓦特方面的特定百分比增加时启动信号。图1A是具有瓦特计来测量绕组的瓦数的示例性电磁装置(诸如螺管线圈)的电绕组的系统的示意图。系统2包括螺管4，诸如可能与电绕组6被包括在一起。通常，螺管4利用其电绕组附接到设备(诸如阀8)或与螺管4接口对接以便于操作的其它设备。为了清楚，示例性实施方式不限于螺管和阀，而是能够与使用绕组的变压器和其它电磁装置一起使用。绕组包括引线10和引线12。引线连接到瓦特计14。绕组将在此实施例中被认为是离线的。电源28能够向电路绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量电磁装置的电绕组的健康状况的方法，该方法包括：对具有多个绕组匝的电绕组施加时变电压；测量所述绕组的瓦数；将所测量到的所述绕组的瓦数与所述绕组的参考瓦数进行比较，所述参考瓦数是在预定状况下针对电绕组的；以及确定所测量到的瓦数是否不同于所述参考瓦数以指示所述绕组中的一个或多个短路绕组匝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.24 US 14/261,2101.一种测量电磁装置的电绕组的健康状况的方法，该方法包括：对具有多个绕组匝的电绕组施加时变电压；测量所述绕组的瓦数；将所测量到的所述绕组的瓦数与所述绕组的参考瓦数进行比较，所述参考瓦数是在预定状况下针对电绕组的；以及确定所测量到的瓦数是否不同于所述参考瓦数以指示所述绕组中的一个或多个短路绕组匝。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个短路绕组匝产生感应电流，并且其中测量所述瓦数包括：测量包括所述短路绕组匝的所述感应电流的所述瓦数。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述时变电压激励耦合到所述绕组的螺管。4.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述绕组施加直流电，并且施加时变电压的步骤包括将所述时变电压叠加到所述直流电上。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述绕组的操作期间监测来自所述绕组的瓦数。6.根据权利要求5所述的方法，还包括感测所述瓦数何时与所述参考瓦数相差预定量。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S罗德尔，
申请(专利权)人：自动开关公司，
类型：发明
国别省市：美国;US