交流电机设备异常信号提取装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种交流电机异常信号提取装置，它能有效地排除５０Ｈｚ工频信号对分析结果的干扰。其技术方案为：该装置包括一电流采集设备和一电压采集设备；一鉴相器，连接该电流采集设备和电压采集设备，用于识别该电机电压信号与电流信号的相位差；至少一个移相调节电路，连接该鉴相器，用于调节该电机电流信号和／或电压信号的相位，使两者相位一致；两个自动增益控制电路，与该电流采集设备和电压采集设备串联，用于调节该电机电流信号和电压信号的幅值比例，使两者幅值相等；一个对消电路，用于相减处理后相位、幅值相等的电机电流信号和电压信号，得到设备异常信号。本实用新型专利技术应用于交流电机异常信号的检测工作中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种分析设备异常的装置，尤其涉及一种分析交流电机设备异常的装置。
技术介绍
在工业领域中，交流电机是一种主要的动力源。在实际使用中，电机及拖动设备可能会处于不正常的工作状态，所以需要时刻掌握电机的工作状态，对电机及其拖动设备进行诊断。目前业界主要采用通过采集电机电流，分析其中的设备异常信号来掌握电机及其拖动设备的工作状态。现有技术的提取异常信号的装置如图1所示，先从电流传感器101中采样电流信号，然后经A/D转换器102变成数字信号，再对该数字信号进行分析处理，比如对该信号进行FFT谱分析等。但是现有技术有以下的不足在现有操作过程中，由于电流信号中的主要成份为50Hz工频信号，而包含在电流信号中的异常信号与其相比极其微弱，因此在信号分析中要提取异常信号非常困难。通常只能分析那些影响较大的设备异常，而对那些影响较小的设备异常，目前而言基本无法检测到。参照图2可以更直观的看出异常频率信号与50Hz工频信号的比例，从中又能发现靠近50Hz的异常频率信号还可能被50Hz信号所淹没。总之，50Hz工频信号在一定程度上影响了分析的准确性。
技术实现思路
本技术的目的在于解决了上述的工频信号干扰问题，提供了一种从交流电机中提取设备异常信号的装置，能够有效地排除50Hz工频信号对分析结果的干扰。本技术的技术方案为一种交流电机设备异常信号提取装置，包括一电流采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电流信号，其中，还包括一电压采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电压信号；一鉴相器，连接所述电流采集设备和电压采集设备，用于识别所述电机电压信号与电流信号的相位差；至少一个移相器，连接所述鉴相器，用于调节所述电机电流信号和/或电压信号的相位，使两者相位一致；两个幅值比例调节电路，与所述电流采集设备和电压采集设备串联，用于调节所述电机电流信号和电压信号的幅值比例，使两者幅值相等；一个对消电路，用于相减处理后相位、幅值相等的电机电流信号和电压信号，得到设备异常信号。上述的设备异常信号提取装置，其中，所述电流采集设备为电流传感器。上述的设备异常信号提取装置，其中，所述电压采集设备为电压传感器。上述的设备异常信号提取装置，其中，所述移相器由移相角度固定的相移模块、移相角度可变的相移模块和运放依次串联而成，且在所述各个移相角度固定的相移模块上并联控制开关。上述的设备异常信号提取装置，其中，所述移相角度可变的相移模块是由跟随电路、单片CMOS模拟双路扫描器件、RC电路依次串联而成。上述的设备异常信号提取装置，其中，所述幅值比例调节电路是自动增益电路，还包括一连接所述自动增益控制电路的基准源，所述基准源产生一个基准信号用作控制信号输入所述自动增益控制电路中使其输出信号的幅值大小和所述基准信号相当。上述的设备异常信号提取装置，其中，在所述自动增益控制电路和基准源之间还设置一个由跟随电路、绝对值电路、误差比较电路和放大电路依次串联而成的反馈电路。本技术的设备异常信号提取装置对比现有技术，有如下显著效果在采集电流信号的同时采集电压信号，然后调节电流信号和/或电压信号的相位，同时调节电流信号与电压信号的幅值比例，使两者的相位一致且幅值相等，最后从调整后的电流信号中减去电压信号。因为电压与电流的频率始终相等，两者中均含有工频信号且异常设备只影响电流信号，所以由信号相减得到的剩余信号中将不包含该工频信号的成份，而只包含异常设备信号。再通过A/D转换将该剩余信号转变成数字信号进行分析处理。这样就可以排除工频信号的干扰，并最大限度地发挥A/D的动态范围，可以诊断、分析出用现有装置分析不到的设备异常。附图说明图1是现有技术的设备异常信号提取装置的示意图。图2是采用现有技术的设备异常信号提取装置对原始电流信号FFT谱的图。图3是本技术一个较佳实施例设备异常信号提取装置的框图。图4是本技术的移相角度调节电路实施例的框图。图5是本技术的可变移相电路的框图。图6是本技术产生移相控制电压的电路框图。图7是本技术的自动增益控制电路实施例的框图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述图3示出了本技术提取装置的电路结构。如图3所示，电流传感器301、跟随器303A、自动增益控制电路304A和跟随器303C串联成一个支路，电压传感器302、跟随器303B、移相器305、自动增益控制电路304B和跟随器303D串联成另一个支路。这两条支路最后共同连接对消电路308，还设有一个基准源306连接两个自动增益控制电路304A和304B。该电路结构中还包括一个鉴相器307，其输入端连接两个自动增益控制电路，输出端连接移相器305。在上述的电路结构中，电流传感器301用于采集电机电流信号，电压传感器302用于采集电机电压信号。鉴相器307用于识别电机电压信号与电流信号的相位差，移相器305用于对电机电压信号进行移相调节，使其相位与电机电流信号的相位一致。基准源306为电机电压信号与电流信号的幅值调节提供一个基准信号，在自动增益控制电路304A、304B中对电机电流信号和电机电压信号的幅值进行比例调节，使两者的幅值均与基准信号相等。对消电路308将处理后的电流信号与电压信号相减，最终输出的差值信号将不含50Hz的工频信号而只含有异常设备信号，该信号可经A/D转换变成数字信号后进行分析处理。而跟随器由于其输入阻抗高而输出阻抗低，避免后面的电路对前面的电路产生影响。该装置的设计基于以下原理不论电网频率波动与否，电压与电流的频率始终相等，而且异常设备只影响电流信号，而对电压信号的影响可以忽略。尤其注意的是，在本实施例中是在电流传感器之后串联一移相器，而对于其他形式，比如只在电压传感器后连接移相器或者在电流传感器和电压传感器后同时串联移相器，只要能满足两者的相位最后一致，都是本技术的实施例，都包含在本技术中。图4示出了移相调节电路的结构。如图4所示，可以采用选择固定相移角和更改可变相移角结合的装置来逐步逼近所需移动的相位。在本实施例中可以实现最大相移角为40度的相位调节。图5示出了可变移相电路的结构，图6示出了控制电压产生电路的结构。请同时参见图4至图6，首先，通过鉴相器取得电机电流信号与电压信号的相位差信号，将该相位差信号输入至比例积分放大电路601(简称PI调节器)，而后将PI调节器601的输出信号输入至减法电路，与基准信号电路相减，最后产生与相位差成比例的第一控制电压。接着，在移相调节电路中，依次串联3个固定相移角的模块401、402、403，分别为20度、10度和5度。在这3个模块上依次并联3个开关K3、K2和K1，可以通过闭合或断开这些开关来选择所需的相移角。这表明在该移相调节电路中，固定相移的范围是0-35度。根据第一控制电压得知固定相移角的大小，对电机电压信号进行移相操作。然后，测定经固定角移相后的电机电流信号与电压信号的相位差，产生第二控制电压，具体实现同第一步。最后，在上述固定相移角模块后串联一个可变相移角电路404，在其后又串接一个运放405。该可变相移角电路404设定0-5度的移相范围，是采用单片CMOS模拟双路扫描器件501实现相移的。单片CMOS模拟双路扫描器件501本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电机设备异常信号提取装置，包括一电流采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电流信号，其特征在于，还包括：　　　　一电压采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电压信号；　　　　一鉴相器，连接所述电流采集设备和电压采集设备，用于识别所述电机电压信号与电流信号的相位差；　　　　至少一个移相器，连接所述鉴相器，用于调节所述电机电流信号和／或电压信号的相位，使两者相位一致；　　　　两个幅值比例调节电路，与所述电流采集设备和电压采集设备串联，用于调节所述电机电流信号和电压信号的幅值比例，使两者幅值相等；　　　　一个对消电路，用于相减处理后相位、幅值相等的电机电流信号和电压信号，得到设备异常信号。

【技术特征摘要】
1一种交流电机设备异常信号提取装置，包括一电流采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电流信号，其特征在于，还包括一电压采集设备，用于从所述交流电机中采集得到电机电压信号；一鉴相器，连接所述电流采集设备和电压采集设备，用于识别所述电机电压信号与电流信号的相位差；至少一个移相器，连接所述鉴相器，用于调节所述电机电流信号和/或电压信号的相位，使两者相位一致；两个幅值比例调节电路，与所述电流采集设备和电压采集设备串联，用于调节所述电机电流信号和电压信号的幅值比例，使两者幅值相等；一个对消电路，用于相减处理后相位、幅值相等的电机电流信号和电压信号，得到设备异常信号。2根据权利要求1所述的设备异常信号提取装置，其特征在于，所述电流采集设备为电流传感器。3根据权利要求1所述的设备异常信号提取装置，其特征在于，所述电压采集设备为电压传感器。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：万年红，
申请(专利权)人：上海宝钢工业检测公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]