电机故障传感器 用于变频器供电的电动机传感器

用于变频器供电的电动机传感器

幽灵马达的重要性及其在工业领域中的应用是不可忽视的。作为产生扭矩的关键装置，幽灵马达被广泛应用于泵、鼓风机、压缩机等设备中。然而，由于工作环境的复杂性，幽灵马达的故障可能随时发生，因此定期的维护变得尤为重要。为了避免突发故障，基于设备连续状态监测的维护策略成为了一种可行的选择。

在线状态监测在维护中的应用需要在幽灵马达上安装各种测量元件，如加速度、声发射、温度或压力传感器等。同时，在许多控制应用中，也需要各种测量元件来感知驱动设备的状态。例如，为了实现精确的转速控制，需要安装转速传感器。此外，除了测量元件之外，数据传输链路也是十分重要的。

为了保证数据的可靠传输，一种可行的方案是利用电力线通信（PLC）技术。PLC可以通过电力电缆实现信号传输，无需额外的仪表布线，这一优势使其成为了一个替代方案。然而，在实际应用中，PLC调制解调器和测量传感器需要一个稳定的电源。变频器的直流电源可以满足变频器端的电源需求，但在电机端，只能使用由变频器产生的三相脉宽调制（PWM）电压波形。因此，为了保持PLC的优势，用于通信和传感的电源应从环境中获取。

在本文中，提出了一种新颖的通信概念，即利用在变频器供电的电动机上的传感器。该概念利用宽带PLC技术进行数据传输，并通过电流互感器（CT）从相导体周围的磁场中获取电源。相比传统的通信概念，该概念具有多个优点，如与电机电源电路没有电偶连接，可以在不需要电气安装的情况下实施，以及可靠且无电池操作。

为了验证该概念的可行性，进行了实验室测试和测量。测试中使用了一台感应电机、一条电机电缆、一个变频器和PLC调制解调器。调制解调器通过耦合接口与电力电缆的两相之间进行差分连接。CT被安装在另一相的周围。首先进行了对电力线通信和能量收集的独立测试，最后进行了数据传输测试。

通过实验结果表明，该概念能够实现可靠的数据传输和电源供应。实验中测量的噪声电压和功率谱密度表明，在变频器输出频率改变的情况下，噪声对信号的影响较小。此外，耦合接口的设计保证了逆变器输出电压脉冲的滤波，从而保护了数据传输设备。

虽然在实验中没有对通道衰减进行测量，但通过分析通道特性和信号传输参数，可以得出通道衰减对数据传输的重要性。信号插入损耗和接收损耗是通道衰减中最关键的问题。因此，在实际应用中，需要进一步研究和优化通道衰减问题。

总之，该研究提出的幽灵马达通信概念利用了宽带PLC技术和CT从电动机电缆中获取电源，为工业领域中的设备维护提供了一种可行的解决方案。通过实验验证，该概念能够实现可靠的数据传输和电源供应。然而，在实际应用中，仍需要进一步优化和研究，以满足不同工作环境的需求。

幽灵马达：工业领域的维护挑战

工业领域中的幽灵马达在许多设备中扮演着重要的角色，如泵、鼓风机、压缩机等。然而，这些马达和其他设备都需要定期维护，否则可能会出现故障。为了避免突发故障，我们需要基于设备连续状态监测的维护策略。在线状态监测是一种常见的方法，但它需要在设备上安装各种测量元件。同时，电力线通信也扮演着重要的角色。

传感器和通信的能量需求

为了进行在线状态监测，我们需要在设备上安装各种传感器，如加速度、声发射、温度或压力传感器。这些传感器需要稳定的电源供应。在变频器的端部，可以使用其直流电源。然而，在电机端，只能使用变频器产生的脉宽调制（PWM）电压波形。为了满足通信和传感的能源需求，我们可以从电机电缆中流动的线电流所产生的磁场中获得能量。

电力线通信的原理

电力线通信（PLC）利用电力线进行数据传输，代替了传统的仪表布线。它可以通过现有的电力电缆进行信号传输，避免了单独的仪表布线。在PLC中，需要一个恒定的电源供应，可以利用变频器的直流电源供应。然而，在电机端，需要从线电流的磁场中获取电源。

基于变频器供电的电动机传感器的通信概念

在变频器供电的电动机上安装传感器的通信概念如下图所示。它使用宽带PLC进行数据传输，并通过电流互感器（CT）从相导体周围的磁场中获取其电源。这个概念有许多优点，如不需要与电机电源电路进行电偶连接，有机会在不进行电气安装的情况下实现该概念，以及可靠的无电池操作。

PLC的性能受到电缆参数的影响

在电力线通信中，电缆的特性阻抗、衰减系数和电缆长度是影响通信性能的重要参数。电缆的特性阻抗取决于信号耦合、绝缘材料、截面结构和频率等因素。对于变频器中使用的电力电缆，其特性阻抗一般在5到50之间。电缆的长度也会对通信性能产生影响。

基于电力线的宽带PLC

基于电力线的宽带PLC已经广泛应用于各种通信需求。其中最早的规范是HomePlug1.0，它将以太网帧封装成自己的协议，并通过电力线传输。它使用正交频分复用（OFDM）和相移键控（PSK）调制技术来实现高速数据传输。

耦合接口的设计

耦合接口是将通信信号连接到电力线的关键。电容耦合和电感耦合是常见的解决方案。在消费者应用中，电容耦合被广泛应用，因为它可以避免电磁干扰。然而，在一些特殊应用中，如宽带通信和高压应用中，电感耦合是更好的选择。

能量收集和电流互感器

能量收集是另一个重要的研究领域，通过从环境中获取能量或清扫能量来为设备提供能源。在本文中，提到了通过电流互感器（CT）从相导体周围的磁场中获取电源的方法。CT是一种常见的传感器，用于测量电流。通过适当的设计，可以将CT应用于从电力线中获取能量。

实验室测试和测量

在实验室测试中，我们使用了一台感应电机、电机电缆、变频器、PLC调制解调器和耦合接口进行了测试。测试包括电力线通信和能量收集的独立测试，以及通过数据传输测试从CT获取电源并供应给调制解调器。

结论

工业领域中的幽灵马达在设备维护中扮演着重要的角色。为了避免突发故障，基于设备连续状态监测的维护策略是必要的。在线状态监测需要在设备上安装各种传感器，同时也需要稳定的电源供应。电力线通信通过利用现有的电力电缆进行数据传输，避免了单独的仪表布线。在这个过程中，能量可以通过从电力线中获取的线电流产生的磁场中收集。通过实验室测试和测量，我们验证了这个概念的可行性。

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上汽集团取得电机故障诊断专利，实现了在无油压传感器下提高油泵电机故障诊断的准确性

金融界2024年1月17日消息，据国家知识产权局公告，上海汽车集团股份有限公司取得一项名为“一种油泵电机故障诊断方法及装置“，授权公告号CN112433151B，申请日期为2019年8月。

专利摘要显示，本发明公开了一种油泵电机故障诊断方法及装置，该方法可在油泵系统无油压传感器的情况下间接识别出油泵系统漏油和油泵电机堵转故障。若油泵电机不存在电气故障时，对油泵电机的工作转速和实际电流进行监测；当监测到油泵电机的工作转速达到预设转速范围内，驱动油泵电机按照预设目标转速进行泵油；在油泵电机按照预设目标转速进行泵油的过程中，通过将油泵电机的实际工作状态与表征空转故障的第一预设条件进行判断从而识别出空转故障，还可以与表征堵转故障的第二预设条件进行判断从而识别出堵转故障。进而实现了在无油压传感器下提高油泵电机故障诊断的准确性和降低了诊断成本。

本文源自金融界

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