一种直流电机故障模拟与检测实训平台

技术领域

本发明涉及一种直流电机实训平台，尤其是涉及一种直流电机故障模拟与检测实训平台。

背景技术

目前，大型交流异步电机的故障诊断和检修教学由于设备局限，无法让学员接触到现场设备和数据。

现有的直流电机的故障模拟与检测装置中，所使用的电机功率小，不能实现电机的真实故障形式，技术故障仅仅是虚拟形式。没有从电机和电气自身出发，在结构和电路方面设置真实故障，而是在电路的信号产生虚拟故障，并不是真正的故障，没有给学员真实的感受，现有技术都是在空载情况下，进行实训操作，而实际当中设备都是在负载情况下运行，空载与负载故障的表现形式有差距，空载情况下往往不能反映设备真实的故障状态。导致每个学员掌握技能需要的教学周期长，教学质量难以保障。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直流电机故障模拟与检测实训平台。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直流电机故障模拟与检测实训平台，包括直流电机、联轴器、水泵、传感器组件、操作机柜和控制机柜，所述的直流电机的输出轴通过联轴器与水泵连接，所述的传感器组件的各部件设于直流电机、水泵上，所述的操作机柜包括操作柜体和设于操作柜体上的显示器、按钮组件、指示灯组件，所述的控制机柜包括控制柜体和设于控制柜体内的变频器、直流调速装置和PLC组件，

所述的PLC组件分别与传感器组件、显示器、按钮组件、指示灯组件、直流调速装置、变频器连接，所述的直流调速装置与直流电机连接，所述的变频器与直流电机连接。

优选地，所述的直流电机的功率大于等于500千瓦。

优选地，所述的传感器组件包括用于获取直流电机运行状态的电机传感子组件和用于获取水泵运行状态的水泵传感子组件。

优选地，所述的电机传感子组件包括扭矩传感器、第一温度传感器和第二温度传感器，所述的扭矩传感器设于直流电机的输出轴上，所述的第一温度传感器设于直流电机的励磁绕组处，所述的第二温度传感器设于直流电机的电枢绕组处，所述的扭矩传感器、第一温度传感器和第二温度传感器分别与PLC组件连接。

优选地，所述的水泵传感子组件包括转速传感器和第三温度传感器，所述的转速传感器和第三温度传感器均设于水泵上，所述的转速传感器、第三温度传感器分别与PLC组件连接。

优选地，按钮组件包括设于操作机柜上的启动按钮、停止按钮、主机升/降速按钮、故障复位按钮、正常/校验模式切换按钮、加载启动按钮、加载停止按钮、加载增按钮、加载降按钮、急停按钮和开机警铃按钮，所述的启动按钮、停止按钮、主机升/降速按钮、故障复位按钮、正常/校验模式切换按钮、加载启动按钮、加载停止按钮、加载增按钮、加载降按钮、急停按钮和开机警铃按钮分别与PLC组件连接。

优选地，所述的指示灯组件包括设于操作机柜上的电源指示灯、启动指示灯、停止指示灯、系统正常模式指示灯、故障复位指示灯、加载启动指示灯、加载停止指示灯和系统校验模式指示灯，所述的电源指示灯、启动指示灯、停止指示灯、系统正常模式指示灯、故障复位指示灯、加载启动指示灯、加载停止指示灯和系统校验模式指示灯分别与PLC组件连接。

优选地，所述的水泵的进水口处设有控制阀，所述的控制阀通过阀门变送器与PLC组件连接。

优选地，所述的直流调速装置为6RA80直流调速装置。

优选地，所述的显示器为KTP700触摸屏显示器。

优选地，所述的PLC组件为S7-1200PLC。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明的实训平台采用大功率直流电机作为实训装置，利用水泵作为本发明的载荷，能够有效进行模拟励磁匝间短路、电枢断路、电枢匝间短路的校验控制，提高实训平台的实际操作效果，能够对学员进行有效、多故障形式的模拟训练；

(2)本发明的实训平台能够对直流电机、水泵进行扭矩、转速、温度等数据的获取和监控，并且PLC组件也能获取直流电机、水泵的电压、电流信息，能够有效地对直流电机和水泵进行信息获取和监控，提高故障模拟、检测的效果；

(3)本发明采用水泵作为载荷，并且利用阀门变送器控制水泵的进水口的水量，从而达到改变负载扭矩的作用，提高本发明的仿真效果；

(4)本发明利用直流调速装置、变频器对直流电机进行有效控制，提高本发明的可用性和使用效果。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的连接结构示意图；

图3为本发明的操作机柜上按钮组件和指示灯组件的具体结构示意图。

其中，1、直流电机，2、联轴器，3、水泵，4、操作机柜，5、控制机柜，6、显示器，7、扭矩传感器，801、启动按钮，802、停止按钮，803、主机升/降速按钮，804、故障复位按钮，805、正常/校验模式切换按钮，806、加载启动按钮，807、加载停止按钮，808、加载增按钮，809、加载降按钮，810、急停按钮，811、开机警铃按钮，812、备用按钮，901、电源指示灯，902、启动指示灯，903、停止指示灯，904、系统正常模式指示灯，905、故障复位指示灯，906、加载启动指示灯，907、加载停止指示灯，908、系统校验模式指示灯，10、PLC组件，11、变频器，12、第一温度传感器，13、第二温度传感器，14、转速传感器，15、第三温度传感器，16、控制阀，17、直流调速装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

一种直流电机故障模拟与检测实训平台，如图1、2所示，包括直流电机1、联轴器2、水泵3、传感器组件、操作机柜4和控制机柜5，直流电机1的输出轴通过联轴器2与水泵3连接，传感器组件的各部件设于直流电机1、水泵3上，操作机柜4包括操作柜体和设于操作柜体上的显示器6、按钮组件、指示灯组件，控制机柜5包括控制柜体和设于控制柜体内的变频器11、直流调速装置17和PLC组件10。

对于本发明的各设备，其连接关系为：PLC组件10分别与传感器组件、显示器6、按钮组件、指示灯组件、直流调速装置17、变频器11连接，直流调速装置17与直流电机1连接，变频器11与直流电机1连接。

本实施例中，直流电机1的功率大于等于500千瓦。

具体地，为了具体获取直流电机1、水泵3的温度、扭矩、转速数据，传感器组件包括用于获取直流电机1运行状态的电机传感子组件和用于获取水泵3运行状态的水泵传感子组件。

进一步地，电机传感子组件包括扭矩传感器7、第一温度传感器12和第二温度传感器13，扭矩传感器7设于直流电机1的输出轴上，第一温度传感器12设于直流电机1的励磁绕组处，第二温度传感器13设于直流电机1的电枢绕组处，扭矩传感器7、第一温度传感器12和第二温度传感器13分别与PLC组件10连接；水泵传感子组件包括转速传感器14和第三温度传感器15，转速传感器14和第三温度传感器15均设于水泵3上，转速传感器14、第三温度传感器15分别与PLC组件10连接。

本实施例中，如图3所示，为了便于本发明的操作、控制、状态显示，按钮组件包括设于操作机柜4上的启动按钮801、停止按钮802、主机升/降速按钮803、故障复位按钮804、正常/校验模式切换按钮805、加载启动按钮806、加载停止按钮807、加载增按钮808、加载降按钮809、急停按钮810和开机警铃按钮811，启动按钮801、停止按钮802、主机升/降速按钮803、故障复位按钮804、正常/校验模式切换按钮805、加载启动按钮806、加载停止按钮807、加载增按钮808、加载降按钮809、急停按钮810和开机警铃按钮811分别与PLC组件10连接。

另外，本发明的操作机柜4上还设有备用按钮812，便于后续功能的增加。

另外，与本发明的功能和按钮组件的功能对应，指示灯组件包括设于操作机柜4上的电源指示灯901、启动指示灯902、停止指示灯903、系统正常模式指示灯904、故障复位指示灯905、加载启动指示灯906、加载停止指示灯907和系统校验模式指示灯908，电源指示灯901、启动指示灯902、停止指示灯903、系统正常模式指示灯904、故障复位指示灯905、加载启动指示灯906、加载停止指示灯907和系统校验模式指示灯908分别与PLC组件10连接。

另外，水泵3的进水口处设有控制阀16，控制阀16通过阀门变送器与PLC组件10连接，从而达到改变负载扭矩的作用。

本实施例中，直流调速装置17为6RA80直流调速装置，PLC组件10为S7-1200PLC，显示器为KTP700触摸屏显示器。

本发明使用时，按下启动按钮801，启动指示灯902点亮，直流电机1的主接触器合上，同时显示器6会提示主机运行。再通过主机升/降速按钮803将直流电机1升速到所需的转速。并通过画面监控电流、转速的值，同时可通过切换画面显示平均电流、转速、温度的柱状图及曲线图。空载时，励磁绕组匝间短路故障同正常模式区别，直流电机1电磁噪声变大，带载时，负载电流发生变化。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。