感应电机转子绕组故障仿真与实验研究

从仿真计算与实验两方面对感应电机转子绕组故障进行研究。首先分析断条数量对电机的影响：讨论了转子断条故障后转子备导条电流以及备段端环电流分布及变化情况，转子断条数量与定子电流中转子绕组故障特征量的关系。转子断条位置对电机影响很大，过去没有引起人们的重视，该文对此进行深入研究，分析电机转子断条位置与故障特征量之间的关系，转子断条位置与转子导条电流、转子端环电流之间的关系，并总结出其规律，指出哪些位置导条进一步断裂的可能性较大。该文还揭示了过去人们试图把故障特征量的大小作为电机转子断条根数多少的判据的局限性，提出了把断条引起电机的不对称性作为电机转子绕组故障程度判据的新的理论。     

希尔伯特变换在牵引电机转子断条故障诊断中的应用研究

基于希尔伯特变换分析方法,以动车组电机定子电流信号为研究对象,对定子电流信号应用希尔伯特变换后,消去定子电流中包含的直流分量,解决了转子断条故障特征分量容易被基波淹没、难以检测等问题,使故障特征分量的提取更加准确。通过仿真实验证明了希尔伯特变换法在动车组牵引电机转子断条故障诊断中应用的正确性和有效性。     

鼠笼感应电机转子断条和端环开裂的故障诊断和参数计算

该文采用磁导分析的方法，通过对定转子绕组中单元绕组的分析，研究气隙磁场。考虑气隙高次谐波的影响，从而导出定转子三相绕组的参数计算，为转子故障时的电流分析计算，提供理论基础和计算方法。该文分析了转子导条断条和端环开裂故障时的物理模型，给出了电机的定转子绕组的参数计算表达式，从而导出转子故障时的电流和频谱分析。该文对电机在dqn任意速坐标系中，电机在故障时定子电流的轨迹，为电机的故障诊断和在线监测提出了一种新的方法。较以往的电流监测方法更有利于克服边频带的影响。     

异步起动永磁同步电机非正常工况退磁分析

为了研究异步起动永磁同步电机非正常工况运行时的退磁磁场对永磁体的影响,通过建立有限元模型,计算分析了包括三相突然短路、缺相运行、过载运行、降电压运行、失步运行和堵转运行6种常见非正常工况运行时定子电流、转速和永磁体工作点磁密的变化。结果表明,起动过程电流均大于非正常工况运行时的冲击电流,直接影响了作用在永磁体上的去磁磁动势,定、转子合成磁动势作用在永磁体上,将使得永磁体工作点磁密最小,退磁风险最大。当电机在同步状态运行时,永磁体工作点磁密为恒定的值;当电机在失步状态运行时,转子导条产生感应电流,定子电流和转子导条电流产生的合成磁场使永磁体工作点磁密做周期性波动。     

笼型转子导条断裂引发电机各场量变化与故障程度关联性研究

鼠笼感应电机易发生转子断条故障,危害电机的安全运行,对电机的磁场、温度场、转子热应力等都会有很大的影响。该文以1台Y80m2-2电机为例,针对健康转子、断裂1根及2根导条3种情况,计算电机三维瞬态电磁场,分析电机定转子电流及气隙磁密的变化情况。以三维磁场的损耗结果为热源,采用单元之间的顺序耦合加载方式,计算电机三维瞬态温升分布,分析不同断条故障对电机温升变化的影响。最后以温度场计算结果为载荷,分析3种情况下的转子热形变和热应力分布,通过对比正常与故障电机的计算结果,得出一些有益结论。该文可以为完善断条故障原因和预计故障发展趋势提供一些参考。     

异步电动机转子断条故障演化及相关因素分析

基于多回路理论,应用有限元方法建立了笼型异步电动机在转子有无断条故障情况下电磁场分析模型,从仿真计算与实验两方面对转子断条故障前后的定子起动电流波形、转子电流密度、转子各导条所受电磁力以及磁场分布进行分析研究,并总结出变化规律;同时对转子铁损进行了计算,应用探测线圈技术对气隙磁密的基波及三次谐波成分进行分析,从而提取电机转子断条故障的特征量.理论研究与实验结果的比较证实了该有限元模型的合理性,并且为异步电动机转子断条故障诊断和品质评估提供了理论基础和计算方法.     

基于瞬时频率分析的笼型电机转子断条故障诊断

电机电流信号特征分析方法诊断笼型电机转子断条故障时,诊断效果受制于电机运行状态的影响,甚至会发生误诊断。针对这一问题,提出基于瞬时频率分析的笼型电机转子断条故障诊断方法。首先对起动电流进行FIR低通滤波,以提取包含转子断条故障特征的单分量谐波信号,然后采用相位微分方法计算该信号的瞬时频率,并根据f-s平面上的瞬时频率-滑差曲线判断故障发生与否。在3 k W电机试验平台上对所提出的方法进行验证,试验结果表明了所提方法的有效性。     

笼型异步电机转子断条故障的有限元分析

采用有限元方法对笼型异步电机转子断条的故障特征进行研究。首先建立笼型异步电机物理模型,分别计算电机在健康状态和断条故障状态下的电磁场、转子各导条电流和定子电流,最后将计算结果与实验数据进行比较和分析。     

笼型异步电机转子断条故障的有限元分析

采用有限元方法对笼型异步电机转子断条的故障特征进行研究。首先建立笼型异步电机物理模型，分别计算电机在健康状态和断条故障状态下的电磁场、转子各导条电流和定子电流，最后将计算结果与实验数据进行比较和分析。     

笼型感应电机发生断条故障时转子局部电磁力计算

电磁应力是导致笼型感应电机发生断条故障的原因之一。基于二维瞬态磁场结果,结合麦克斯韦张量法和洛仑兹力原理,对电机故障前后的转子铁心、导条所受电磁力进行计算,通过将该方法算出的转矩值与局部雅各比导数法得到的结果进行核对,并与实测电机转矩值相比较,验证了该方法的准确性。根据电机在不同断条程度时转子上各类电磁力的分布规律,得出了故障时电磁力分布的非对称性特征及应力集中位置,从磁应力的角度分析了故障电机进一步断条的可能性。计算得到的电磁力结果可作为求解转子结构形变的载荷,该文所提出的局部电磁力分析思路也可以为求解其他故障类型的电磁力问题提供参考。     

笼型感应电动机转子非对称运行时磁场变化规律的研究

以一台笼型感应电动机为例,定义了电动机转子非对称运行时的电磁场计算模型。基于数值分析方法的基本原理,运用电磁场计算分析软件ansoft,对电动机转子处于不同断条故障程度时的电磁场进行了计算,并总结出了磁场中各量随故障演化程度而变化的规律,数值计算结果与实验数据的比较,验证了转子故障有限元模型的合理性。通过对不同故障情况下的气隙磁密3次谐波含量的研究,提取了可判断转子断条故障的有效特征量,为转子断条故障诊断提供了理论依据及故障诊断新方法。     

基于EMD-神经网络的电动机转子故障诊断方法研究

在电动机运行过程中,转子断条故障将导致电动机出力降低,性能恶化。因此研究更高效的电动机故障诊断方法来对其进行检测迫在眉睫。针对电动机转子出现断条故障时定子电流信号的非平稳特征,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和神经网络相结合的转子故障诊断方法。该方法首先将原始信号分解为突出了原信号不同时间尺度的局部特征信息的内在模函数(IMF)分量,然后将各IMF分量输入到BP网络中进行训练学习和故障诊断。将此方法应用于电动机转子断条故障的识别,实验结果表明,该方法能快速准确地识别转子断条故障。     

基于小波包分析的异步电机转子故障检测

针对异步电机转子断条故障信号特征频率易被主频淹没的缺点,利用小波包分析法提取电机电流信号的故障特征频带能量,并以此为依据,基于"频率-能量-故障"模式,对异步电机转子断条故障进行检测信号,实验结果表明该方法能够有效检测转子断条故障。     

基于笼型电动机转子断条故障的诊断分析

为了解决目前已有的故障诊断方法只能诊断出电机是否发生转子断条故障而不能诊断出转子断条数目的问题,对电机转子断条故障进行了仿真和断条数目诊断方法的研究。首先对Y2-132M-4型的鼠笼式三相异步电机进行了建模,利用建立的模型对发生不同断条数的电机故障进行了仿真研究。然后,提出了基于机器学习的对转子断条故障的断条数目进行诊断的算法。实验结果表明,所提出的故障诊断分类方法实现了电机不同数目的转子断条故障的智能诊断分类,且诊断分类准确率达100%。     

250km／h动车组牵引电机转子铜导条的国产化

通过250km／h高速动车组牵引电机转子铜导条的国产化,总结了用国产化材料替代欧洲材料的经验。介绍了如何把转子铜导条放在真空退火炉中进行热处理,探讨了如何优化真空退火的工艺,确保了转子铜导条在与转子端环钎焊过程中不起泡,保证了动车牵引电机转子铜导条的性能和质量。     

基于支持向量机的电机转子断条故障诊断

交流电动机转子断条故障诊断的问题可以归结为模式分类的问题,支持向量机是近几年来涌现的一种新型的针对小样本集合具有较好分类效果的方法.根据断条故障在定子电流谱中产生相应特征分量,本文利用窗提取的方法对定子电流谱进行转换,在不损失故障特征信息的前提下构造低维数特征空间,并在其中用SVM进行分类.同时针对实际应用中转差率s由于负载的变化而使故障特征频率位置发生变化的问题,分别在恒定负载和变负载条件下进行试验.断条情况为无断条、一根断条、连续两根断条三类,结果表明在恒定负载和变负载条件下都有较高的诊断正确率.同时因为整个诊断过程可以实现自动化,所以可实现在线诊断.     

电机转子断条故障诊断方法探讨

通过综合国内外相关理论,对笼型异步电动机几种转子断条故障诊断方法进行了研究.仿真或实验验证结果表明,所有的方法对检测笼型异步电动机的转子故障是有效的.在此基础上讨论了转子断条故障诊断方法的发展趋势,为电机转子断条故障研究者提供了理论指导.     

基于多重信号分类与模式搜索算法的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法

提出了一种基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)与模式搜索算法(pattern search algorithm,PSA)的异步电动机转子断条故障检测新方法。MUSIC方法对于短时信号具备高频率分辨力,可以准确计算转子断条故障特征分量以及其他分量的频率;但对诸频率分量幅值和初相角则无法准确求解。因此引入PSA确定诸频率分量的幅值、初相角,并对1台Y100L-2型3 kW笼型异步电动机完成了转子断条故障检测实验。实验结果表明:基于MUSIC与PSA的异步电动机转子断条故障检测方法切实可行,适用于负荷波动、噪声等干扰严重情况。