异步电动机定子电流信号的数据采集与处理

异步电动机发生转子断条时，定子电流中将出现（1－2S)f1(f1为电源频率）的附加电流分量，因此可以通过采集定子电流进行数据分析来诊断电机转子是否发生断条故障，本文设计了基于WindowsNT环境的异步电机定子电流数据采集软件和具有PCL818数据采集卡的硬件系统，并利用小波变换提取出了转子断条故障特征，试验结果证明了本设计的有效性。     

电流监测在笼型异步电动机转子故障诊断中的应用

分析了笼型异步电动机断条的原因 ,介绍了定子电流监测断条的原理 ,通过试验分析定子电流的频谱 ,由电流频率边频带 (1± 2s)f处幅值的大小可判断转子断条的故障及断条的数目 ,证明定子电流监测用于转子故障诊断是有效的     

基于定子电流信号和噪声信号的异步电动机转子断条故障诊断

给出了异步电动机发生转子断条故障时的磁动势的表达式,得出基于定子电流信号的转子断条故障诊断方法。以磁动势表达式为基础,进而推导出发生断条故障时的径向力表达式,并提出了一种全新的基于径向力频谱分析的转子断条故障诊断方法,即通过检测径向力频谱图中的(2-4s)f1、(4-4s)f1、(6-4s)f1谐波分量来诊断异步电动机的断条故障。有限元仿真的结果验证了上述结论。     

基于小波脊线的笼型异步电动机转子断条故障特征提取

提出了基于小波脊线的渐近信号特征频率提取算法,并应用到异步电机转子故障特征提取中.异步电机转子出现断条故障时,定子电流中相应地会含有频率为(1-2s)f1的故障特征分量.由于异步电机起动过程中转差率s是由1→0连续变化的,故(1-2s)f1将以f1→0→f1的规律进行变化,因此可以通过应用小波脊线分析异步电机定子起动电流信号来提取转子断条故障特征.实验结果证明了本方法的有效性.     

异步电动机定子故障检测新算法

为了提高异步电动机定子故障检测的可靠性,提出了计及转子故障时的异步电动机定子故障检测新算法.进行了定子绕组匝间短路与转子断条故障瞬态仿真并对仿真结果做了分析,指出:转子故障将导致定子电流出现(1±2 s)f1频率分量(s为转差率,f1^为供电频率),并使常规的定子电流负序分量算法准确性降低,而定子电流负序分量恰恰是定子故障特征量之一,因此转子故障将影响定子故障检测的可靠性,甚至导致故障误判.提出了计及转子故障时的定子故障检测新算法,其关键在于:预先采用频谱分析与校正、自适应滤波技术滤除来源于转子故障的定子电流(1±2s)f1频率分量.大量仿真与实验结果表明,该算法在转子正常或故障2种情况下均可准确计算定子电流负序分量.     

基于小波包改进算法的电机转子断条故障诊断

在异步电动机发生转子断条故障时,定子电流中会出现(1-2s)f频率分量,以此作为故障特征频率分量,但相对于基频f,其幅值较小且靠近基频,容易被淹没。本文采用的一种基于小波包分解与单节点重构改进算法,可以突出故障特征频率分量(1-2s)f,避免基频影响。仿真和实验结果均表明,该方法能够准确地诊断出电机转子断条故障。     

瞬时功率频谱分析在牵引电机转子故障诊断的应用研究

针对故障特征频率容易被基波频率淹没的问题,提出一种基于网侧瞬时功率的转子故障诊断方法。当交流调速系统牵引电机发生转子断条故障时,定子电流中故障特征频率(1±2s)f1分量通过变频器向变频器一次侧(网侧)传播。通过频谱分析发现,变频器网侧电流信号和定子电流信号都存在故障特征频率容易被基波频率淹没的问题。该方法选用网侧瞬时功率进行频谱分析,使得转子断条故障特征频率转换成2sf1的频谱分量,消除了基波频率影响,突出故障特征频率。且只需采集单相电流,简化了硬件结构。实验表明:该方法能对转子故障进行有效诊断。     

基于希尔伯特和傅立叶变换的笼型感应电动机转子断条故障检测

针对笼型感应电动机转子断条故障时,频率为（1±2s）f1的故障特征分量容易被基频f1分量所淹没的特点,提出了一种基于希尔伯特变换和连续傅立叶变换的转子断条故障检测新方法。通过定子电流信号作希尔伯特变换取得反映转子断条故障特征的调制信号,然后再滤掉直流分量,最后进行连续细化傅立叶变换,以调制信号的频谱中是否存在2sf1频率分量来判断转子是否发生断条故障。仿真结果表明该方法具有可行性。     

基于空间旋转变换的异步电机故障检测新方法

针对当前电机故障诊断技术中,转子断条故障频率易被基波淹没,硬件成本高等缺点,提出了一种基于空间旋转变换的故障诊断技术,并分别推导出两种断条故障的诊断判据。判据1是对采集的单相定子电流进行正同步旋转变换,将特征故障频率(1±2s)f1转移到2sf1,避免基频成分的影响。判据2是通过若干次旋转变换,将定子电流中的基频成分剔除,而故障成分(1±2s)f1得以完整保留。通过电机试验表明:两种提取特征故障频率的方法,都可有效地避免故障频率被基波成分的影响,达到诊断转子断条的目的。     

用自适应陷波器检测异步电动机转子断条的仿真

转子断条是笼型异步电动机常见的一种故障,采用快速傅立叶变换(FFT)对定子电流进行分析是目前应用最广泛的转子断条在线检测方法,但是存在灵敏度低的缺点。当电机断条时,定子电流将产生(1-2s)f1频率的附加分量但幅值非常小,若直接将定子电流信号去作频谱分析,将受幅度很大的电网频率分量f1的影响,因而提出采用自适应陷波器的方法对异步电动机定子电流信号进行处理,通过LMS算法来调节自适应陷波器的两个权值,以达到对工频信号极大的衰减,虽不能完全消除但幅值已明显减小。其结果有利于转子故障特征量的提取,从而提高检测的灵敏度。仿真结果证明了该方法的有效性。     

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。     

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.     

笼型转子断条感应电动机的易解数学模型

针对断条破坏了电机原有对称关系而使建模仿真变得困难,采用综合矢量法,建立了转子断条感应电动机易于求解的数学模型.对电机暂态及稳态仿真揭示了定子电流幅值与转矩随时间脉动的故障特征,得出了转子导条电流分布规律,表明与断条相邻及相距一对极距的导条电流最大.引人关注的是在转子端环间出现端电压,其值反映了转子电路不对称程度;揭示了故障特征随电机负载变化规律.定子电流实测与仿真结果相吻合证实了结论正确,有助于感应电机在线故障诊断.     

笼型异步电动机转子断条数目诊断新判据

笼型异步电动机一旦发生转子断条故障,在其定子电流中将出现边频分量。当前已提出Filippetti判据等基于定子电流边频分量的转子断条数目诊断判据,但其准确性有待改进。该文从定子电流边频分量的产生机理入手,推导出转子断条数目诊断新判据。相对于Filippetti判据而言,新判据具有普遍性,可以视为Filippetti判据的推广。新判据同时考虑了导条间电流对转子断条数目诊断的影响。针对一台Y100L-2型三相异步电动机(3 kW,380 V,50 Hz)完成了转子断条故障实验。实验结果表明新判据在准确性方面得以改进。     

Analysis techniques for detection of IM broken rotor bars after supply disconnection

This paper presents some analysis techniques of the space vector of voltages induced in the stator windings after supply disconnection, to detect broken rotor bars in squirrel-cage induction machines. When the motor is disconnected from the supply no currents flow in the stator windings and the voltages measurable at its terminals are due to flux produced by rotor currents. When the rotor is healthy, the voltages measured at motor terminals are almost sinusoidal because of the symmetry of rotor windings. When there are broken rotor bars, the magnetomotive force generated by rotor windings is distorted, and some particular harmonics, contained in the voltages induced in the stator windings, increase their amplitudes. The diagnostic technique is based on monitoring these voltage harmonics and analyzing the space vector of the voltages induced in the stator windings via MUSIC pseudospectrum and short-time MUSIC (STMUSIC) time-frequency pseudorepresentation. The MUSIC algorithm is based on the eigen analysis of the autocorrelation matrix, and permits us to evidence the principal harmonic frequencies of the signal and decrease the noise influence, thus allowing a better detection of the broken rotor bars. The results obtained using MUSIC and STMUSIC algorithm have been compared experimentally with those obtained by fast Fourier transform (FFT) and short-time FFT, respectively, and two different sized induction motors have been tested, to demonstrate the superiority of the former approach. Differently from most of the diagnostic techniques already proposed in the technical literature, the proposed approach is effective regardless of the load condition of the machine, source characteristics, and iron saturation.     

基于小波变换的异步电机故障检测与分析

通过合理选取小波基,对提取到的电机振动信号和定子电流信号做小波包变换,从而对电机滚动轴承损坏、转子断条这两类电机主要故障做出准确的判断与分析。对转子断条故障的仿真结果表明,小波包分析方法在电机故障诊断方面具有较好的准确性和优越性。     

鼠笼式异步电动机转子断条数目判据研究

转子导条断裂是鼠笼式异步电动机的常见故障之一.本文通过分析定子电流边频分量的产生机理,采用定子电流时域信号加汉明窗的方法,减小主瓣能量泄露,突出边频分量,改进了诊断转子断条数目的判据.仿真结果表明断条数目诊断的准确性得到一定程度的提高.     

用自适应方法提取鼠笼式异步电机转子断条的特征分量

本文根据自适应滤波的原理,推导出处理鼠笼转子异步电机定子电流的方法。经过仿真计算和对转子有断条的电机定子电流的处理,结果表明:用本方法可以大大提高检测转子断条故障特征分量的灵敏度。     

基于气隙转矩的笼型异步电动机转子断条监测

提出了基于气隙转矩的鼠笼异步电动机转子断条故障在线监测方法.根据旋转磁场理论研究了气隙转矩在电机正常及转子断条运行状态下包含的谐波频率成分.当电机转子出现断条故障时,气隙转矩将会含有2sfs谐波频率分量.通过对气隙转矩的计算处理,利用小波脊线提取气隙转矩中转子断条故障特征频率分量,克服了分析定子电流信号时的不足,实现了电机转子断条故障的在线监测.实验结果证明了该方法的有效性.     

定子电流二次方法的异步电机转子复合故障诊断

为了突出故障早期的故障特征信息,避免复杂算法,实现故障早期状态在线监测,提出定子电流二次方法(流方)的笼型异步电机转子复合故障检测。定子电流经过二次方后转移和放大了定子电流中的故障信号,由于转子断条和气隙偏心的故障特征频率在频谱分布上的差距,转子复合故障得到分离和辨识。同时比较了单相流方和三相总流方对复合故障的诊断效果。复合故障时,流方的故障频率不是单一故障频率的直接累加,还包括两故障频率所引起的交叉干扰项。实验表明,随着断条数的增加,复合故障中表征断条的故障特征分量的幅值增加,有利于故障程度的量化和诊断系统的建立。