利用啟動電流時變頻譜的電機故障診斷方法

王熙雛

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利用啟動電流時變頻譜的電機故障診斷方法

王熙雛

（蘇州工業職業技術學院機電工程系，江蘇蘇州 215104）

異步電動機；啟動電流；時變頻譜；斷條故障

0 前言

由于定子電流信號易于采集，因此基于快速傅里葉變換（FFT）的定子電流信號頻譜分析方法被廣泛應用于轉子斷條故障的在線檢測。

如圖1所示，將無法辨別到底是否出現斷條故障。

為了規避判斷的主觀失誤，我們可以在啟動的過程中不斷采集定子電流，通過啟動時電流的時變頻譜來分析。另外，通過成熟的小波理論也能夠對啟動電流進行分析。

圖1 分析圖

1 穩態定子電流邊頻分量確定異步電機故障

當定子電流中出現斷條故障時，一般會同時出現偏心故障，利用三相定子電流關系并進行FFT展開，可得到如下三相電流表達式（由于篇幅所限，不加具體證明）[4-5]。

其中，為正整數。

圖2和圖3為良好電機和出現斷條故障電機的對比。

為了克服上述不足，本文介紹基于啟動電流的時變頻譜的診斷方法。

圖2 良好電機

圖3 斷條故障電機

2 啟動電流時變頻譜的診斷方法

圖4 轉差率s與Is/If關系圖

（五）藥物效果評價 利用新型復合驅蟲藥的驅蟲模式是在對我國大中型豬場寄生蟲危害進行大量調查基礎上，篩選目前最有效、安全和廣譜的藥物通過目標規劃優選而成。據應用效果統計，對寄生蟲驅蟲效果達94.9%～100%，飼料轉化率提高5%～6%，每頭肥豬節約飼料18～20 kg，肥豬提前10～20 d出欄。整個豬場蒼蠅數量減少80%以上，使環境衛生大為改善。證明該驅蟲模式適用于全國各地規模化豬場的寄生蟲控制，具有重要的經濟效益和推廣價值。

測量裝置如下圖5：

圖5 測量裝置

利用上述測量裝置對某一有斷條故障的電機進行測試，得到FFT頻譜分析結果隨整個啟動過程的變化關系，如圖6。

因此，在實際應用中，我們只要在異步電機啟動的時候，采集其定子電流波形，如果其變化規律服從上述圖6，則可以判斷電機存在鼠籠斷條故障，如果圖形如圖7所示，則表明該電機為完好電機。

圖6 斷條故障電機定子電流波形

圖7 完好電機定子電流波形

當然，在實際過程中，不一定要采集電機啟動的整個過程，只要采集電機的大部分過程，通過比較判斷，就可得到異步機正常與否的一般性結論。

3 結語

通過對啟動電流時變頻譜的診斷方法，規避了穩態定子電流分析的不確定性，提高分析的可靠性和靈敏性。而且，通過實驗證明，這種方法與穩態運行作譜分析相比，具有故障特征信息多、診斷靈敏度高、譜分辨率要求低等優點，以及不存在穩態運行時機械負載擺動影響識別故障特征量等問題。

[1] 邱阿瑞. 用起動電流的時變頻譜診斷鼠籠異步電機轉子故障[J]. 中國電機工程學報, 1995, 15(4): 267-273.

[2] 蔣建東, 蔡澤祥. 鼠籠型異步電動機轉子故障診斷新方法[J]. 繼電器, 2004, 32(7): 14-16.

[3] 許伯強, 李和明, 孫麗玲, 等. 大型異步電動機狀態監測與故障診斷方法評述[J]. 華北電力大學學報, 2002, 29(3):33-38.

[4] 許伯強, 孫麗玲, 李和明, 等. 籠型異步電動機轉子斷條在線檢測方法[J]. 華北電力大學學報, 2001, 28(3): 20-13.

[5] 張強, 張建文, 張勇. Park 矢量變換在異步電機故障診斷中的應用[J]. 煤炭技術, 2006, 25(6).

Use of Time-varying Spectrum of the Starting Current Method of Motor Fault Diagnosis

WANG Xichu

（Department of Electrical and Mechanical Engineering of Suzhou Institute of Industrial Technology, Suzhou 215104, China）

As to the limitation of traditional fault diagnosis, this article recalls the use of squirrel cage induction motor during steady-state stator frequency side frequency components, and determining the mechanism whether there is squirrel cage motor broken bars or end ring cracking failure. Meanwhile, during squirrel cage motor startup, the time-varying spectrum of stator start current is alternated by FFT transform, so then whether there is broken bars fault in squirrel cage induction motor is diagnosed .

induction motor; starting current; time-varying spectrum; broken bars fault

TM307+.1

A

1000-3983(2014)05-0020-03

2014-03-13

王熙雛（1978-），1999年本科畢業于合肥工業大學電氣工程系，2005年碩士畢業于廣西大學電氣工程學院，研究方向為控制理論與控制工程，現在蘇州工業職業技術學院從事教學工作，講師。

審稿人：畢純輝