利用启动电流时变频谱的电机故障诊断方法

王熙雏



利用启动电流时变频谱的电机故障诊断方法

王熙雏

（苏州工业职业技术学院机电工程系，江苏苏州 215104）

异步电动机；启动电流；时变频谱；断条故障

0 前言

由于定子电流信号易于采集，因此基于快速傅里叶变换（FFT）的定子电流信号频谱分析方法被广泛应用于转子断条故障的在线检测。

如图1所示，将无法辨别到底是否出现断条故障。

为了规避判断的主观失误，我们可以在启动的过程中不断采集定子电流，通过启动时电流的时变频谱来分析。另外，通过成熟的小波理论也能够对启动电流进行分析。

图1 分析图

1 稳态定子电流边频分量确定异步电机故障

当定子电流中出现断条故障时，一般会同时出现偏心故障，利用三相定子电流关系并进行FFT展开，可得到如下三相电流表达式（由于篇幅所限，不加具体证明）[4-5]。

其中，为正整数。

图2和图3为良好电机和出现断条故障电机的对比。

为了克服上述不足，本文介绍基于启动电流的时变频谱的诊断方法。

图2 良好电机

图3 断条故障电机

2 启动电流时变频谱的诊断方法

图4 转差率s与Is/If关系图

（五）药物效果评价 利用新型复合驱虫药的驱虫模式是在对我国大中型猪场寄生虫危害进行大量调查基础上，筛选目前最有效、安全和广谱的药物通过目标规划优选而成。据应用效果统计，对寄生虫驱虫效果达94.9%～100%，饲料转化率提高5%～6%，每头肥猪节约饲料18～20 kg，肥猪提前10～20 d出栏。整个猪场苍蝇数量减少80%以上，使环境卫生大为改善。证明该驱虫模式适用于全国各地规模化猪场的寄生虫控制，具有重要的经济效益和推广价值。

测量装置如下图5：

图5 测量装置

利用上述测量装置对某一有断条故障的电机进行测试，得到FFT频谱分析结果随整个启动过程的变化关系，如图6。

因此，在实际应用中，我们只要在异步电机启动的时候，采集其定子电流波形，如果其变化规律服从上述图6，则可以判断电机存在鼠笼断条故障，如果图形如图7所示，则表明该电机为完好电机。

图6 断条故障电机定子电流波形

图7 完好电机定子电流波形

当然，在实际过程中，不一定要采集电机启动的整个过程，只要采集电机的大部分过程，通过比较判断，就可得到异步机正常与否的一般性结论。

3 结语

通过对启动电流时变频谱的诊断方法，规避了稳态定子电流分析的不确定性，提高分析的可靠性和灵敏性。而且，通过实验证明，这种方法与稳态运行作谱分析相比，具有故障特征信息多、诊断灵敏度高、谱分辨率要求低等优点，以及不存在稳态运行时机械负载摆动影响识别故障特征量等问题。

[1] 邱阿瑞. 用起动电流的时变频谱诊断鼠笼异步电机转子故障[J]. 中国电机工程学报, 1995, 15(4): 267-273.

[2] 蒋建东, 蔡泽祥. 鼠笼型异步电动机转子故障诊断新方法[J]. 继电器, 2004, 32(7): 14-16.

[3] 许伯强, 李和明, 孙丽玲, 等. 大型异步电动机状态监测与故障诊断方法评述[J]. 华北电力大学学报, 2002, 29(3):33-38.

[4] 许伯强, 孙丽玲, 李和明, 等. 笼型异步电动机转子断条在线检测方法[J]. 华北电力大学学报, 2001, 28(3): 20-13.

[5] 张强, 张建文, 张勇. Park 矢量变换在异步电机故障诊断中的应用[J]. 煤炭技术, 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

王熙雏（1978-），1999年本科毕业于合肥工业大学电气工程系，2005年硕士毕业于广西大学电气工程学院，研究方向为控制理论与控制工程，现在苏州工业职业技术学院从事教学工作，讲师。

审稿人：毕纯辉