三相电机故障诊断及容错控制研究

纪合忠 张燕红

摘 要：在目前的情况下，三相电机作为一种重要的驱动设备，在日常生活之中有着极为广泛的运用，引起了越来越多的人的重视和关注。然而基于三相电机本身所具有的特点，其使用环境复杂，在这样的情况下，就使得其在运转的过程中，常常出现各种意想不到的问题，给正常的生产经营带来诸多的问题和困难，一方面对设备的性能造成了不可逆的破坏，另一方面还可能引发各种危险和事故。面对这样的情况，为了能够从根本上缓解各种不稳定因素，相关的工作人员就要对三相电机的故障进行精确的诊断和处理。基于以上的原因，本文结合笔者多年的实践经验，就三相电机故障诊断以及容错控制进行了分析和思考，并提出了自己的看法和观点，通过与各位进行分享，希望能够给各位带来一些指导和帮助。

关键词：三相电机；故障诊断；故障容错控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.128

三相电机是一种十分关键的设备，由于其具有结构简单，价格低廉、坚固耐用，制造、使用和维修方便等优点，因此，其有着极为广泛的应用，在各个领域之中都发挥着关键的作用，然而，三相电机的使用环境十分复杂，使得在对其进行运用的过程之中，常常出现各种意想不到的故障，对正常的生产活动可能会带来十分恶劣的影响，面对这样的情况，对三相电机使用过程中出现的各种故障进行有针对性的控制，就具有十分关键的作用。

1 故障诊断与容错控制的意义

在当前的情况下，伴随着我们国家经济发展水平的不断提升，科学技术的发展呈现出高速增长的趋势。在现如今这个阶段，越来越多的新式设备层出不穷，与此同时，其功能和作用也相应的变得越来越完善[1]。这些设备在日常工作的时候，面临着及其繁重的任务，并且，这些设备经常在高负荷的情况下进行运转，在这样的情况下，就导致其出现故障的几率变得越来越高。三相电机若是出现故障，一方面会使其原有的性能出现最大限度的降低，严重的情况下还会引发各种严重的灾害，因此，采取各种有针对性的措施，来对其故障进行有效的排除和修正就具有至关重要的影响和作用。由于传统的诊断方式自身所固有的局限性，采取更加智能化的模式就顯得至关重要。相关的工作人员可以从以下几个方面着手，从源头上对各种故障进行系统的控制。

（1）相关的工作人员在三相电机出现故障以后，要在最短的时间内对故障进行确定，并根据故障的情况采取各种有效的应对措施。

（2）工作人员要能够精确的对各种设备的使用寿命和故障的类型进行确定，并有针对性的提出各种维修措施和方案。

（3）另外，能够自动对故障进行处理同样也十分关键，通过这样的手段，来使设备在最短的时间内恢复至故障以前的工作性能。另外，在必要的情况下，工作人员还可以牺牲部分性能，来保证三相电机运转的稳定性[2]。

2 三相电机常见故障介绍

三相电机在通常的情况下，都是由定子、转子以及轴承等部件所构成，其基本构造具有十分简便的特点。然而，三相电机的演变过程却具有十分复杂的特征，不仅包括物理层面的问题，化学层面的问题同样也十分关键。相关的工作人员在对其进行使用的时候，其性能往往会受到多种因素的共同影响，在一般的情况下，其故障主要可以概括为以下几个方面：

（1）定子绕组匝间短路。这是一种十分常见的三相电机故障之一，这种故障所占的比值约为三分之一，出现这种故障最为常见的一个原因就是同一相绕组的线圈由于绝缘体受到破坏而出现了短路这种故障。

（2）转子导条和端环开裂。这种故障也是三相电机出现的主要故障之一，其出现的原因主要为由于三相电机在启动的时候，导条可能会在很短的时间内出现大电流，从而导致转子导条出现故障，并发生断裂的情况。另外，这种故障在严重的情况下还会导致三相电机的电机被烧坏，对整个机器都会产生十分严重的破坏[3]。

（3）轴承故障。轴承出现故障也是一种十分普遍和常见的现象，由于轴承是三相电机的承载部分之一，在一般的情况下会出现磨损的情况，基于以上的原因，轴承出现故障也是比较常见和频繁的情况。

3 三相电机故障诊断及容错研究

为了能够更加透彻的理解如何对三相电机出现的故障进行系统的诊断，现举例进行说明。

（1）转子位置检测故障诊断研究。相关的工作人员如何精准的判断哪一个传感器出现了故障，首要的一个步骤就是要对转子位置的信号进行精准的分析和控制，操作的具体方式和步骤可以概括为：第一，工作人员要把一个电周期进行划分，分成6个区间，将VT1VT6定为区间1，然后每隔60°区间就加1，直到VT5VT6（既区间6），通过运用这样的方式，不管是在三相电机在启动的过程中，还是在运转的过程之中，都能够保持良好的状态。在一般的情况下，三相电机的运转速度同换相区间的精准态量保持着密切的关联。在这样的情况下，相关的工作人员就可以比照下一个区间以及上一个区间的长度和宽度来对传感器进行检查，比排除各种故障。

（2）转子位置故障容错控制研究。当传感器出现故障的时候，相关人员可以转变自身的策略，灵活的运用尚未损坏的传感器来对转子位置进行确定和评估，通过这样的方式，来对三相电机进行容错控制[4]。

若是在使用的过程之中，三相电机中一路传感器出现故障，最为关键的一个环节就是要对两个区间的宽度进行确定，通过这样的方式，来对出现的问题进行妥善的解决和处理。

4 结束语

总而言之，三相电机在当今的社会之中发挥着至关重要的作用，在不同的行业之中都有着极为广泛的运用，正是因为它所具有的重要地位，在对其进行使用的时候，若是出现故障，会造成诸多意想不到的损失。现如今的三相电机同以往相比较，稳定性已经实现了巨大的提升，然而由于工作环境的影响，依旧可能出现各种故障和问题，在这样的情况下，相关的人员要采取有针对性的措施，对三相电机出现的故障进行及时的维修和检测，以此来从容应对各种不利情况，从而从根本上确保电机拥有一个良好的运转环境，给生产作业提供更加坚实的保障。

参考文献：

[1]杨喜林.异步电动机定子匝间短路故障诊断方法[J].电机与控制应用，2016，07（07）：55-58.

[2]许伯强，李和明.异步电动机定子绕组匝间短路故障检测方法研究[J].中国电机工程学报，2018，03（24）：177-182.

[3]徐小来，王莉，谢一静.异步电动机定子绕组短路故障仿真研究[J].大电机技术，2016，11（01）：23-25.

[4]赵文祥，程明，花为等.双凸极永磁电机故障分析与容错控制策略[J].电工技术学报，2017，03（04）：71-91.

[5]崔宝磊.三相电机故障诊断及容错控制研究[J].电子技术与软件工程，2017，03（20）：129.