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一种基于坐标变换的感应电机转子断条故障诊断新方案辛峰;尚兆霞【摘要】转子断条是感应电机最主要的故障之一。
提出了一种通过采集感应电机三相定子电流并对三相定子电流进行坐标变换得出不同坐标系下的电流矢量，由此诊断感应电机转子断条故障的新方案。
定子电流矢量图具有物理意义清晰、直观等特点，借助于定子电流矢量图可以计算感应电机故障严重因子，可以推断出转子断条故障的严重程度。
通过样机试验，验证了该方法的正确性和有效性。
%Broken rotor bars is one of the main faults in induction machine. This paper proposed a new scheme by means of which the broken rotor fault can be detected through sampling three-phase stator currents and then transforming them into current vector. Stator current vector graph has the characteristics by its physical meaning of clarity. We can deduce the severeness of rotor broken bars using fault severity factor which is obtained from stator current vector graph. The validity and correctness were verified by prototype.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】5页(P48-52)【关键词】感应电机;坐标变换;转子断条;故障诊断【作者】辛峰;尚兆霞【作者单位】山东省产品质量检验研究院，山东济南 250100;山东省产品质量检验研究院，山东济南 250100【正文语种】中文【中图分类】TM3070 引言三相感应电动机因其结构简单、使用方便、成本较低、维护工作量小等优点在工业生产中得到广泛的应用。
交流电动机的检测方法（全彩图解）交流电动机是由交流电源供给电能，并可将电能转变为机械能的一种电动装置。
交流电动机根据供电方式的不同，可分为单相交流电动机和三相交流电动机两大类。
[交流电动机的实物外形]1.单相交流电动机的检测方法单相交流电动机由单相交流电源提供电能。
通常单相交流电动机的额定工作电压为单相交流220V。
[单相交流电动机的实物及应用]单相电容起动式交流电动机有三个接线端子。
通常可以使用万用表分别检测单相电容起动式交流电动机任意两个接线端子之间的电阻值，然后对测量值进行比对，即可判别其绕组是否正常。
正常情况下，起动绕组端和运行绕组端之间的电阻值应为起动绕组电阻值与运行绕组电阻值之和。
[单相交流电动机的检测方法]特别提醒若所测电动机为单相电动机(三根绕组引线)，则检测两两引线之间的电阻值会得到的三个数值R1、R2、R3，三者应满足两个较小数值之和等于较大数值(R1+R2=R3) 的关系。
若R1、R2、R3任意一个为无穷大，则说明绕组内部存在断路故障。
2.三相交流电动机的检测方法三相交流电动机是由三相交流电提供电能，可将电能转变为机械能的一种电动装置，是工业生产中主要的动力设备。
[三相交流电动机的实物外形]通过以上的学习，可知检测三相交流电动机是否正常时，可以借助万用表、万能电桥以及绝缘电阻表等对三相交流电动机绕组的电阻值进行检测，除此之外，还可以进一步对绝缘电阻、空载电流等进行检测，通过检测结果判断交流电动机的性能是否正常。
[三相交流电动机的检测方法]将连接端子的连接金属片拆下，使交流电动机的三组绕组互相分离(断开)，然后分别检测各绕组，以保证测量结果的准确性。
特别提醒检测三相交流电动机绕组的电阻值时，为了精确测量出每相绕组的电阻值，通常使用万能电桥进行检测，即使有微小偏差也能被检测出。
将万能电桥测试线上的鳄鱼夹夹在电动机一相绕组的两端引出线上，检测电阻值。
本例中，万能电桥实测数值为0.433X 10Ω=4.33Ω，属于正常范围。
交流感应异步电机振动故障诊断新技术交流感应异步电机振动故障诊断是通过对电机轴承振动、定子线圈电流、定子轴向磁通、转子轴电压及电流等数据的收集，应用对这些数据的分析技术，掌握电机的状态，为检修决策提供可靠依据。
一.感应电机的振动故障诊断1.振动故障诊断技术电机轴承处的振动信息可以判定电机的定子或转子偏心、定子或转子的铁芯短路及松动、转子条或端环缺陷、转子热弯曲、电源接头松动或断开等故障。
（1）定子。
电机定子故障包括定于偏心、定子铁芯短路或松动。
这些故障均产生2ƒL（ƒL 为电源频率）下的大振动，若切断电机电源，2ƒL频率下的振动立即消失。
（2）转子偏心。
偏心的转子可在转子与定子间产生可变气隙，从而引起脉冲振动（通常振动在听与转速的谐波频率之间人常需用细化谱分离出所与转速的谐波频率。
偏心的转子产生2ƒL及其两侧的ƒP（极通过频率边带）。
极通过频率本身也出现在低频处。
ƒP常见值的范围在20-120r/min（0.3-2Hz）内，软地脚或不对中故障造成的壳体变形常会引起气隙变化。
（3）转子。
断裂的转子条或短路环，转子条与短路环间接触不良，或者短路的转子铁芯均产生1X转速频率的大振动及其两侧极通过频率边带。
此外，还可产生二、三、四、五倍转速谐波频率两侧的极通过频率边带。
转子条通过频率（即RBPF，等于转子条数×转子转动频率）及其谐波频率两侧的2ƒL边带说明转子条存在松动或脱开情况。
转子条松动和端环间的电弧常显示出很高幅值的2RBPF且伴随2ƒL边带，但是1RBPF频率的振动幅值不增大。
（4）电气相位故障诊断。
由于松动或断裂接头的相位问题可产生2ƒL频率下的较大振动，且两侧伴有1／3 ƒL的边带。
2ƒL处的振动幅值随时间延续将变得更大。
偶尔接触的故障接头问题尤为严重，必须及时处理。
（5）转子热弯曲故障诊断。
电机转子的热弯曲主要由电机断裂转子条、短路的铁芯等故障引起，它们在局部产生大量的热，导致转子弯曲变形，严重者可使转子与定子碰摩。
清华大学学报(自然科学版)9 27 1997年第37卷Journal of T singhua U niversity (Sci &T ech )第1期第35～37页 提取感应电动机转子故障特征的新方法3邱阿瑞清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084 收稿日期:1995208228 第一作者:男,1946年生,副教授 3国家攀登B 计划项目文 摘 感应电动机拖动机械负载运行时,如果机械负荷波动较大,通过测取电动机定子电流直接作频谱分析,难于得到正确的结果。
作者分析了该种工况下电动机定子电流信号的特点,提出了一种提取电动机转子故障特征的新方法。
此法通过对电动机定子电流信号作H ilbert 变换解调处理,以调制信号的频谱中是否存在2sf 1频率的故障特征分量,来诊断转子有无断条故障。
实测结果表明,这种方法是有效的,尤其适用于这种负荷波动较大的电动机转子故障的诊断。
关键词 H ilbert 变换;故障诊断;感应电动机分类号 TM 343.3;TM 307 鼠笼转子笼条开焊与断裂是感应电动机常见故障之一。
利用故障诊断技术及早发现处于萌芽状态的故障,对于保证安全生产以及提高经济效益均具有实际意义。
鼠笼转子断条故障的诊断,是根据转子断条后电动机运行特性的变化来确定的。
转子断条后,不对称的转子就会在定子绕组中感应出(1-2s )f 1的附加分量电流(f 1为电网频率,s 为转差率)。
常用的方法是对稳态的定子电流直接作谱分析,以频谱中是否存在(1-2s )f 1分量——这一转子断条故障特征量来判断转子有无断条故障[1,2]。
但是,这种从电动机定子电流直接作频谱分析的方法有一定局限性,对于电动机运转时负荷波动较大的运行工况下,这种诊断方法难于取得满意的效果。
因为在这种情况下,电动机定子电流频谱图中除电网频率f 1(50H z )处有较高的谱峰外,还有以f 1为中心的各种调制分量。
因此,很难直观看出是否存在(1-2s )f 1的故障特征量,故难于确诊转子有无断条故障。
电动机的故障检测与监测方法故障检测与监测是电动机维护和运行过程中的关键环节，能够帮助及时发现和解决电动机故障，保障设备的正常运行。
本文将介绍几种常见的电动机故障检测与监测方法，以期提高电动机的使用寿命和可靠性。
一、温度监测法电动机运行过程中，温度的变化可以反映出电机的工作状态和可能存在的故障。
通过在电动机上安装温度传感器，实时监测电机的温度变化，可以有效检测电机的故障。
二、振动监测法电动机在工作时会产生振动，不同的振动模式对应不同的故障类型。
通过在电机上安装加速度传感器，监测电机振动信号，可以分析出电机的健康状况和故障类型，及时采取措施进行维修保养。
三、电流监测法电动机的故障往往会导致电机的电流波形出现异常。
通过安装电流传感器，实时监测电机的电流变化，可以及时发现电动机的故障，例如转子断条、绕组短路等。
四、电压监测法电动机的故障也会对电机供电系统产生影响，进而导致电动机的电压波形发生异常变化。
通过在电机供电系统上安装电压传感器，监测电压波形的变化，可以及时判断电动机故障，并进行相应的维修处理。
五、噪音监测法电动机故障往往伴随着异常的噪音产生。
通过监测电机运行时的噪音信号，可以判断电机是否存在异常情况，并进行相应的维护工作。
该方法对于一些难以接触到的电动机也十分有效。
六、绝缘监测法电动机的绝缘状况是其正常运行的重要保障。
通过使用绝缘测试仪对电机的绝缘电阻进行定期检测，可以有效判断电机绝缘的健康状况，及时发现绝缘损坏的问题。
七、转速监测法电动机的转速异常往往是其故障的一个重要表现。
通过安装转速传感器，监测电动机的转速变化，可以判断电动机是否存在故障情况，并及时采取措施进行维修。
八、霍尔传感器监测法通过在电动机上安装霍尔传感器，可以实时监测电机的转子位置和磁极间隙，从而判断电动机是否存在转子磁极损坏或间隙过大的故障。
综上所述，电动机的故障检测与监测方法多种多样，可以从不同的角度对电机的运行状况进行监测。
采用p-q变换的感应电动机转子断条故障诊断徐懂理;程桂林;侯新贵;李朝生【摘要】转子断条故障是感应电动机的常发故障,故障时定子电流谱中的(1±2s)f 故障特征分量远小于基频分量,易被基频的泄漏所淹没,因此无法准确判别故障的存在,尤其是轻载情况下.针对这一问题,文章提出采用p-q变换进行电动机转子断条故障诊断,分离影响特征量提取的基频信号,使故障特征在频谱中得以凸显,实现感应电动机断条故障的准确检测与诊断.通过理论分析和实验验证表明,该方法能够正确检测出转子断条故障的存在,即使在电机轻载运行时亦具有良好的检测效果.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2015(034)009【总页数】5页(P17-21)【关键词】感应电动机;转子断条;p-q变换;故障诊断;MCSA【作者】徐懂理;程桂林;侯新贵;李朝生【作者单位】南京工程学院电力工学院,江苏南京211100;南京工程学院电力工学院,江苏南京211100;南京工程学院电力工学院,江苏南京211100;南京工程学院电力工学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TM307+.1转子断条故障是电动机最常见的故障类别，约占其故障总量的10% ～15%左右，有着广泛性、突发性、渐进性、高危害性等特点［1，2］。
英国学者 C Hargis等人证实了转子断条故障的产生对供电电流具有调制影响，得出断条故障发生后定子电流中将出现频率为(1±2s)f的额外频率分量的结论(s为转差率)。
基于此特征量提取的分析方法称为定子电流分析法(Motor Current Signal Analysis，MCSA)［1］。
MCSA对稳态定子电流信号进行频谱分析，查找频谱中(1±2s)f频率分量来判断转子有无断条［3］。
但转子轻微断条时，(1±2s)f分量幅值相对于电网频率分量幅值非常小，约为电网频率分量的1%～3%，加之电机稳态运行转差率s很小，使故障特征频率与电网频率非常接近，相差仅约0.5～5Hz，故障特征受主频谱线的影响，FFT分析时存在谱线泄漏和栅栏效应［4，5］，特征会被淹没而难识别，这是目前电动机转子断条故障诊断需解决的一大难题。
电动机故障诊断方法电动机故障诊断是指通过各种手段和方法，确定电动机故障的发生和原因，并找出解决故障的方法。
电动机故障的诊断对于保证电动机正常运行和延长其使用寿命具有重要作用。
下面是一些常用的电动机故障诊断方法：1. 外观检查：首先通过仔细观察电动机的外观，检查是否有烧坏、破损、碰撞等情况，并查看电机接线端子和接线盒的连接是否牢固。
2. 电气测量：通过使用万用表、绝缘电阻测试仪等仪器，测量电动机的电压、电流、绝缘电阻等参数，了解电动机的工作情况，判断是否存在电气故障。
3. 振动检测：电动机在运行时如果产生异常的振动，可能是由于轴承磨损、不平衡或电机定子转子偏心等引起。
使用振动测量仪器对电动机进行振动测试，判断是否存在振动故障。
4. 声音检测：电动机在运行时如出现异常的噪音，可能是由于轴承磨损、不平衡或电机定子转子偏心等原因。
使用声音测试仪器对电动机进行声音测试，判断是否存在噪音故障。
5. 热度检测：电动机工作时如果温度过高，可能是由于电机内部的绕组短路、电机通风不良等原因。
通过测量电动机的温度，可以判断是否存在故障。
6. 油液检测：对于带有润滑系统的电动机，可以通过检查油液的颜色和气味，判断电动机内部是否存在磨损、油耗等故障。
7. 故障模式判断：根据电动机的故障模式和常见故障案例，结合上述的测量结果和观察，可以初步判断电动机的故障原因。
8. 试运转检测：对于某些难以判断的电动机故障，可以通过在检查过程中给电动机提供电源，并进行试运转。
同时，观察电动机是否有异响、异常热等情况，以进一步判断故障原因。
总之，电动机的故障诊断是一个综合性的过程，需要技术人员综合运用各种手段和方法来判断故障的原因和解决方案。
同时，在诊断中还需要注意安全，避免因操作不当而引发更大的故障。
此外，定期维护和保养电动机，可以有效地预防电动机故障的发生。
电机故障诊断方法
除了基于机器学习的电机故障诊断方法，还有其他一些常见的电机故障诊断方法，包括：
1.电流分析法：通过对负载电流幅值、波形的检测和频谱分析，
诊断电机故障的原因和程度。
例如，通过检测交流电动机的电流，进行频谱分析来诊断电机是否存在转子绕组断条、气隙偏心、定子绕组故障、转子不平衡等缺陷。
2.振动诊断：通过对电动机的振动检测，对信号进行各种处理
和分析，诊断电机产生故障的原因和部位，并制定处理办法。
3.绝缘诊断：利用各种电气试验和特殊诊断技术，对电动机的
绝缘结构、工作性能和是否存在缺陷做出结论，并对绝缘剩余寿命做出预测。
4.声音分析：一种通过分析电机运行时产生的声音信号来诊断
故障的方法。
由于电机在故障状态下会产生不同于正常运行的声音，通过声音分析可以判断电机是否存在异常。
例如，当电机轴承磨损时，会产生明显的噪音，通过声音分析可以识别和定位轴承故障。
5.绕组电阻测量技术：绕组电阻测量是一种简单而有效的电机
故障检测技术。
通过测量电机绕组的电阻值，可以判断是否存在断路或短路等故障。
6.红外检测技术：利用红外检测仪对电机进行非接触式检测，
可以发现电机内部的热异常和局部过热现象，从而判断电机是否存在内部故障。
7.油膜电阻测试技术：通过在电机内部注入一定量的导电油，
测量油膜的电阻值和电导率，可以判断电机内部的绝缘性能和是否存在内部短路等故障。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以实现对电机故障的全面诊断和排除。
