感应电动机转子断条故障诊断系统的研究

无速度传感器感应电机转子断条的故障诊断阳同光;蒋新华;付强【摘要】During the fault diagnosis of asynchronous motor based on stator current signals, the fault feature frequency component of broken bar always hides behind the fundamental component in the spectrum of the stator current. In order to solve this problem, a novel fault diagnosis method for the broken bar of speed sensorless induction motor is proposed based on the vector control. In this method, the reactive power is constructed by using the cross production of the rotor back electromotive force and the current vector, and then the corresponding reactive power spectrum is analyzed, with the characteristic frequency2s/as the fault diagnosis criterion for the broken bar. Meanwhile, the reactive power is used to identify the speed and correct the magnetic field orientation, thus eliminating the impacts of the stator resistance and integral term of the traditional model reference adaptive system speed identification equation of stator flux. Experimental results demonstrate that the proposed method is effective in the fault diagnosis of broken bars, and that it can improve the speed identification accuracy as well as the vector control performance.%在基于定子电流信号进行异步电机故障诊断时,转子断条故障特征频率分量常常被电流的基频分量淹没.针对这种情况,文中提出一种新型无速度传感器感应电机矢量控制转子断条故障方法.该方法通过转子反电动势与电流矢量的叉乘构建无功功率,然后对无功功率进行频谱分析,其中特征频率2sf 被用作转子断条的故障诊断判据.同时利用该无功功率进行速度辨识和磁场定向校正,消除传统MRAS速度辨识定子磁链方程中定子电阻和积分项的影响.实验结果表明,该方法能有效进行转子断条故障诊断,并提高速度辨识精度,改善矢量控制性能.【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(039)010【总页数】5页(P152-156)【关键词】无速度传感器;转子断条;故障诊断;矢量控制;无功功率【作者】阳同光;蒋新华;付强【作者单位】中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TM85转子断条是感应电机的常见故障之一，占电机故障的10%左右［1］.如果不能对这种故障状态及时诊断，将会导致事故的发生并对生产造成影响.很多文献提出通过监测电机信号来进行故障诊断，如气隙磁通［1］、电机振动［2］、转矩［3-4］、中心电压［5］及电流信号［6-8］.非侵入式电机的电流信号分析方法(MCSA)是目前使用最多的故障诊断方法，当电机出现转子断条故障时，将在定子电流中产生频率为(1±2s)f(s为转差率，f为电流频率)的故障特征成分，通过对定子电流进行频谱分析可确定转子断条的故障状态.但感应电机正常运行中，转差率s 很小，在轻载或空载情况下更小，因此，故障特征成分很容易被基波频率淹没，而且负载转矩波动也能在电流频谱中产生相同的边频带，给故障诊断带来困难.很多文献提出了解决上述问题的故障诊断方法，如 Park 矢量法［7］、基于模型方法［8-9］、Vienna 检测方法［10］.Park矢量法通过电流矢量模的圆形形状来判别转子故障诊断，但电源电压谐波会造成Park矢量模的形状变化，从而导致判据失效.后两种方法对转子断条故障诊断具有较好的特性，但对电机参数较为敏感.通过电压、电流信号作适当的变换来突出故障特征也是一种较好的办法.扩展的Park’s矢量法［7］通过分析电流矢量模的频谱，其基波转化成直流分量，故障特征频率转化成2sf、4sf分量，但需要同时采集三相电流，增加了硬件开销，而且带来了交叉项，使频谱较为复杂;Hilber转换法［6］通过构建Hirbert模量也能达到同样的效果.瞬时功率［11-13］、无功功率甚至功率因数［14］等物理量的频谱分析也被用于转子故障诊断，但这些物理量没有明确的物理意义，而且都没有推广到电机的矢量控制中.文中提出一种新型的感应电机矢量控制转子断条故障诊断方法.该方法通过转子反电动势与定子电流的叉乘构建无功功率，然后对无功功率进行频谱分析，利用2sf 特征成分构成有效判据.同时，在矢量控制系统中，利用该无功功率进行矢量控制的磁场定向校正和速度辨识，以提高系统控制精度和速度辨识精度.1 无速度传感器矢量控制1.1 磁场定向在感应电机转子磁场定向矢量控制系统中，通过转子磁场的准确定向实现定子电流is的励磁分量isd和转矩分量isq的完全解耦.当磁场定向不准时，实际励磁电流isd不等于给定值.当isd小于给定值时，电机工作在欠励条件下，将导致定子电压偏低，进一步影响到输出转矩和功率.当isd大于给定值时，电机工作在过励状态，将导致电机机端电压、电流增加，电机发热严重.定义无功功率表达式为式中，θ为转子电势Er与is之间的夹角.从图1可以看出，当励磁电流isd比观测值要小时，转子磁通将减小，从而转子电势Er也偏小，且落后于q轴，夹角θ将发生变化，导致实际无功功率与理论值不匹配.显然通过调整无功功率的大小可动态地调整转子磁链ψr的位置，使转子磁场定向更为准确.当磁场定向不准时，计算的无功功率值与给定值之间存在差值，可通过PI调节器来校正转子磁场的位置，使磁场定向准确，从而使观测磁链与实际磁链趋于一致，改善系统性能.图1 磁场定向不准时的磁场位置Fig.1 Station of flux for unnormal flux orientation1.2 速度辨识在无速度传感器矢量控制系统中，模型参考自适应(MRAS)是最为常见的速度辨识方法之一.在静止参考坐标系下，根据转子侧推导转子磁链方程为式中:^表示待辨识量;Tr为转子时间常数，Tr=Lr/Rr，Lr为转子电感，Rr分别为转子电阻;ψrα、ψrβ分别为转子磁链在α、β 方向上的分量;isα、isβ分别为定子电流分量;Lm为互感;p为微分算子;ω为转速.根据定子侧推导出转子磁链方程为式中，usα、usβ分别为输入电压 us在α、β 方向上的分量，Rs、Ls分别为定子电阻、电感，σ为漏感系数.将式(2)－(4)分别作为参考模型和可调模型，则根据Popov超稳定定理［15］可得速度辨识的自适应律.但由于MRAS采用的电机电压模型包含积分环节和定子电阻，影响了 MRAS低速下的辨识效果.根据文献［15］得到无功功率的两个表达式:式(5)为参考模型，含有转速的式(6)为可调模型，从而构建基于无功功率的MRAS 速度辨识.由此可知，该速度辨识方法不包含纯积分环节和定子电阻，消除了二者的影响，从而具有较好的速度辨识精度.2 基于无功功率的故障诊断矢量控制系统中，逆变器输出电压udqs含有基波和谐波成分，即式中:U为各次谐波有效值;φ(n)为谐波角度偏差;n=1 ±2K，K=0，1，2，….为分析问题方便，忽略高次谐波部分，则可设当感应电机发生转子断条故障时，定子电流中含有故障特征频率成分(1±2s)f，定子电流可表示为［11］式中:I、Ibp、Ibn分别为基波、断条特征成分中(1 －2s)f和(1+2s)f的谐波幅值，φ、φbp、φbn分别为电流分量的初相位.根据感应电机等效电路可知:式中:σ=1－/(LsLr).将式(8)－(11)代入式(1)，得从式(13)可知:定子电流中的基波电流成分与电压相乘，构成主磁通的励磁无功功率，产生了频率为2 f的分量和一个恒定分量;频率为(1－2s)f、(1+2s)f的断条特征分量与基波电压相乘分别产生2sf和(2－2s)f、(2+2s)f分量.基波电流与谐波电流相乘，构成漏磁通的无功功率，也产生了2s f、4sf分量和一个恒定分量.从无功功率的频谱分析中可以得知，2sf的成分可以构成转子断条的有效判据.3 矢量控制转子断条故障诊断系统根据上述分析，结合转子断条故障诊断系统、磁场定向校正系统和速度辨识环节的无速度传感器矢量控制转子故障诊断系统如图2所示.图中为检测电流分量，usq、usd分别为输入电压在d、q轴方向上的分量.图2 矢量控制转子断条故障诊断系统Fig.2 Broken bar fault diagnosis system based on vector control系统由磁场定向校正单元、矢量控制主体单元、速度辨识单元和故障诊断系统组成.文中定义的无功功率物理量既可用于故障诊断系统，又可用于速度辨识和磁场定向校正，能确保系统具有在线故障诊断能力的同时，通过不断修正磁场定向来提高系统性能.4 实验结果及分析为验证文中方法对感应电机矢量控制转子断条故障诊断的有效性，采用嵌入式数据采集装置.该装置采用主流的嵌入式实时操作系统，采集部分为TI公司的32位定点高速DSP芯片和16位同步采样ADC，单通道采样频率为10 kHz.故障诊断过程中，系统通过在VC++6.0环境下调用Matlab引擎的方法来进行感应电机定子电流信号的处理和分析，实现转子断条故障诊断功能，为操作人员提供必要的信号分析波形、信号的频谱图绘制.选用Y2-80M1-4型感应电机为实验电机，其铭牌数据如表1所示.表1 实验电机主要技术参数Table 1 Main technical parameters of the experiment motor额定功率/W额定电压/V额定电流/A额定转速/(rad·min－1)接线法550 380 1.6 1390 Y感应电机转子故障诊断系统如图3所示.图3 感应电机转子故障诊断系统Fig.3 Fault diagnosis system of inductionmotor rotor bar分别在正常状态、转子一根断条以及转子两根断条情况下，采集定子电流信号和电压信号.图4(a)为电机正常状态下的定子电流频谱，图中基波成分十分明显.图4(b)为转子断条情况下的定子电流频谱图，从图中可以看出，特征频率(1－2s)f、(1+2s)f部分靠近基波频率，且幅值相差较大，基本被基波频率淹没，故障特征不明显，难以达到故障诊断效果.图5(a)为转子一根断条情况下电机瞬时无功功率频谱曲线，从图5(a)中可以看出，2sf、4sf的故障特征成分十分明显，可以作为转子断条故障诊断的有效判据.图5(b)为转子两根断条情况下电机无功瞬时功率的频谱曲线，从图中可以明显看出2sf、4sf的特征成分，和图5(a)相比，特征频率的幅值明显增加，说明故障程度较为严重.图4 电机定子电流频谱曲线图Fig.4 Spectra of motor phase current图5 电机瞬时无功功率频谱曲线Fig.5 Spectrum of motor instantaneous reactive power5 结论文中提出了基于无功功率的感应电机矢量控制转子断条故障诊断方法.该方法利用转子磁场定向校正系统中的无功功率进行频谱分析，发现其中含有2sf、4sf故障特征成分，从而克服了传统MCSA方法中故障特征成分容易被淹没的问题.另外，将该无功功率用于速度辨识，消除了模型参考自适应速度辨识中的纯积分和定子电阻的影响.实验结果表明:该方法不仅具有较好的转子断条故障诊断能力，而且利用无功功率进行磁场定向校正和速度辨识，提高了矢量控制性能.参考文献:［1］Elkasabgy N M，Eastham A R，Dawson G E.Detection of broken bars in the cage rotor on an induction machine［J］.IEEE Trans on Power Systems，1992，28(1):165-171.［2］Sadoughi M，Ebrahimi M，Moalem.Intelligent diagnosis of broken bars in induction motors based on new features in vibration spectrum ［J］.Journal of power electronics，2008，8(3):228-238.［3］Bellini A，Filippetti F，Franceschini G，et al.Quantitative evaluationof induction motor broken bars by means of electrical signature analysis ［J］.IEEE Transactions on Industrial Applition，2001，37(5):1248-1255. ［4］牛发亮，黄进，杨家强，等.基于感应电机启动电磁转矩Hilbert-Huang变换的转子断条故障诊断［J］.中国电机工程学报，2005，25(11):107-112.Niu Fa-liang，Huang Jin，Yang Jia-qiang，et al.Rotor broken-bar fault diagnosisof induction motor based on Hilbert-Huang transformation of the starup electrmagnetic torque［J］.Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering，2005，25(11):107-112.［5］Oumaamar M E K，Khezzar A，Boucherma M，et al.Neutral voltage analysis for broken rotor bars detection in asynchronous motors using Hilbert transform phase［C］∥Proceedings of the 42nd IEEE IAS Annual Meeting.New Orleans:［s.n.］，2007.［6］刘振兴，尹项根，张哲，等.基于Hilbert模量频谱分析的异步电动机转子故障在线监测与诊断方法［J］.中国电机工程学报，2003，23(7):158-161.LiuZhen-xing，Yin Xiang-gen，Zhang Zhe，et al.On-line monitoring and diagnosis way based on spectrum analsis of hilbert modulus in induction motors［J］.Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering，2003，23(7):158-161.［7］侯新国，吴正国，夏立，等.基于Park矢量模平方函数的异步电动机转子故障检测方法研究［J］.中国电机工程学报，2003，23(9):137-140.Hou Xin-guo，Wu Zheng-guo，Xia Li，et al.Bearing fault diagnosis method of induction motor via wavelet decomposition of Park's vector modulus signal［J］.Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering，2003，23(9):137-140.［8］Schoen R R，Habetler T G.Evaluation 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Chinese Society for Electrical Engineering，2003，23(10):148-152.［13］侯新国，吴正国，夏立，等.瞬时功率分解算法在感应电机定子故障诊断中的应用［J］.中国电机工程学报，2005，25(3):110-115.Hou Xin-guo，WuZheng-guo，Xia Li，et al.Application of instantaneous power decomposition technique in induction motors fault diagnosis［J］.Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering，2005，25(3):110-115.［14］Drif M’hamed，Cardoso A J Marques.The use of the instantaneous-reactive-power signature analysis for rotorcage-fault diagnostics in three phase induction motors［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2009，56(11):4606-4614.［15］喻寿益，张艳存，高金生，等.基于无功功率模型的异步电机矢量控制系统转子时间常数辨识［J］.中南大学学报:自然科学版，2008，40(5):1318-1322.Yu Shou-yi，Zhang Yan-cun，Gao Jin-sheng，et al.Induction motor vector control system based on reactive power model［J］.Journal of Central South University:Science and Technology，2008，40(5):1318-1322.。

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。

一种感应电机转子断条早期故障诊断方法吴立泉; 刘永强; 梁兆文【期刊名称】《《电机与控制应用》》【年(卷),期】2019(046)009【总页数】10页(P101-110)【关键词】感应电机; 故障诊断; 转子断条; 参数辨识; 滑窗【作者】吴立泉; 刘永强; 梁兆文【作者单位】华南理工大学电力学院广东广州 510000【正文语种】中文【中图分类】TM3460 引言感应电机具有结构简单、价格低廉等优点，广泛应用于工业领域。

对于连续工艺流程部门，一旦感应电机发生故障，造成的经济损失往往会超出驱动电机本身的价值。

统计表明，在感应电机的四大类故障中，转子故障占10%，因此感应电机转子故障诊断是不可忽略的一部分。

国内外对感应电机转子故障已经进行了大量研究。

在国内，转子故障诊断方法分为3类：(1)基于信息处理的方法；(2)基于知识的方法；(3)基于解析模型的方法。

文献[1-3]用瞬时功率频谱分析对电机转子故障进行诊断。

文献[4-5]用Park矢量法来检测电机转子故障，但在故障早期存在椭圆率度量难等问题。

文献[6]利用定子电流作Park变换后的频谱特征来诊断转子故障。

文献[7]在去除定子电流信号基波信息的基础上，提出了基于互相关函数(CCF)的CCF-HTLS算法，旨在抑制定子电流中可能出现的高斯噪声产生的影响。

针对传统快速傅里叶变换(FFT)只考虑频谱低频段的特征，文献[8]对定子电流进行倍频小波分析，同时考虑频谱的低频段和高频段特征。

文献[9-12]利用数据融合方法诊断感应电机故障，以期解决依靠单一信息进行电机诊断结果的不足。

文献[13]基于电机振动故障信号，利用遗传小波神经网络进行电机故障诊断。

文献[14-15]引入鼠笼断条的空间位置角和断条率来建立dq0坐标系下的故障模型，通过参数估计的方法来对电机定转子故障进行诊断，但存在故障早期特征不明显的问题。

上述方法对感应电机转子断条早期故障的识别准确率不高，就常用的定子电流特征分析法而言，发生转子断条时，定子电流中会出现基频周围的边频带，特征频率是fb，fb=(1±2ks)f1，s为转差率，f1为电网频率。

电动机转子笼条断裂的原因分析及预防措施Analyse and Prevent about B reakdow n of E lectric Mober R otor C age廖松涛L IAO Song2tao(江西新余发电有限责任公司,江西　新余　338002) 摘要:分析了新电公司200MW汽轮发电机组多年来高压异步电动机转子鼠笼断条原因,提出了一些预防措施。

关键词:电动机;转子;断条;预防措施中图分类号:TM343.307.1　文献标识码:B　文章编号:1671-8380(2004)04-0022-021　引言厂用电动机是火力发电厂重要的厂用电气设备之一。

江西新余发电有限责任公司(以下简称新电公司)两台200MW火力发电机组自1995年、1996年相继投产以来,其厂用高、低压电动机先后发生各种故障100多台次,造成了较大的经济损失,其中一个主要的故障原因就是电动机鼠笼转子断条。

本文主要分析高压异步感应电动机转子鼠笼断条故障发生的原因,进而提出了一些相应的预防措施。

2　鼠笼断条的基本特征①鼠笼型电机断条多发生在具有频繁,重载启动的鼠笼型电机单、双鼠笼型电机。

双鼠笼电机外笼条断条最多,约占断条电机的95%以上,内笼和端环断裂的不到5%。

②圆形笼条断条的几率大大高于矩形笼条断条的几率,约占断条总数的80%。

③外笼条断裂时有明显的位移现象。

这说明笼条在槽内松动。

断条上有明显被槽壁突出的硅钢片磨损的沟槽,在伸出铁芯端笼条有明显的向上变形现象,短路环也有扭曲变形现象。

④笼条断口多发生在与端环的焊口里侧部位,槽内断条的很少,笼条开焊多发生在笼条与端环的焊接部位。

开焊后笼条在离心力作用下向外侧甩出刮伤定子造成定子线圈短路。

笼条槽内断口处有明显电弧烧伤痕迹,断口两断面吻合严密,呈脆性疲劳断列性质。

⑤断条槽的铁芯多有局部过热变色烧损现象,开焊处的端环孔周围也有过热变色及电弧烧伤痕迹。

3　转子断条原因分析电动机转子频繁发生断条,均是转子受各种应力作用的结果,而且应力超过了笼条所能承受的极限,或是交变应力的长期作用使笼条产生疲劳。

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。

电机转子故障诊断分析1 前言电机是工农业生产中的主要传动机械。

随着现代科学技术的进步和生产的发展,电机的容量不断增大,所组成的系统的规模越来越大,构成也越来越复杂。

但由于工作环境复杂,或者电机频繁起动等原因,电机转子断条等故障时有发生,对其可靠性要求也越来越高。

传统的电机故障诊断方法,需要建立精确的数学模型、有效的状态估计或参数估计、适当的统计决策方法等。

这些前提条件使得传统的电机故障诊断具有相当的局限性。

针对传统检测方法的以上缺陷,有必要对电机转子工作情况进行更先进及时监测,以防造成重大损失。

异步电动机故障检测是通过应用先进的技术手段,在线监测异步电动机相关运行参数(如电压、电流、磁通、转速、温度、振动、局部放电等),判断其是否处于正常状态,以确定合理检修方案,从而达到避免事故停机、提高设备运行可靠性、降低维修费用的目的。

2 电机转子断条故障转子断条故障是指异步电动机转子导条断裂(端环开裂)故障。

异步电动机在运行过程中,转子导条受到径向点磁力、旋转点磁力、离心力、热弯曲挠度力等交变应力的作用,加之转子制造缺陷,导致断条故障。

在冷却效果较差时,起动电流产生的热应力和机械应力较大。

当在重载和频繁起动情况下,笼条与端环焊接处是经常发生断裂的部位。

一般过程如下:(1)在即将断裂的部位经常出现过热,很高的热应力或机械应力。

(2)达到疲劳极限时笼条断裂,并产生电弧。

(3)在继续起动时,相邻的笼条通过更大的电流,并承受更大的机械和热应力。

(4)造成更多笼条断裂,故障范围扩大;产生较大的单边磁拉力,使电机产生振动、噪声;定子电流摆动和温升增加,转速波动。

3 神经网络技术在电机转子断条故障诊断的应用人工神经元的信息处理分三个部分,首先完成输入信号与神经元联接强度内运算,然后再将其结果通过激活函数(如Sigmond函数),再经过阀值函数判决,如果输出值大于阀值,则该神经元被激活否则处于抑制状态。

神经元按一定模式连接成网络型,神经元之间的连接权值的大小反应信号传递的强弱。

一种监测笼型感应电动机转子断条故障的新方法
王旭红;彭建春
【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(030)002
【摘要】电机断电后,如果有导条断裂,转子磁通在定子绕组中的感应电压将直接受到影响.根据这一特点,提出了一种诊断笼型感应电动机转子断条的新方法,即通过分析定子绕组中感应电压高次谐波的变化来确定转子断条故障.与其他方法相比,该方法能消除三相电压不平衡以及电机磁饱和等现象对故障监测所造成的影响.仿真与试验结果证明了该方法的有效性.
【总页数】4页(P64-67)
【作者】王旭红;彭建春
【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南,长沙,410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南,长沙,410082
【正文语种】中文
【中图分类】TM34
【相关文献】
1.笼型感应电动机断条故障前后转子电磁力计算及结构静力学分析 [J], 谢颖;冯春爽;杨忠学;刘海松;王泽
2.笼型感应电动机转子断条和开裂的故障诊断和在线监测 [J], 宁玉泉
3.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 [J], 张惺
4.基于精简四阶累积量MUSIC与混合遗传算法的笼型异步电动机转子断条故障检
测新方法 [J], 许伯强;朱明飞
5.笼型异步电动机转子断条故障检测新方法 [J], 许伯强;李和明;孙丽玲;王永宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电动机故障诊断技术探讨摘要：电动机的稳定运行对于自动化流水线企业的正常生产工作而言非常重要。

在生产过程中，电动机难免会发生故障，而对故障进行维修时的关键在于能否准确诊断出故障出处。

因此，建筑故障设计中如何提高建筑安全性探讨具有重要的意义。

本文对电动机故障诊断技术进行了概述，旨在保障电动机的安全运行。

关键词：电动机；故障；诊断1、电动机原理电动机主要有定、转子组成，二者之间有一个很小的空气隙。

定子对称三相绕组接入三相电源，通入对称三相电流，建立定子三相合成旋转磁动势并产生定子旋转磁场。

该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，产生电磁力，在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，且转向与旋转磁场方向相同。

2、电动机常见故障2.1定子故障定子是电动机最常出现故障的部位，其中最主要的是定子绕组故障，这种故障是因绝缘破坏而引起各种表现形式的故障，如匝间短路、单相对地短路、相间短路和局部放电等。

其中，匝间短路故障约占定子绕组故障的50％以上，产生定子绕组匝间短路故障的原因为：在电动机开关过程中，匝间绝缘承受暂态过电压；电动机定子绕组温度过高导致匝间绝缘性能恶化；定子线圈承受电磁力发生振动，导致匝间绝缘破损；电动机长期在潮湿、高温等恶劣环境下运行等。

当定子绕组短路匝数较少时，故障症状不明显；若长期运行会烧毁线圈和定子铁芯。

2.2转子故障电动机启动时，转子流过5～9倍的额定电流，其导条承受较大的电磁感应冲击力，并会快速升温。

电动机在加减速停转时同样会受到力矩的作用。

随着电机的使用，导条会产生疲劳造成转子断条。

导条的材质、铸造质量同样也会造成转子断条故障的发生。

2.3轴承故障轴承故障是指轴承磨损和变形、轴颈磨损、轴瓦破裂等。

轴承是负荷最大的部件，在运行中因过载、轴承附件问题易引起轴承磨损，若轴承磨损较轻可暂时不用更换，通过采取其他措施来避免轴承进一步磨损；若轴承磨损严重，影响设备的正常工作，必须按要求更换轴承。

一种新的感应电动机转子断条故障检测方法汪凯;丁皓;白明;王兆霞;李宁宁;赵小冰【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2010(026)006【摘要】该文提出一种基于Hilbert模量频谱分析的感应电动机转子断条故障诊断的新方法.该方法是将Hilbert变换和小波分析方法相结合,得到解析小波变换,以准确判定负荷波动发生时刻,消除了负荷波动对断条故障特征频率的影响.将Hilbert 模量定义成原始信号与其共轭信号的平方和,利用Hilbert模量将原相电流中的基波成分转换成直流成分,将转子断条的故障特征分量--(1-2s)f1转变为频率为的电流分量,解决了相电流频谱分析方法中断条故障特征分量很容易被基波淹没而难以突出故障特征分量的问题.仿真分析表明,该方法能克服传统的电流频谱分析法的缺点,对感应电动机转子断条故障给出正确无误的诊断结果.【总页数】5页(P40-44)【作者】汪凯;丁皓;白明;王兆霞;李宁宁;赵小冰【作者单位】天津理工大学,电子信息工程学院,天津,300384;天津大学,精密仪器与光电子工程学院,天津,300072;天津理工大学,电子信息工程学院,天津,300384;天津理工大学,电子信息工程学院,天津,300384;天津理工大学,电子信息工程学院,天津,300384;天津理工大学,电子信息工程学院,天津,300384【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.异步电动机轻载起动转子断条故障检测方法 [J], 王慧;许伯强;禄赞2.Hilbert模量与MUSIC相结合的感应电机转子断条故障检测方法 [J], 张正勇;苟旭丹;严居斌;陈健飞;张玉鸿3.一种监测笼型感应电动机转子断条故障的新方法 [J], 王旭红;彭建春4.基于MIRPSA的感应电动机转子断条数目诊断判据 [J], 许伯强;孙丽玲5.基于RMO的感应电动机转子断条故障检测 [J], 杨梅;孙宏强;郝静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于直流灌注的感应电机转子断条故障检测的开题报告一、研究背景及意义感应电机广泛应用于各个领域，如工业、交通、家用等，其运行稳定、效率高、使用寿命长等特点，深受用户的喜爱。

然而，随着感应电机工作环境不断变化，例如负载波动、恶劣的工作环境等，其运行面临着多种故障，其中转子断条故障是最常见且严重的一种，会导致电机启动困难、震动大、效率降低甚至烧毁绕组等问题。

因此，有效地检测和诊断感应电机转子断条故障，对确保其正常、稳定地运行和提高其可靠性和安全性具有重要意义。

目前，常见的检测方法包括电流、电压和功率谱分析法、机械振动分析法、磁场测试法等。

但是这些方法具有复杂性高、操作困难、需停机检修等缺点，造成了检测成本的增加和效率下降。

因此，开发一种便捷、高效的检测方法，可以为实际工程应用提供更好的支持。

二、研究内容及方法针对以上问题，本文提出了一种基于直流灌注的感应电机转子断条故障检测方法，通过在感应电机的定子线圈上注入直流电流，使定子线圈磁场分量与转子断条故障的旋转磁场产生差异，依据这种差异来探测转子断条故障。

具体的研究方法如下：1.建立感应电机模型，包括定子线圈和转子，对其进行数值模拟，得出感应电机的磁场分布规律。

2.确定合适的直流电流注入值，通过计算机模拟实验进行验证，确定直流灌注的参数。

3.通过实验方法来验证该方法的有效性，包括定子线圈磁场分量和转子断条故障的相位差、电流功率的变化、转子断条孔的磁场分布等。

4.分析实验证明该方法的故障检测的准确性和可行性，并进行比较分析和验证。

三、预期成果及应用价值本研究预期可以：1.建立直流灌注的感应电机模型，提出一种便于操作和实施的故障检测方法;2.通过计算机模拟和实验证明该方法的有效性，证明直流灌注的故障检测方法可以在一定程度上提高检测效率;3.通过实验比较和分析，得出故障检测方法的优缺点，为实际应用提供理论和技术支持。

这些工作可以在工业应用中发挥重要的作用，可以关注以下方面：1.提高感应电机的噪音降低、效率和生产效益;2.改善维护管理、降低维护成本;3.推动感应电机智能化和自动化，增加其可靠性和安全性。