利用啟動(dòng)電流時(shí)變頻譜的電機(jī)故障診斷方法

王熙雛

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利用啟動(dòng)電流時(shí)變頻譜的電機(jī)故障診斷方法

王熙雛

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，江蘇蘇州 215104）

異步電動(dòng)機(jī)；啟動(dòng)電流；時(shí)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(yīng)用于轉(zhuǎn)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(xiàn)斷條故障。

為了規(guī)避判斷的主觀失誤，我們可以在啟動(dòng)的過程中不斷采集定子電流，通過啟動(dòng)時(shí)電流的時(shí)變頻譜來分析。另外，通過成熟的小波理論也能夠?qū)?dòng)電流進(jìn)行分析。

圖1 分析圖

1 穩(wěn)態(tài)定子電流邊頻分量確定異步電機(jī)故障

當(dāng)定子電流中出現(xiàn)斷條故障時(shí)，一般會(huì)同時(shí)出現(xiàn)偏心故障，利用三相定子電流關(guān)系并進(jìn)行FFT展開，可得到如下三相電流表達(dá)式（由于篇幅所限，不加具體證明）[4-5]。

其中，為正整數(shù)。

圖2和圖3為良好電機(jī)和出現(xiàn)斷條故障電機(jī)的對比。

為了克服上述不足，本文介紹基于啟動(dòng)電流的時(shí)變頻譜的診斷方法。

圖2 良好電機(jī)

圖3 斷條故障電機(jī)

2 啟動(dòng)電流時(shí)變頻譜的診斷方法

圖4 轉(zhuǎn)差率s與Is/If關(guān)系圖

（五）藥物效果評價(jià) 利用新型復(fù)合驅(qū)蟲藥的驅(qū)蟲模式是在對我國大中型豬場寄生蟲危害進(jìn)行大量調(diào)查基礎(chǔ)上，篩選目前最有效、安全和廣譜的藥物通過目標(biāo)規(guī)劃優(yōu)選而成。據(jù)應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)，對寄生蟲驅(qū)蟲效果達(dá)94.9%～100%，飼料轉(zhuǎn)化率提高5%～6%，每頭肥豬節(jié)約飼料18～20 kg，肥豬提前10～20 d出欄。整個(gè)豬場蒼蠅數(shù)量減少80%以上，使環(huán)境衛(wèi)生大為改善。證明該驅(qū)蟲模式適用于全國各地規(guī)?；i場的寄生蟲控制，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)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(jī)進(jìn)行測試，得到FFT頻譜分析結(jié)果隨整個(gè)啟動(dòng)過程的變化關(guān)系，如圖6。

因此，在實(shí)際應(yīng)用中，我們只要在異步電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，采集其定子電流波形，如果其變化規(guī)律服從上述圖6，則可以判斷電機(jī)存在鼠籠斷條故障，如果圖形如圖7所示，則表明該電機(jī)為完好電機(jī)。

圖6 斷條故障電機(jī)定子電流波形

圖7 完好電機(jī)定子電流波形

當(dāng)然，在實(shí)際過程中，不一定要采集電機(jī)啟動(dòng)的整個(gè)過程，只要采集電機(jī)的大部分過程，通過比較判斷，就可得到異步機(jī)正常與否的一般性結(jié)論。

3 結(jié)語

通過對啟動(dòng)電流時(shí)變頻譜的診斷方法，規(guī)避了穩(wěn)態(tài)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(shí)驗(yàn)證明，這種方法與穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(yōu)點(diǎn)，以及不存在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)械負(fù)載擺動(dòng)影響識別故障特征量等問題。

[1] 邱阿瑞. 用起動(dòng)電流的時(shí)變頻譜診斷鼠籠異步電機(jī)轉(zhuǎn)子故障[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 1995, 15(4): 267-273.

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

[3] 許伯強(qiáng), 李和明, 孫麗玲, 等. 大型異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法評述[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 29(3):33-38.

[4] 許伯強(qiáng), 孫麗玲, 李和明, 等. 籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條在線檢測方法[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 28(3): 20-13.

[5] 張強(qiáng), 張建文, 張勇. Park 矢量變換在異步電機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[J]. 煤炭技術(shù), 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(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)電氣工程系，2005年碩士畢業(yè)于廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程，現(xiàn)在蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院從事教學(xué)工作，講師。

審稿人：畢純輝