交流电动机转子故障的计算机仿真和理论分析

对交流电动机转子回路发生故障，造成转子回路不对称时的定子电流进行计算机仿真。仿真结果表明，定子电流不是等幅正弦波，而是受低频信号调制的调幅波。若对此调幅波进行频谱分析，必然存在两个边频分量。经理论分析后指出，边频分量的频率与电动机的转差率有关，因此检测定子电流频谱中的边频分量是诊断交流电动机转子回路发生故障的依据。     

鼠笼型异步电动机转子故障诊断新方法

通过频谱分析看定子电流中是否存在(1±2s)f1频率分量来确定鼠笼型异步电动机转子是否故障的方法得到了广泛的应用,但是由于(1±2s)f1频率分量的幅值相对于基频f1分量的幅值非常小,且频率(1±2s)f1与频率f1在频谱图上非常接近,使得这种方法存在诊断灵敏度低和对采样分辨率要求高的缺点.利用异步电动机定子单相瞬时功率信号中含有的信息量丰富的特点,提出了一种基于定子单相瞬时功率信号频谱分析的诊断鼠笼型异步电动机转子故障的新方法.该方法首先把单相瞬时功率信号中的直流分量过滤掉,然后利用快速傅立叶变换看信号频谱图中是否存在2sf1故障特征量来判断鼠笼转子有无故障,具有故障特征信息多、诊断灵敏度高、对采样分辨率要求低的优点.文中用数字仿真和实测结果验证了该方法的有效性,并给出了导条断裂根数和故障特征分量2sf1与2倍频分量幅值之比的对应关系.     

笼型转子断条感应电动机的易解数学模型

针对断条破坏了电机原有对称关系而使建模仿真变得困难,采用综合矢量法,建立了转子断条感应电动机易于求解的数学模型.对电机暂态及稳态仿真揭示了定子电流幅值与转矩随时间脉动的故障特征,得出了转子导条电流分布规律,表明与断条相邻及相距一对极距的导条电流最大.引人关注的是在转子端环间出现端电压,其值反映了转子电路不对称程度;揭示了故障特征随电机负载变化规律.定子电流实测与仿真结果相吻合证实了结论正确,有助于感应电机在线故障诊断.     

用自适应陷波器检测异步电动机转子断条的仿真

转子断条是笼型异步电动机常见的一种故障,采用快速傅立叶变换(FFT)对定子电流进行分析是目前应用最广泛的转子断条在线检测方法,但是存在灵敏度低的缺点。当电机断条时,定子电流将产生(1-2s)f1频率的附加分量但幅值非常小,若直接将定子电流信号去作频谱分析,将受幅度很大的电网频率分量f1的影响,因而提出采用自适应陷波器的方法对异步电动机定子电流信号进行处理,通过LMS算法来调节自适应陷波器的两个权值,以达到对工频信号极大的衰减,虽不能完全消除但幅值已明显减小。其结果有利于转子故障特征量的提取,从而提高检测的灵敏度。仿真结果证明了该方法的有效性。     

风力发电机传动系统故障诊断的机电仿真研究

为了研究风力发电机组传动系统齿轮故障在发电机电流信号中的响应过程,扩展电流信号诊断方法的应用范围。在考虑齿轮啮合刚度变化和模拟断齿故障变化特征的基础上,建立齿轮副动力学模型;以典型的双馈风力发电机为对象,建立双馈发电机及其控制系统模型。利用齿轮副和发电机的转速参数关联两个模型,构建机电联合仿真模型。在理论上研究齿轮正常或存在断齿时的电流故障特征,并与试验台模拟故障试验比较。仿真与试验结果表明,发电机定子电流可以准确反映齿轮的故障特征信息,且在离网状态下,主要会引起电流信号的频率调制特征。     

Zoom-Prony方法及其在转子断条故障严重程度定量估算中的应用

在基于定子电流信号分析的感应电动机故障诊断中,通过求基波两侧由转子断条故障引起的边频分量的幅值、相位和频率,可以进行故障严重程度的定量估算.由于Prony方法对噪声非常敏感,而实际电动机电流信号包含丰富的谐波和噪声,且故障特征分量的幅值很小,直接应用Prony方法很难估算出故障特征分量的参数.本文提出Zoom-Prony方法,将Prony方法与选带细化技术(Zoom技术)相结合,对转子断条故障特征频率附近的小频段进行局部放大分析,估算这两个边频分量的参数,提高了计算的准确性,缩短了计算时间.此外,由于故障特征频率与基频过于靠近且幅值相差太大,边频分量常常被基频分量所掩盖而无法得到正确的结果,因此本文通过两次应用该方法来消除基频分量的影响.仿真与实验验证了这一方法的有效性.     

鼠笼式异步电动机转子故障检测方法

基于定子电流的频谱分析方法是异步电动机状态监测与故障诊断的主要途径。总结了异步电动机转子断条和偏心故障时，定子电流中可能出现的故障特征频率成分，通过对同时存在断条和偏心故障的异步电动机的实验结果分析，发现基波周围的断条和偏心特征频率成分尽管容易出现频率重叠，但因其幅值较大，对其进行监测仍是故障诊断最有效的途径；避免误诊的方法是对断条和偏心特征频率成分各自的分布规律进行监测分析，如果同时结合槽谐波及其周围的偏心特征频率成分的监测，将会使结果更准确。     

基于ESPRIT和扩展Prony算法的异步电机转子断条故障检测方法

将高频率分辨力谱估计技术ESPRIT与扩展Prony算法相结合而提出一种异步电动机转子断条故障检测方法。利用ESPRIT,可以精确提取定子电流信号中转子断条故障特征分量及其他分量的频率,但无法对其幅值和初相位进行有效估计。为解决此问题,尝试应用扩展Prony算法确定各频率分量的幅值和初相位。仿真及试验结果表明,将ESPRIT和扩展Prony算法应用在异步电动机转子断条故障检测是有效的,且因算法简单、运行耗时短亦可用于在线检测。     

变频供电异步电动机转子断条状态下变频器一次侧特征电流分析

异步电动机变频调速系统已经广泛应用于工业生产之中。实现变频调速异步电动机转子断条故障的诊断,对保障安全生产、提高生产效率有十分重要的意义。目前,已经提出的转子断条故障诊断方法多是针对定子电流信号做频谱分析。然而,在变频调速异步电动机运行过程中易于测取的多是开关柜二次侧电流信号,即供电电流(变频器输入侧电流)信号。该文分析了异步电动机转子断条故障特征分量穿越变频器对供电电流信号的影响,基于定子电流频谱分析方法,分别对定子电流(变频器输出侧电流)和供电电流做频谱分析。仿真和实验结果显示,在供电电流信号中存在转子断条故障特征分量,进而可以据此实现变频供电异步电动机转子断条故障诊断。     

基于单相功率频谱分析的感应电机故障诊断

感应电机定子电流频谱中,转子断条故障频率分量幅值很小并且与基波频率相当接近,故障特征不易提取.针对电流频谱分析的缺点,综合运用单相功率频谱分析、数字滤波和频谱细化技术,突出故障特征.仿真结果表明,即使断条特征微弱,单相功率频谱中故障特征频率分量也能得到充分的反映.随着断条数日的增多,故障特征分量的幅值明显增大.该方法具...