[發(fā)明專利]一種適用于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610119688.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN105699896B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃進(jìn);侯招文;劉赫;王彤;葉明;劉子劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷方法。

背景技術(shù)

感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，可能會(huì)出現(xiàn)各種故障。在故障初期，若沒有發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行合適的處理，故障會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，并造成整個(gè)系統(tǒng)的非預(yù)期停機(jī)，并因此會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至給工作人員帶來生命危險(xiǎn)，因此，對(duì)一些重要場(chǎng)合的電機(jī)進(jìn)行故障診斷具有重大的意義。

感應(yīng)電機(jī)的故障主要分為定子匝間短路故障、轉(zhuǎn)子故障、軸承故障及氣隙偏心故障。其中，轉(zhuǎn)子故障占到了所有故障的10％。

電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)生故障后，電機(jī)處于異常運(yùn)行或故障狀態(tài)，這必然會(huì)引起電機(jī)中磁場(chǎng)和電場(chǎng)的變化。這會(huì)使電機(jī)的電流、瞬時(shí)功率、電磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)矩等發(fā)生變化，并引起電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲等。因此，可通過檢測(cè)上述量來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子故障診斷。在這些方法中，最常用的方法是檢測(cè)電機(jī)電流的方法，該方法稱之為電機(jī)電流信號(hào)分析法。這種方法簡(jiǎn)單，且非侵入性，也不需要電機(jī)的參數(shù)信息。

然而，電機(jī)電流信號(hào)分析方法存在其自身的缺陷。該方法受負(fù)載等級(jí)、運(yùn)行頻率影響。同時(shí)，負(fù)載波動(dòng)等可能使該方法造成誤判。當(dāng)電機(jī)閉環(huán)控制的時(shí)候，電機(jī)電流中的故障特征分量受控制器影響，因此當(dāng)電機(jī)處于閉環(huán)控制時(shí)，電機(jī)電流信號(hào)分析方法的診斷效果不再可靠。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種適用于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷方法。該方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以有效地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子故障診斷。閉環(huán)及控制器對(duì)診斷結(jié)果的影響可忽略，因此該方法可用于閉環(huán)系統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷。同時(shí)，該方法能夠區(qū)分電機(jī)的負(fù)載波動(dòng)和轉(zhuǎn)子故障。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種適用于感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障診斷方法，包括以下步驟：

(1)測(cè)量電機(jī)的三相定子電壓(v_a，v_b，v_c)，并據(jù)此計(jì)算電機(jī)零序電壓中f_3-2s＝(3-2s)f頻率分量的幅值V_3-2s或f_3-4s＝(3-4s)f頻率分量的幅值V_3-4s。其中，f是電機(jī)的基波頻率，s是電機(jī)的滑差。

(2)測(cè)量電機(jī)的三相定子電流(i_a，i_b，i_c)，并根據(jù)電機(jī)的電壓和電流，計(jì)算電機(jī)的有功電流平均值

(3)故障判斷。定義故障量化因子為或若FI≥thr，則表明電機(jī)的轉(zhuǎn)子存在故障，且FI越大，表示故障越嚴(yán)重；若FI<thr，表明電機(jī)的轉(zhuǎn)子不存在故障。其中，thr為閾值。其中，閾值的確定方法為：當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂一根時(shí)，測(cè)量故障量化因子FI的值，記為T₁，則閾值thr可取為0.3T₁。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，其計(jì)算包括如下步驟：

(1A)根據(jù)電機(jī)電壓計(jì)算電機(jī)的零序電壓v₀，其表達(dá)式為

(1B)對(duì)零序電壓v₀進(jìn)行傅里葉分析，并根據(jù)其波形頻譜得到電機(jī)零序電壓中f_3-2s＝(3-2s)f頻率分量的幅值V_3-2s,或得到電機(jī)零序電壓中f_3-4s＝(3-4s)f頻率分量的幅值V_3-4s。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，有功電流平均值的計(jì)算包括以下步驟：

(2A)計(jì)算α軸和β軸電壓和電流

(2B)根據(jù)瞬時(shí)功率理論計(jì)算α軸和β軸的有功電流

(2C)根據(jù)計(jì)算有功電流i_p，對(duì)i_p取平均值即可得到

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子故障診斷方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子故障診斷，而且能夠?qū)收线M(jìn)行量化；該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，不需要電機(jī)的參數(shù)；閉環(huán)及控制器對(duì)診斷結(jié)果的影響很小，因此該方法不僅可用于開環(huán)運(yùn)行的電機(jī)，也可用于診斷閉環(huán)運(yùn)行的電機(jī)，且不需要根據(jù)控制策略和控制器參數(shù)變化而更改閾值；能夠區(qū)分電機(jī)的轉(zhuǎn)子故障和負(fù)載波動(dòng)，魯棒性高。

附圖說明

圖1為本方案實(shí)驗(yàn)裝置圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施步驟。

具體實(shí)施方式