[發明專利]一種異步電機轉子斷條故障判斷方法

在審

• 申請號: 201710761248.3
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107589373A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 賈維龍;王順利;張繼海;劉健;王巋
• 申請（專利權）人: 馬鞍山馬鋼華陽設備診斷工程有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

1.一種異步電機轉子斷條故障判斷方法，其特征在于：

A、構建一種異步電機轉子斷條故障檢測系統；

B、將Ia、Ib、Ic電流夾鉗分別一一對應的接于A、B、C相電纜，注意電流鉗的連接方向，要使得電流鉗上箭頭的方向指向電動機方向；

C、將Va、Vb、Vc電壓夾分別一一對應的夾在A、B、C相接線柱上；

D、檢測電流的相序，如顯示順序為Ia、Ib、Ic且相位角為120度，則連接正確。

E、檢測電壓的相序，如顯示的順序為Vab、Vbc、Vca且相位角為120度，則連接正確；

F、檢測相位滯后角，使得三相滯后角相匹配，說明電流夾鉗與電壓夾匹配正確；

G、采集儀通過電流夾鉗與電壓夾采集電壓和電流數據，進行電流的頻譜分析，若電流信號正常，電機轉子無斷條故障，若電流信號異常，在與電源頻率相差二倍轉差頻率的位置上將各出現一個邊頻帶時，進行下一步；

H、對電壓進行頻譜分析，若電壓信號正常，電機轉子無斷條故障，若電壓信號異常，在與電源頻率相差二倍轉差頻率的位置上將各出現一個邊頻帶時，說明電機轉子存在斷條故障。

2.根據權利要求1所述的一種異步電機轉子斷條故障判斷方法，其特征在于，所述的一種異步電機轉子斷條故障檢測系統包括電能分析儀和采集儀，電能分析儀的電流夾鉗分別一一對應的接于A、B、C相電纜，電能分析儀的電壓夾分別一一對應的夾在A、B、C相接線柱上；電能分析儀與采集儀連接。

3.根據權利要求1所述的一種異步電機轉子斷條故障判斷方法，其特征在于，當電機為高壓電機時，所述的一種異步電機轉子斷條故障檢測系統包括電壓互感器和電流互感器，電流互感器穿過A、B、C相電纜，電流互感器的輸出端與電能分析儀連接，電壓互感器一次端連接在A、B、C相接線柱上，電壓互感器二次端與電能分析儀連接，電能分析儀和采集儀連接。

4.根據權利要求3所述的一種異步電機轉子斷條故障判斷方法，其特征在于，采集儀的電壓和電流的倍數設置對應分別與電壓互感器和電流互感器的變比相同。

5.根據權利要求1所述的一種異步電機轉子斷條故障判斷方法，其特征在于，步驟G中電流的頻譜分析步驟為：

一臺級數為p的異步電機，電網供電頻率為f時，工作時定子繞組產生磁動勢m₁，其基波表達是為：

m₁＝k₁N₁I₁sin(ωt-pθ)(1-1)

式中k₁——與極對數，繞組系數有關常數；

N₁——定子繞組每相匝數；

I₁——定子電流；

ω——電網角頻率；

θ——以機械角度表示的初相角；

轉子繞組相位角：

φ＝θ-ω_rt(1-2)

式中ω_r——轉子旋轉角速度；

對于兩級電機其磁動勢：

m₁＝k₁N₁I₁sin[(ω-ω_r)t-φ](1-3)

轉子轉速與定子旋轉磁場轉速之差即轉差率，轉子繞組在定子旋轉磁場作用下，將感應電勢產生電流，建立一個與定子磁動勢相配合的轉子磁動勢，轉子磁動勢基本表達式為：

m₂＝k₂N₂I₂sin[(ω-ω_r)t-φ](1-4)

式中k₂——與極對數和轉子繞組系數有關常數；

N₂——轉子繞組每相匝數；

I₂——轉子電流；

當轉子繞組存在故障時，如有斷條或者開裂等，轉子電流的磁勢被sin2φ所調制，此時轉子繞組磁動勢表達式：

m₂＝k₂N₂I₂sin[(ω-ω_r)t-φ]sin2φ(1-5)

因此

m2=12k2N2I2{cos[(ω-ωr)t-3φ]-cos[(ω-ωr)t-φ]}---(1-6)]]>

由于轉子磁勢和定子磁勢的相互平衡的，將式(1-2)代入，則得到反映到定子的磁勢的表達式：

m1=m2=12k2N2I2{cos[(ω-2ωr)t-3θ]-cos[(ω-2ωr)t+θ]}---(1-7)]]>

對于兩極電機，其轉差率：

s=ω-ωrω---(1-8)]]>

即：

ω_r＝(1-s)ω(1-9)

將式(1-9)代入式(1-7)得：

m1=12k2N2I2{cos[(3-2s)ωt-3θ]-cos[(1-2s)ωt-θ]}---(1-10)]]>

通過分析(1-10)可發現，磁動勢表達式中第一項磁動勢分量有3ωt和3θ；將在三相定子繞組中產生一個零序電動勢，次電動勢對電源電流無影響；第二項磁動勢分量中有一個比電源角頻率低2sω的分量，由于調制作用，定子電流將出現節拍變化，從而使異步電機轉子轉速將按2倍滑差頻率波動；

轉速波動將使異步電機的電流在以電源頻率為中心，在±2sf上下之間波動變化，由于電機定子中三次諧波磁通的調制作用，轉速和電流的波動更加明顯；變頻電流的幅值和基頻電流幅值的比值大小，與異步電機轉子斷條(開裂)損壞程度有直接關系。