[发明专利]一种高可靠性地检测笼型异步电动机转子断条故障的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够检测笼型异步电动机转子断条故障的方法，属检测技术领域。

背景技术

笼型异步电动机在运行过程中，转子导条受到径向电磁力、旋转电磁力、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，可能导致断条故障，此种故障发生概率约为15% 。

转子断条是典型的渐进性故障，初期通常1、2根导条断裂，而后逐渐发展以至电机出力下降甚至停机。因此，必须实施转子断条故障检测。

笼型异步电动机发生转子断条故障之后，在其定子电流中将出现(1±2ks)f₁频率的附加电流分量（s为转差率，f₁为供电频率，k=1, 2, …），可以将其作为转子断条故障特征。而定子电流信号易于采集，因此基于快速傅里叶变换(FFT)的定子电流信号频谱分析方法被广泛应用于转子断条故障检测。

最初的转子断条故障检测方法是对稳态定子电流信号直接进行FFT频谱分析，根据频谱图中是否存在(1±2ks)f₁频率分量判断转子有无断条。由于转子轻微断条时，(1±2ks)f₁分量的幅值相对于f₁分量非常小，而异步电动机运行时转差率                                                很小，(1±2ks)f₁与f₁这两个频率数值接近，如果直接做FFT频谱分析，则(1±2ks)f₁分量可能被f₁分量的泄漏所淹没。这是此方法的不足之处。

为了弥补此方法之不足，发展形成了基于派克变换的笼型异步电动机转子断条故障检测方法，其核心在于：将转子断条故障时的定子电流信号视为2ksf₁分量（调制信号）对f₁分量（载波信号）调制的结果，而调制信号显然包含转子断条故障特征；因此，通过适当方法进行“解调”而获取调制信号，提取并分析其中的2ksf₁分量即可实现转子断条故障检测。

上述派克变换检测方法，它包括以下步骤：

a. 测取三相定子电流瞬时信号i_A、i_B、i_Ｃ；

b. 计算三相定子电流瞬时信号i_A、i_B、i_Ｃ的派克变换、，如式(1)所示；

                  (1)

、的频率成分非常复杂，包括2sf₁、4sf₁频率分量以及直流分量，说明如下。

异步电动机发生转子断条故障后，在其定子电流中将出现(1±2ks)f₁频率的附加电流分量。因此，异步电动机在转子断条故障情况下的三相定子电流信号可采用式(2)、式(3)及式(4)模拟。此处，取k=1, 2（k>2时的附加电流分量幅值过小，忽略不计）。

                               (2)

                          (3)

                          (4)