[发明专利]一种三相笼型异步电动机转子断裂导条数目的诊断方法

说明书

本发明提供了一种三相笼型异步电动机转子断裂导条数目的诊断方法，首先利用笼型异步电动机的三相定子电压、电流瞬时信号，计算出定子电压有效值、定子电流有效值以及瞬时无功功率，并滤除瞬时无功功率的直流分量；然后通过FFT频谱分析获得瞬时无功功率2sf₁频率分量的幅值；最后根据推导出的笼型异步电动机瞬时无功功率2sf₁频率分量的幅值与转子断裂导条数目之间的数值对应关系诊断转子断裂导条数目，弥补了传统MIRPSA方法不能定量诊断转子断裂导条数目的缺陷，为及时发现和排除转子断条故障，确保电动机安全、稳定运行创造了有利条件。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种三相笼型异步电动机转子断裂导条数目的诊断方法。

背景技术

在三相笼型异步电动机运行过程中，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10％。

转子断条是典型的渐进性故障，初期通常1根导条断裂，而后与断裂导条邻近的其他导条继续断裂，最终致使电机出力下降甚至停机。因此，必须实施转子断条故障检测并及时对断裂导条的数目做出诊断。

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±2s)f₁频率的附加电流分量(s为转差率，f₁为供电频率)，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。这类方法通常称为MCSA(Motor Current Signal Analysis)方法。

最初，MCSA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±2s)f₁频率分量判断转子有无断条，并根据定子电流中(1-2s)f₁频率分量的有效值I_L与f₁频率分量的有效值I_S对转子断裂导条数目做出诊断，如式(1)所示。

其中，N_b、N分别为转子断裂导条数目与导条总数。

但是，式(1)是以忽略转子转速波动(即假定转速恒定)为前提的，而转子断条故障必然导致转子转速波动，因此式(1)只是理想状态并不符合实际情况，据此诊断转子断裂导条数目欠缺准确性。

为此，MCSA转而采用式(2)诊断转子断裂导条数目。

其中，I_R为定子电流中(1+2s)f₁频率分量的有效值。式(2)实际上是以式(1)为基础的，但计及了转速波动，因而更加符合实际情况。

显然，MCSA诊断转子断裂导条数目时，无论采用式(1)抑或式(2)，其前提是：必须通过FFT频谱分析清晰地分辨定子电流(1-2s)f₁频率分量、(1+2s)f₁频率分量与f₁频率分量。但由于转子轻微断条时，(1±2s)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s很小(一般而言，s<0.05)，(1±2s)f₁与f₁数值接近，如果直接做FFT频谱分析，则(1±2s)f₁分量可能被f₁分量的泄漏所淹没。在此种情况下，(1±2s)f₁频率分量的有效值I_L与I_R是无法获知的，则式(1)与式(2)无法应用，诊断转子断裂导条数目当然无从谈起。这是MCSA的不足之处。