[发明专利]一种异步电机定子绕组匝间短路故障的判定方法

说明书

本发明公开了一种异步电机定子绕组匝间故障的判定方法，该方法包括如下步骤：获取待故障识别的异步电机定子三相电压和三相电流；将获得的电压和电流变换至静止两相坐标系下；利用Hilbert变换对定子电流和电压进行正负序分离；将正负序电流分别逆变换至三相坐标系下；为避免非故障因素带来的误判，先判定定子电压不平衡因子K＝U_n/U_p是否小于K_T，若是则判断电流负序分量幅值是否达到故障预警值，若达到故障预警值则该待故障判断的异步电机发生了定子绕组匝间短路故障。与现有技术相比，本发明具有检测方便、实时性好、算法简单的优点。

技术领域

本发明属于电机的故障诊断与监测领域，具有涉及一种异步电机的的定子绕组匝间短路的故障诊断方法。

背景技术

随着铁路的快速发展，以及电力电子技术、传感器技术、信息处理技术的广泛应用，交流传动电力机车现已成为主流。目前，我国常用列车CRH1、CRH2、CRH2-300、CRH3以及CRH5动车组，其构成的牵引传动系统主要由牵引变压器、网侧脉冲整流器、电机侧逆变器、牵引电机(即三相异步电机)等组成。相比直流机车，交流传动电力机车在铁路牵引系统中有着更大的优势：(1)其牵引性能较好，可利用变频调速系统中调压、调频特性，使电力机车和动车组能产生较大的起动转矩。(2)通过PWM法调节电网输入电流相位，使其功率因数变高(接近1)，从而有效地抑制了谐波干扰。(3)异步电机功率大、重量轻，其单位质量功率kW/kg为直流电机的3倍。(4)结构简单、制造容易，且内部不存在换向器和电刷装置，使其运行更为可靠。(5)动态性能和粘着利用好。

异步电机是依靠电磁感应作用在转子绕组中产生感应电流，从而产生电磁转矩，也称为感应电机。其结构主要由定子和转子两部分组成，定转子之间存在着空气隙。此外还有端盖、轴承、机座等部件。异步电机的主要故障可分为四类，即：定子绕组故障、气隙偏心故障、转子断条或端环故障、轴承故障等；其中定子绕组故障占定子故障地主要部分，约占电机故障的30％～40％，形式主要为同相绕组相邻两匝线圈之间发生短路，通常是由其开关过程中产生的暂态过电压、承受电磁力而振动、绝缘老化、长期过载、高温高压或是恶劣的工作环境所造成的绝缘表皮破坏引起的不同表现形式的短路故障。定子绕组故障又可分为匝间短路、相间短路、接地短路等，其中以匝间短路故障最为常见，并能以此引发其他故障。