异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法

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异步电机断条故障的启动电流小波诊断法

异步电机断条故障的启动电流小波诊断法小标题1#研究背景异步电机作为当今工业社会中最为重要的驱动设备，在工业生产中发挥着十分重要的作用。

作为工业领域中常见的设备，异步电机在长期运行中，由于设备自身及环境因素刺激导致的断条故障，降低了其使用效率，若不及时进行有效的维修处理，将会出现更大的安全隐患，严重影响正常的生产运行。

因此，快速、准确的诊断和故障定位异步电机断条故障的研究，显得极为重要。

小标题2#小波变换的原理小波变换是一种时-频域转换，可以将不同频率信号与时间分离，使得分布在不同尺度结构信号语言化，从而可以更容易地理解信号特征。

小波变换可以帮助我们完成无损信号处理，进而准确识别故障信号。

经小波变换的应用能使系统故障的诊断“从混乱的时间域信号到有序的频域谱图”转换，以此来辨别某些事件发生，因此有了多次成功应用的验证。

小标题3#启动电流小波诊断法启动电流小波诊断法主要用于异步电机故障诊断，具有实时性和精准性。

主要由采集检测步骤、特征参数提取步骤和故障诊断步骤构成。

1、采集检测：经由计算机系统采集异步电机实时启动电流，经由重采样以及小波去噪程序，计算机系统进行信号处理，最后获得信号。

2、特征参数提取：利用傅里叶变换算出传感信号的频域之谱参数波形，从而提取相应信号的能量、峰峰值、瞬时最大值，作为启动电流的特征参数。

3、故障诊断：利用相应的特征参数建立正常状态电流向量，和故障状态的电流向量，采用能量（AS）和最大峰峰值（PPV）等故障距离模型，以及支持向量机支持机、径向基函数神经网络、决策树等算法进行计算，从而实现对电机故障及缺陷的有效识别。

小标题4#实验结果在小波变换系统分析中，采用本文所提方法，所处理的信号更加清晰，能做更加准确的频率分析，从而实现更好的故障定位。

实验结果表明，小波变换提取的特征参数频率谱及幅值具有明显特点，可以准确定位异步电机故障部位，同时，应用小波变换时，诊断测试所用时间缩短，实时性提高，精度提高。

基于小波包分析的异步电机转子故障检测

稳瞬态信号具有宽频响应的特点，良好的时频具有域定位特性，在低频处有较高的频率分辨率，在高频处有较高的时间分辨率。小波包方法是对小波
变换的一种改进，是在多分辨分析基础上构成的一
中图分类号Ｔ３７１文献标识码Ａ文章编号１０－２１２０）３０２－４Ｍ０．０８７８（０８０－７００
ＤｅｅｔｎｆＩｕｔｏＥｌｃｒｃＭａｈｎｅＲｏｏｕｔｓｄｎａｅｅｃｅａｙｉｔｃｇｏｎｄｃｉｎｅｔｉｃｉｔｒＦａｌｓＢａｅｏＷｖｌｔＰａｋｔＡｎｌｓｓｉＬｉｕ，ＣｈｎＷｅｗｅｅｉｎ，ＦａｇｉｎｎＲｕｍｉｇ。ａｄｉＹｎｉｎＤａｉｙｎ
电机，尤其是大型异步电机，必须进行可靠的在线
频分析方法，它通过一个变尺度滑动窗沿时间轴
对信号进行分段截取和分析，可以将待分析信号
划归到２个子频带内，根据待分析信号的特征，
自适应地选择相应频带，使之与信号频谱相匹配，提高了时频分辨率，尤其适合于处理非平稳随机信号。本文将小波包分析技术与ＭＳＣＡ方法相结合，利用小波包方法处理电流信号，提取各子频带内的能量信息，通过能量的变化检测异步电机转
Ｃｉｇｏｅｂｏｅ－ａａｔｏｔｒｏｅｉｄｃｉｎｅｅｔｉｃｉｅｅｅｔｅｙｎａｄａｎｓｒｋｎｂｆｕｒｏｔｎｕｔｌｃｒｃｍａｈｎｆｃｖｌ．ｒｌｆｏｆｈｏｉ
子故障信号。

基于小波包分析的电动机转子断条故障检测

基于小波包分析的电动机转子断条故障检测电动机在工业生产中起着至关重要的作用，而电动机的故障往往会导致生产线的停止和损失。

其中，电动机转子的断条故障是一种常见的故障类型。

因此，开发一种高效可靠的电动机转子断条故障检测方法具有重要的实际意义。

小波包分析是一种信号处理的方法，具有多分辨率、局部特征提取等优点，特别适合用于故障诊断。

基于小波包分析的电动机转子断条故障检测方法可以通过对电动机转子振动信号进行分析，提取出转子断条故障所具有的特征信息。

首先，将电动机转子的振动信号进行小波包分解。

小波包分解可以将信号分解成多个子频带，每个子频带对应不同的频率范围。

通过对不同子频带的分析，可以提取出不同频率范围内的特征信息。

然后，对每个子频带的信号进行特征提取。

可以使用多种特征提取方法，如能量、方差、峰值等，来描述信号的统计特性。

通过对这些特征进行分析，可以发现转子断条故障所具有的特征模式。

接下来，使用机器学习算法对提取的特征进行分类。

可以使用支持向量机、神经网络等算法进行分类，以判断转子是否存在断条故障。

通过训练样本的学习，可以建立一个高效的分类模型，用于对未知样本进行故障检测。

最后，根据分类结果进行故障诊断。

如果分类结果表明电动机转子存在断条故障，那么需要对电动机进行维修或更换转子。

如果分类结果表明电动机转子正常，那么可以排除转子断条故障的可能性，继续进行其他故障的排查。

综上所述，基于小波包分析的电动机转子断条故障检测方法具有很高的实用性和准确性。

通过该方法可以提高电动机的可靠性和稳定性，减少生产线的停机时间和损失。

在工业生产中的应用前景广阔，有着重要的实际意义。

异步电动机转子断条在线检测方法

仅可以抑制干扰因素的影响，有效提取转子断条故障特征量并实现故障诊断，而且能够反映频率波动的范围，数字仿真和实验结果证明该方法是切实可行的．
（下转第ｌ）８页
技术篇２１０１年第五期１５
为正常磨损造成；２（）＜２为普通磨损造成；３５ｍ（）２６ｍ为疲劳磨损造成；４＞６ｐ６～０（）０￣ｍ为严重磨损造成．磨粒图像（图２表明各类磨粒尺寸、见）形貌均匀且无过大颗粒，考虑到左齿轮箱润滑已到使用但期限，需要进行换油处理．而右齿轮箱、左主机、峁３１、样
方法
１０
一
０８
一
电动机实际工作的条件比较复杂，存在电网频率
波动、负载波动、电网谐波和采集系统引入的“ 电磁
迥
０６
一
迥
０６
０４．
０２
馨
０４．
一
馨
噪声” 的干扰，这些因素的影响下，在电动机故障的在线电流信号实际上是一个非平稳信号，电流的幅
基波频率（ｚＨ）转差率ｓ
（ —２）（）１ｓＨｚ
（＋２），Ｈｚ１ｓｆ（）
５０Ｏ０．５
４５
５５
５０００．４
４６
５４
转子故障实验接线图，４为电动机定子电流ＦＴ频图Ｆ
谱，５为电动机定子电流希尔伯特包络频谱图．图表
一
０
１Ｏ０５．１０．１５．２０．

异步电机断条故障的启动电流小波诊断法

异步电机断条故障的启动电流小波诊断法电机是工业生产中应用最广泛的一种设备，它是推动现代机械电气设备和产品发展的核心设备。

电机的正常运行及故障的快速诊断，对于维护保养机电设备的正常运行，提高生产效率具有重要的意义。

断条缺失是电机故障最普遍的原因之一，也是棘手的电机故障诊断问题。

断条是绕组的一种缺失，无论是环或非环状断条，都会导致电机失步、温升过高、起动难等电机故障。

传统的诊断方法，如观察电机外观、测量电机参数、电磁耦合诊断等方法，对于电机断条诊断有一定的不足，并不能有效地检测电机断条故障，也不能及时发现故障。

因此，研究新的电机故障诊断技术是当前电机系统维护的重要课题，异步电机断条故障的启动电流小波诊断法是一种有效的电机故障诊断方法。

该方法是根据启动时的电机启动电流的变化，对电机绕组断条故障进行诊断，它能够有效地避免电机在启动时造成的损坏，并具有较高的准确率。

本文以异步电机断条故障的启动电流小波诊断法为例，简要介绍了这种新型的电机故障诊断技术。

首先，介绍了异步电机的结构特点及存在的故障类型，其中断条的缺失是最常见的故障。

然后，对当前常用的电机故障诊断技术进行了综述，指出了它们的不足，并介绍了小波变换的理论原理，以及小波变换在电机故障诊断中的应用。

其次，介绍了异步电机断条故障的启动电流小波诊断法原理，并详细地描述了其诊断流程。

从故障诊断系统硬件结构，到小波变换的基础算法，再到改进的小波变换及小波-神经网络的构建，以及模型的校准和诊断，均有所介绍。

最后，介绍了中国北京电机厂进行的断条故障诊断试验，并根据试验结果，证明了该方法在现场检测电机断条故障的有效性。

综上所述，异步电机断条故障的启动电流小波诊断法是一种有效的新型电机故障诊断技术，它可以准确地诊断电机绕组断条故障，提高电机维护保养的效率，为电机维护保养提供了有效的诊断技术手段。

但是，由于实际应用的复杂性，该方法仍需要不断的完善和改进，以提高它的准确率和可用性。

异步电动机故障诊断的小波变换等高图方法

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第２卷第４３期
仪
器
仪
表
学
报
２０年８０２月
异步电动机故障诊断的小波变换等方法。高图
曹志彤陈宏平何国光
（江大学应用物理研究所浙杭州３０２）１０８
摘要
用Ｍｏｌｒｔ小波作为小波基，异步电动机鼠笼转子故障时的定子电流信号进行多尺度分析，获得的小波变换系数ｅ对将
用等高图表示，中能清楚地识别出异步电机鼠笼转子不同断条的故障。较基于傅立叶变换的故障诊断，方法对异步电动从该机故障的辩识能力有显著提高。关键词小波变换等高图故障诊断异步电动机
利用时频两域所包含的全部故障信息，高故障诊断提
的正确性。里利用多尺度小波分析，异步电动机鼠这对
地进行故障诊断是不够的。（）ｏｒｒ２Ｆｕｉ变换在时空域ｅ
产生和持续的时间。另一方面，多尺度小波变换从低频到高频对信号进行由粗及细的时频特性分析，充分能
方法的缺点是：１故障信息一般包含在整个频谱区（）
域，述方法仅利用了Ｆｕｉ上ｏｒｒ变换域低频部分的特ｅ性，未利用频域其余部分的特性，而对全面、细致、准确
鼠笼转子断条是异步电动机的常见故障之一，以
往常采用Ｆｕｉ变换方法对故障进行分析。由于在ｏｒｒｅ整个频域内很难找到故障的规律性，以一般提取频所谱的一部分作为故障的特征加以辨识。文献Ｅ：［］ａ和２ｌ

谐波小波滤波在异步电动机转子断条故障诊断中的应用

相对较小、易诊断的问题，用谐波小波方法对定子电流信号进行滤波处理。该方法基于谐波小不采波良好的盒形频谱特性，特定频率段的成分与定子电流信号的其它频率成分既不交叠，不遗漏将又的分解到相互独立的频带上，成功地突出故障特征分量。仿真和实验结果证明，方法能大大提高该
转子断条故障诊断的准确性。
关键词：谐波小波；异步电动机；转子断条；故障诊断中图分类号：Ｍ３３Ｔ３７Ｔ４；Ｍ０文献标识码：Ａ文章编号：０ — ８４２１）３— ０６— ４１１０７（０１００６００
ＡｐｌａｉｎｏｒｎｃＷａｅｅｉｅｎＡｓｎｈｏｏｓＭｏｏｐｉｔｆＨａｍｏｉｃｏｖｌｔＦｌｒｏｙｃｒｎｕｔｒｔ
Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：ｈｒｎｃｗａｅｅ；ａｙｃｒｎｕｔｒｏｏｒｋｎｂｒ；ｆｕｔｉｇｏｉａｍｏｉｖｌｔｓｎｈｏｏｓｍｏｏ；ｒｔｒｂｏｅａｓａｌｄａｎ况，由于转子断条故障初期（ — ｓ．分量的幅值很小，１２）靠近工频分量，在进行频谱分析时，障分量很容易被工频分量的泄露故
ｕｉｇｈｒｎｃｗａｅｅｔｏｏｐｏｅｓｆｌｅｎｓａｏｕｒｅｃｉｎ１ｓｎａｍｏｉｖｌｔｍｅｈｄｔｒｃｓｔｒｏｔｔｒｃｒｎｙｓｇａ．Ｂａｅｎｔｅｇｏｏ —ｈｐｄｆｅｕｎｙｉｓｄｏｈｏｄｂｘｓａｅｑｅｃｒｓｅｔｕｃａａｔｒｓｉｓｏａｍｏｉｖｌｔｈｏｏｅｔｆｓｃｆｃｆｅｅｃｐｅｔｕａｄｏｈｒｆｅｕｎｙｐｃｒｍｈｒｃｅｔｃｆｈｒｎｃｗａｅｅ，ｔｅｃｍｐｎｎｓｏｐｅｉｑｕｎｙｓｃｒｍｎｔｅｑｅｃｉｉｒｒｃｍｐｏｅｔｆｓａｏｕｅｃｉｎｌａｅｄｃｍｐｏｅｏｉｄｐｎｄｎｅｕｅｃａｄｔｏｔａｙｏｅｌｐｉｇｏｏｎｎｓｏｔｔｒｃｒｎｙｓｇａｒｅｏｓｄｔｎｅｅｅｔｆｑｎｙｂｎｓｗｉｕｎｖｒａｐｎｒｒｈｌａｉｇ，ｗｈｃｓｃｅｓｕｌｈｉｈｉｈａｌｈｒｃｅｉｔｃｍｐｎｅｔＴｅｅｕｔｏｓｍｕａｉｎｎｅｐｒｍｅｔｅｋｎｉｈｕｃｓｆｌｙｇｌｇｔｆｕｔａａｔｒｓｉｏｏｎ．ｈｒｓｌｓｆｉｌｔｏａｄｘｅｃｃｉｎｓｏｄｔａｈｓｍｅｈｄｇｅｔｍｐｏｅｈｃｕａｙｏｏｏｒｋｎｂｒｆｕｔｄａｎｓｓｈｗｅｈｔｔｉｔｏｒａｌｉｒｖｄｔｅａｃｒｃｆｒｔｒｂｏｅａａｌｉｇｏｉ．ｙ

笼型异步电动机转子断条故障诊断方法的思考

发展到了一定程度，急需得到解决。
4 结束语
综合论述，对于笼型异步电动机转子断条故障诊断方法的相关
思考，有利于降低故障影响与诊断方法的成本。通过相关诊断方法，
能够在不损伤电动机本身的前提下，实现对故障类型与故障具体状
况的明确与分析，从而达到风险故障排除与预防的系统运维管理效
果。因此，在未来的研究当中，应不断对笼型异步电动机转子断条
的转差率较小，若是轻载或空载转差率会更小，这样一来定子电流
分量与定子电流之间的差值就不会很明显，因此需要频谱分析仪器
具备较高的分辨率。采用小波分析法进行故障诊断，在时域以及频
域上具备同样良好的局部化性质，所以能够实现对不同频率成分进
行精细的步长采样，并聚焦到信号上的任意细节。一般来说，小波
分析方法无论是高频信号还是低频信号的检测都能够获得较为清晰
时，对故障程度进行有效判断。
3 神经网络法诊断转子断条故障
笼型异步电动机存在特征输出序列，即 x（k-n），…，x（k-2），
x（k-1），，由此能够对特征输出 x（k）进行有效预测。首先获取一
个神经网络，该网络上具有 n 各输入节点和 1 个输出节点，然后利
用该序列的进化学习实现模型构建。一般来说神经网络的权值训练，
电流的频率就会产生（1±2s）f 的附加电流（s 表示转差率），这种
电流分量亦可被称为边频分量，可将其视为笼型异步电动机转子断
条故障特征。
故障初期阶段的定子电流分量十分微弱，其幅值约为频率电流
的 1%-3%，若要通过故障特征对故障转子断条故障进行诊断，需要
提高检测仪器的灵敏度；此外，笼型异步电动机在正常运行状态下
仅会损害电动机本身，还会影响整个系统的正常运行，严重时对操

应用小波包结合FFT方法检测转子断条故障信号

０引言
分析工具进行电撇
障信号的检测很重要。
笼型异步电动机转子断条故障将导致电机运行性能恶化，且转子断条故障的发生概率高达并
１０％ｎＪ因此必须对其进行检测，，特别是进行早期检
１小波与小波包分析的基本理论小波分析是由于傅立叶变换不能满足现代突变信号处理的要求而产生的。小波分析是一种多分辨率分析方法，时间窗和频率窗都可以改变，其在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，
关键词：转子断条；故障信号；波包分析；Ｆ小ＦＴ
中图分类号：Ｊ＝７ＴⅥ；０文献标识码：Ａ
ＭｅｈｄｏａｅｅａｋｔｎＦＴｏＤｅｅｔｔｏｆＷｖｌｔＰｃｅｓａｄＦｔｔｃｔｅＢｒｋｎＢａｓＦａｌＳｇａｆＭｏｏｈｏｅｒｕｔｉｎｌｔｒｏ
测。笼型异步电动机转子发生断条故障时，定子电流将出现（ ± ）（为转差率，为供电频率）１２ＳｆＳ厂的特征频率分量。最初的转子断条在线检测方法是对谱分析，根据频谱图中是否存在（ ±２Ｓｆ频谱分量来判断转子有１）无断条。由于转子轻微断条时，１）频率分（ ±２Ｓ厂量的幅值相对于厂频率分量的幅值非常小（二者之比约为００～００）同时异步电机运行时转差率Ｓ．２．５，
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第３３卷第４期２００６年１２月

基于小波包分析的电机转子断条故障诊断

基于小波包分析的电机转子断条故障诊断
基于小波包分析的电机转子断条故障诊断研究
1.引言
当发生转子断条故障时，在其定子电流中将会出现和频率的附加电流分量（s为转差率，为供电频率）。

但是分量的绝对幅值很小，若直接作傅里叶频谱分析时，由于栅栏效应分量的泄漏有可能淹没频率分量。

自适应滤波和希尔伯特变换法这两种方法可以有效的解决检测频率分量困难的问题，是目前最具代表性的异步电动机转子断条在线检测方法。

但是这两种方法只适用于电动机拖动平稳负荷的运行工况。

当负荷波动较大时无法取得令人满意的结果，对故障诊断的准确性产生一定影响。

小波包分析不仅对信号的低频部分进行分解，同时也对高频部分进行分解，自适应的确定信号在不同频段的分辨率，在故障诊断中比小波分析更精细。

本文尝试用小波包分析研究电机转子断条故障诊断问题。

2.实验数据采集
下面针对正常、转子断条的三相鼠笼式异步电动机两台电机的电流信号进行采集和分析研究。

三相异步鼠笼电动机额定功率3KW，额定转速1430转/分。

在转差率s=5.6%，采样频率为=1000Hz，采样点数的情况下采用虚拟仪器。

小波包在异步电机转子断条故障检测中的应用

其中：
（由母小波伸缩和平移形成；ａ为母ｔ）
小波伸缩因子：Ｔ为平移因子是ｘｔ分析时间中心。（）
ＡｐｉａｉｎｏａｅｅｃｅｎＡｓｎｃｒｎｏｏｏｔｒＢｕｌＤｅｅｔｏｐｌｃｔｏｆＷｖｌｔＰａｋｔｏｙｈｏｕｓＭｔｒＲｏｏ — ａＦａｔｒｔｃｉｎ
ＺＨＡＮＧｕｉｘｉｇ，ＺＨＡＯｕｎｈＲ — ａｎＪ — ｏｎｇ，ＨＵｙｏｎｓｎｇｇ— ｈｅ
摘要：在异步电机转子断条故障检测中，将原信号最优小波包分解，经自适应滤波后再信号重构。先计算出每
个子频带代价，选择相应频率空间构成最优小波包。再定义最优小波包选择的代价函数，并保留自相关函数和最大
（．０ｔｆｏＳｃｎｔｌｒｇｎｅｉｇＣｏｌｇ， ’ｎ７１０５Ｃｈｎ）Ｎｏ５２ＳａＲｏｍ，ｅｏｄＡｒｉｌｙＥｎｉｅｒｎｌｅＸｉａ０２，ｉａｅｅ
Ａｂｓｒｃ：Ｄｕｒｎｇｅｅｃｉｏｓｃｈｏｎｔａｔｉｄｔｔｏｎｆａｙｎｒｏｕｓｏｔｏｏｒｂａｏｍｏｒｒｔ — ｒｂｒｋｅｎｆｕｌ，ｔｉａｌｏｆｃｕｒｎｔａｒｃｏｔｕｃｆｅａｔｈｅｓｇｎｒｅｗｓｅｎｓｒｔａｔｒ
比电源低２ｃ分昔，此时定了电流中含频率为ｓｏ（ｓｆ量，与电机运行时的电源频率接近。卜２）分

电动机转子断条的检查修理方法电动机

电动机转子断条的检查修理方法 - 电动机对于铸铝转子的鼠笼型异步电动机，转子最常见的故障是断条。

转子断条会使电动机起动困难，电动机运转时发出猛烈的周期性电磁噪声和震惊，三相电流表指针抖动，电动机带负荷力量降低，转速下降。

转子断条的检查方法如下： (1)外观检查。

把转子从电动机中拆出，认真观看。

如发觉铁芯某处过热变色，即为断条部位。

假如没有发觉变色现象，可认真观看笼条上有无微小的断裂痕迹。

有时这样检查仍发觉不了断裂处，则断条可能发生在转子槽内，可用断条侦察器检查。

(2)用断条侦察器检查。

如图所示，把断条侦察器跨在一根笼条上，再把一段钢锯条放在笼条上面。

假如笼条是完好的，断条侦察器会在笼条中感应出电流，并使钢锯片发生震惊；假如锯片不震惊，则说明断路侦察器所跨的这根笼条已断裂。

然后再查找断裂点。

假如用肉眼不能发觉裂痕，可将断条侦察器和钢锯片放在原处，将一根导线的一端贴在端环上，另一端贴着笼条往前移动。

当移到某一点时，若钢锯条发生震惊，则说明断裂点已被导线短路，此处即为断裂点。

图用断条侦察器检查铸铝转子的断条 (3)用铁粉检查。

在转子两端环上通入低压大电流（以能吸铁粉即可），将铁粉撒在转子表面。

电流通过笼条产生磁力线，磁力线将吸引铁粉。

如发觉某一根笼条四周的铁粉很少，则该处即为断条。

转子断条的修理方法如下： (1)在断裂处钻孔，并用丝锥铰上螺纹，拧上与笼条相同材质（铝）的螺钉，把断裂处连接上。

(2)有条件时应重新铸铝。

可用煤炉等将转子加热到700℃左右使铝条熔化，并清除槽内及铁芯内的残铝，再重新铸铝。

没有铸铝条件时，也可用铜条代替铝条。

(3)用铜条代替铝条。

代替的铜条截面积应占槽面积的70%左右（不要把槽塞满，否则会消灭起动转矩小，而电流增大等状况），两端用短路环焊牢。

转子焊接好后要做静平衡试验。

对于转速高的电动机，还要做动平衡试验。

基于小波脊线的电动机转子故障检测新方法

基于小波脊线的电动机转子故障检测新方法杜伟林1,刘彦东2(1.内蒙古中广核风力发电有限公司;2.中广核风力发电有限公司内蒙古分公司) 摘　要:随着现代科学技术的进步和生产系统的不断发展,电机在生产中发挥着越来越重要的作用。

电机故障不仅会损坏电机本身,而且会影响整个系统的正常工作,甚至危及人身安全,造成巨大的经济损失。

通过对常见故障的诊断和分析,可以及早发现故障和预防故障的进一步恶化,减少突发事故造成的停产损失,并为实现状态检修创造条件。

本文主要关注小波理论在电机故障诊断中的应用,针对传统信号处理技术在电机测试领域应用中的不足,研究了小波理论在异步电动机起动电流信号中的应用,成功开发出了基于小波分析异步电动机快速测试系统。

关键词:小波变换;转子故障;数据采集中图分类号:T M303.3∶T M307+.1　文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)23—0045—051　概述转子断条是笼型异步电动机常见的一种故障,尤其是对于大容量的电动机,如电力系统用的大容量高压电动机来说,转子断条故障的发生率则更高。

它主要是由于电机频繁启动,转子温度过高以及作用在鼠笼端环上的离心力过大,降低了鼠笼的强度,使转子在制造过程中的一些缺陷或隐患逐渐扩大,最终发展成为转子断条故障[1]。

由于1～2根导条断裂后的故障外在征兆不明显,因此不易被人们查觉。

断裂后的导条有可能逐渐伸出转子槽外,若不及时发现,将有可能发生转子断条扫膛故障,导致整机报废,并可能造成严重的经济损失。

因此,如果在转子断条故障发生的初期,就能把断条故障检测出来并及时维修,就可避免意外停机及恶性事故的发生,这对于安全生产具有重要的意义[2]。

三相异步电动机正常运行时,对称的定子线圈产生频率为f1(电源频率)的旋转磁场,从而在转子回路中感应出频率为sf1的分量。

笼型三相异步电动机的转子鼠笼可等效为三相绕组,而笼条开焊或断裂等转子故障都会引起三相绕组电路不对称,定子电流在转子绕组中就产生不平衡电流,根据对称分量法可以分解为正序、负序与零序分量。

小波包频带-能量重构的异步电动机转子断条故障诊断

ＸｕＹｕｎｚｈｉ，ＦａｎｇＹｏｎｇｌｉ，ＣｈｕＸｉｎ，ＪｉａＬｉｊｉｎｇ，ＣｈｅｎＬｕｎａ，ＬｉＸｉａｏｂｏ，ＣｈｅｎＫｕｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｔｓｗｅａｋｎｅｓｓ．Ｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔｃａｎｂｏｔｈｓｔｕｄｙｔｈｅｌｏｗａｎｄｈｉｇｈ
用小波包分析法对所采集信号处理，可作为电动机故障诊断输入特征向量的分解后的频段能量特
征值。实验表明，采用小波包技术可快速、准确地诊断出电动机故障，其效果良好，也为电动机故障
在线实时诊断提供了理论依据。
ｗａｖｅｌｅｔｐａｃｋｅｔａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｈｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｓｉｇｎａｌｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｎｅｒｇｙｆｅａｔｕｒｅｖａｌｕｅ

应用小波变换进行电机故障检测的方法

应用小波变换进行电机故障检测的方法作者：马玲来源：《电脑知识与技术》2013年第35期摘要：该文介绍了一种新的检测电机转子故障的方法。

使用小波变换分析重构电机定子电流，按照小波包分解系数，可以快速有效的判断转子故障的存在。

关键词：转子断条；小波变换；电流中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）35-8073-021 简介笼型异步电机故障的起因和故障征兆往往表现出多元性。

有时几个故障可能具有相同的征兆。

因此，对这种内部关系复杂、影响因素众多的电气设备，必须对其结构、原理、运行特征、工作方式、负载特征进行深入研究。

由故障机理分析可知，电机处于异常运行或故障状态时，会引起电压、电流、转矩、功率等电机参数的变化。

笼型异步电动机在运行过程中，转子受到旋转电磁力、离心力、径向电磁力、热弯曲挠度力等交变应力的作用，加之转子制造缺陷，可能导致转子故障，此种故障发生概率较高。

有时几个故障可能具有相同的征兆。

转子断条是典型的渐进性故障，因此，必须实施转子断条故障检测。

2 技术分析由异步电机故障电子电流分析可以得出结论：出现转子故障后，在定子电流中会叠加（1±2ks ）f1频率的附加电流分量（f1为电源频率，k =1， 2，…，s 为转差率），这可以作为判断转子断条故障的判据。

而定子电流信号方便采集，因此业界普遍采用基于快速傅里叶变换的定子电流信号频谱分析方法来进行转子断条故障检测。

最初是直接对稳态定子电流信号进行FFT 频谱分析，寻找频谱图中是否存在（1±2ks ）f1频率分量，从而判断转子是否有断条故障产生。

由于转子断条数量少时，（1±2ks ）f1分量的幅值非常小（相对于f1分量幅值），而异步电动机运行时s很小，（1±2ks ）f1与f1这两个频率数值差值很小，直接做FFT频谱分析，将使（1±2ks ）f1分量淹没在f1分量的泄漏频谱中。

异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法

异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法摘要:对异步电动机转子发生断条故障后所产生的特征频率分量进行了分析,揭示了其在起动过程中的变化过程,提出了在起动过程中检测转子断条故障的小波脊线方法。

关键词:异步电动机转子断条故障检测小波脊线Method for Detecting Asynchronous Motor Rotor Bar Breakage Fault Using Wavelet RidgeZHANG Ya-QiongAbstract:This paper analyzes the characteristic frequency component of asynchronous motor rotor bar breakage fault and indicates it’s changing process during starting process,the wavelet ridge detection method of rotor bar breakage fault in start-up period is presented.Keywords: asynchronous motorrotor bar breakage faultdetection; wavelet ridge1 引言异步电动机的起动过程是一个很复杂的非稳态的暂态过程,小波变换具有优良的时频局部化性能,适合于非稳态信号的分析[1]。

因此,小波脊线方法可作为电机转子故障诊断中比较理想的信号处理工具。

2 起动状态下异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法2.1 定子电流中的转子断条故障特征分量理想的电动机的定子电流的频率是单一的,即只有电源频率的电流存在。

但是当转子回路出现断条故障时,在定子电流频谱图上,与电源频率相差二倍的转差频率的位置上将各出现一个边带,这一现象已为英国Hargis等学者所推论证实[2] [3]。

起动状态下异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法

起动状态下异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法聂晶;吴金强
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2007(14)2
【摘要】对异步电动机转子发生断条故障后所产生的特征频率分量进行了分析,揭示了其在起动过程中的变化过程,提出了在起动过程中检测转子断条故障的小波脊线方法.
【总页数】2页(P100-101)
【作者】聂晶;吴金强
【作者单位】新疆大学,机械工程学院,乌鲁木齐,830008;新疆大学,机械工程学院,乌鲁木齐,830008
【正文语种】中文
【中图分类】TM307
【相关文献】
1.异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法
2.基于小波脊线的笼型异步电动机转子断条故障特征提取
3.基于SVD滤波技术与快速四阶累积量ESPRIT算法的异步电动机转子断条故障检测新方法
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5.基于精简四阶累积量MUSIC与混合遗传算法的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法
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笼型异步电动机转子断条故障诊断技术

2006年第21卷第3期电力学报 Vol.21No.32006 (总第76期) JOURNAL OF ELECT RIC POWER (Sum.76)文章编号: 1005-6548(2006)03-0310-04笼型异步电动机转子断条故障诊断技术安永红, 夏昌浩(三峡大学,宜昌湖北 443002)Techniques of Broken Rotor Bar Fault Diagnosis ForSquirrel Cage Induction MotorAN Yong hong, XIA Chang hao(Three Gorge University,Yichang 443002,China)摘要: 对笼型异步电动机转子断条故障诊断进行了研究,归纳和总结出几种方法。

这些方法均由研究人员进行了仿真或实验验证,对检测笼型异步电动机的转子故障是有效的。

并对各种方法进行了分析比较,指出了各自的优缺点。

关键词: 异步电动机;转子断条;故障检测中图分类号: TM343+.3 文献标识码: A Abstract: This paper focuses on the study of bro ken rotor bar fault diagnosis for squirrel cage induc tion motor,and concludes several effective methods. All of the methods have been tested by reseachers to simulate or identify their validity in motor rotor fault analysis.This paper compares these methods and points out their advantages and disadvantages.Key Words: induction motor;broken rotor bar; fault detection鼠笼式异步电动机的转子绕组比较坚固,但如果转子温度过高或作用在端环的离心负荷过大,可能会导致转子故障。

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异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法
摘要:对异步电动机转子发生断条故障后所产生的特征频率分量进行了分析,揭示了其在起动过程中的变化过程,提出了在起动过程中检测转子断条故障的小波脊线方法。

关键词:异步电动机转子断条故障检测小波脊线
Method for Detecting Asynchronous Motor Rotor Bar Breakage Fault Using Wavelet Ridge
ZHANG Ya-Qiong
Abstract:This paper analyzes the characteristic frequency component of asynchronous motor rotor bar breakage fault and indicates it’s changing process during starting process,the wavelet ridge detection method of rotor bar breakage fault in start-up period is presented.
Keywords: asynchronous motorrotor bar breakage faultdetection; wavelet ridge
1 引言
异步电动机的起动过程是一个很复杂的非稳态的暂态过程,小波变换具有优良的时频局部化性能,适合于非稳态信号的分析[1]。

因此,小波脊线方法可作为电机转子故障诊断中比较理想的信号处理工具。

2 起动状态下异步电动机转子断条故障检测的小波脊线方法
2.1 定子电流中的转子断条故障特征分量
理想的电动机的定子电流的频率是单一的,即只有电源频率的电流存在。

当供电频率为时,定子绕组极对数为的两极电动机,产生磁动势,在机械角处只有奇次谐波。

如果转子有缺陷,例如有一根断条,则可得到反映到定子的磁势为:
(2-1)
式(2-1)中, 为转子匝数, 为转子电流,s为两极电机的转差率
由此可见,磁势表示式中第一项分量含有和,将在三相定子绕组中感应出零序电动势,不会在三相定子绕组中产生相应的电流。

磁势表达式中的第二项将感应出—组电网频率的三相电流和比电网频率低的单边带分量[4]。

定子里电网频率的电流被两倍转差频率调制,在电流表上表现出来的就是指针的摇摆。

这种幅度周期变化的电流反作用到转子上,产生以两倍转差频率的力矩[5]。

如果转子的惯量不是无穷大,就会引起转子的转速产生两倍转差频率的速度扰动。

这种扰动会降低在处的下边带和电流摇摆的幅度,同时又产生了在处的上边带。

实际上,更进一步的分析表明,定子中双边带电流频率分量与有故障的转子之间的相互作用还会产生双边带分量。

显然,如果能提取出这些故障特征频率分量,那么就能将电动机的转子断条故障准确地检测出来。

2.2起动状态下转子断条故障检测的小波脊线方法
对于一个单频信号,设(2-2)
它关于渐近小波的小波变换为:
(2-3)
该信号的小波变换的脊为(2-4)
设是采样周期, 是一个固定尺度下关于离散信号的小波变换,且是其相角。

定义是关于的散微分的估计,
则:(2-5)
设是的一个初始估计值,那么,对的估计值为:
(2-6)
(2-7)
式中, 是最终收敛值,即对于所要求的精度,给定一个小正数,
当(2-8)
满足时,就可以认为。

实际上,这样一个算法很快就收敛了。

对于每一个采样
点而言,一般只需四、五次迭代就可完成收敛计算。

图1中,为按照式(2-3)～(2—8)对于给定一仿真的线调频信号计算其小波脊线所得到的结果。

由图中可见, 随着线调频信号频率的增加,由于小波脊线与信号的频率成反比,因此线调频信号的小波脊线值也就越来越低。

若比较同一时刻的信号的瞬时频率值与其小波脊线值,则可发现小波脊线精确地跟踪了线调频信号的频率变化[6]。

3 起动状态下转子断条故障的诊断
下面采用转子故障检测仪,应用小波脊线对电动机转子断条故障进行了诊断。

图2中是该转了故障检测仪的原理框图,它主要由测量单元和计算机两部分组成。

测量单元主要完成对电动机M的定子电流的采样,并将采样数据通过RS232串口发送给计算机。

数据分析与故障诊断主要在计算机上完成,计算机还可通过RS232对测量单元的工作进行控制。

电动机定子起动电流可以看成是一个渐近信号,我们利用小波来检测转子断条故障,选取其中心频率,初始尺度估计值为, 即初始分析频率值为11Hz,采样频率为2500Hz,收敛精度为。

图3为空载情形下,正常无转子断条故障时的小波脊线, 图4为空载情形下,转子有一根断条时的小波脊线。

比较两图的小波脊线波形,可见转子无断条故障时,定子电流中主要含有工频分量,不含随时间变化的频率分量,所以小波脊线近似为一条直线。

而转子有断条时,小波脊线随着时间的推移由大变小,最后稳定在一固定值上。

由于小波脊线与信号瞬时频率成倒数关系,因此,它就反映了定子电流中存在一个由低到高的时变频率分量。

由此可见,利用小波脊线可以准确地检测出转子断条故障。

4 结语
异步电动机的起动过程是一个暂态过程,如果利用Fourier变换来对这些暂态或非稳态信号进行分析,势必造成很大的分析误差,这也是目前对于转子断条故障的检测准确率不高的根本原因。

而小波变换在时域和频域同时具有局部化分析能力,柔性可调的时频窗口使其很适合进行暂态或非稳态信号的分析,因此,利用小波脊线方法对起动状态下的异步电动机转子断条故障的检测准确率较高。

参考文献
[1] 黄文虎,夏松波,刘瑞岩等编著.设备故障诊断原理、技术及应用[M].北京:科学出版社,2005.
[2] 沈标正.电机故障诊断技术〔M〕.北京:机械工业出版社,2006.
[3] 邱阿瑞,孙健.电机故障模式识别与诊断[J].清华大学学报,1999,39(3):72-74.
[4] 许伯强.叶东.孙丽玲.笼型异步电动机转子断条在线检测新方法[J].华北电力大学学报,1998,25(3):34-39.
[5] 邱阿瑞.用起动电流的时变频谱诊断鼠笼异步电机转子故障[J].中国电机工程学报,1995,15(4):267-273.
[6] 何建军.小波分析及其在电机故障信号检测和分析中的应用研究[D].重庆:重庆大学博士学位论文,1999.。