基于傅里叶变换的异步电机转子故障检测.PDF

2004 年第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　东北电力技术 9 基于傅里叶变换的异步电机转子故障检测 Failure Detection of Asynchronous Motor Rotor Bases on Fourier Transform 1 2 1 赵林桂 , 詹渝明 , 陈明涛 ( 1 广州珠江电厂 , 广东 　广州 　511457 ; 2 深圳金众集团安装工程公司 , 广东 　深圳 　518040) 摘要 : 利用连续细化的傅里叶变换方法, 通过对异步电动机稳态运行时定子电流进行分析, 提出了用傅里叶变换的结果作 为参考信号以抵消基波 f 1 分量的方法, 解决了傅里叶变换时f 1 分量的泄漏淹没 ( 1 - 2 s) f 1 分量这一问题 。该方法可用于 电动机转子故障的在线检测, 并可成功应用于嵌入式在线检测仪的研制 。 关键词 : 异步电动机 ; 转子故障 ; 在线检测 ; 傅里叶变换 [ 中图分类号] TM343 　TM711 　 [文献标识码] B 　 [文章编号] 1004 - 7913 (2004) 07 - 0009 - 03 　　三相异步电动机由于结构简单 、价格低廉 、运行 会被破坏 。这样的不对称系统产生的磁场可分为正 可靠, 在电力 、冶金 、石油 、化工 、机械等领域得到广 向旋转和反向旋转的磁场 。正向旋转的磁场与定子 泛应用 。由于工作环境恶劣或者电机频繁启动等原 磁场同步旋转, 相互作用产生同正常电机一样的异 因, 转子导条或者端环经常会发生开焊和断裂等故 步转矩, 而反向旋转的磁场, 其旋转方向与转子旋 障 。这种故障通常先有 1～2 根, 而后发展成多根, 转方向相反, 对转子而言, 该磁场的转速为 以至出力下降, 最后带不动负荷而停机 。对电机进 n2 = - n1 s 行在线检测, 提前发现电机的故障隐患及早采取相 式中 n1 为同步转速 。 应措施, 以减少或者避免恶性故障的发生 。 则反向旋转的磁场相对于定子的转速为 目前常用的转子断条在线检测方法是对稳态的 n3 = n - n1 s 定子电流信号直接进行频谱分析[ 1 、2] , 根据频谱中 式中 n 为转子转速 。 是否存在 ( 1 - 2 s) f 1 的附加分量来判断转子有无 由于 n = n1 ( 1 - s) , n3 = n1 ( 1 - 2 s) 断条 。但由于 ( 1 - 2 s) f 1 分量的绝对幅值很小, 故该磁场在定子绕组中感应的电流频率为 并且异步电动机运行时转差率 s 很小, 频率 ( 1 - f 3 = f 1 ( 1 - 2 s) 2 s) f 1 与f 1 非常接近, 用快速傅里叶变换直接作 该电流叠加在频率为 f 1 的定子 电流上, 使定 频谱分析时, 基波f 1 频率分量的泄漏会淹没 ( 1 - 子电流含有频率为 ( 1 - 2 s) f 1 的附加分量, 其大 2