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三相交流电机的定转子的电流信号故障诊断

时间:2022-10-10 18:03:18浏览次数:60  
标签:三相 电机 变换 矢量 park 故障诊断 转子

如果有初学者看到这篇文章,达到能够回答以下几个问题的水平,就可以看此篇文章了。

1.交流电机是怎样运转的?他的基本结构是怎样的?给定功率、转速,他的输出扭矩是多少呢?负载高于额定扭矩的情况,会怎样?怎么解决?

2.交流电机为什么是三相?二相为什么不行?park矢量变换的基本方法。

3.傅里叶变换的基本原理。振动在频谱中为何常常出现倍频?(题外话:傅里叶变换的基函数是三角函数,那么可不可以用于分析非平稳信号呢?)

一、基于park矢量变换的电机定转子故障诊断方法

参考文献:基于定子电流Park矢量变换的感应电机故障诊断

这是一个很经典的故障诊断方法,park矢量变换表征了交流电机定转子的循环运行情况。如果出现电压运行不稳的情况,会直接体现在坐标系上。

只需要根据下面转换的公式,取得iq以及ik即可。(等幅值或等功率对结果无影响)

图1 无故障交流电机的park矢量变换

图2 定转子故障交流电机的park矢量变换

笔者取了1000个点,形成了基本的图像,这些点是周期循环的。由上图可以很明显的看出,经过park矢量变换后,正常电机的park矢量图像是呈现圆形的,而定转子故障电机的park矢量电机是呈现椭圆的。当然也会如下图所示,不成形,这可能是由于传感器的布置问题,或者其他极其严重的故障。

 

 图3 不成形的park矢量变换

总之,该方法是一个很易于实现的方法,基本没有使用限制,强烈建议用于交流电机的电信号故障诊断。

二、基于电流信号频谱的交流电机定转子故障诊断

参考文献:基于电流与振动信号的转子单点碰磨故障诊断研究

该作者详细地讨论了电流分析方法。

 

 

 

 

 

 结论需要稍微修改一下,考虑到倍频的影响,可能会出现如下的频率(K*fe+N*fr)或者(K*fe-N*fr)的故障特征变化,其中K和N是整数,fe是电源频率,fr是转频。

图1 无故障电机频谱

 

 图2 定转子故障电机频谱

电机的转频fr为16hz,电源频率为50hz。笔者求取了频谱,可以看出,在166Hz左右确实有明显差异,但其他频率段没有这种问题,因为机理比较复杂,不能够细究。

 

不建议使用频谱分析的方法直接做诊断,要考虑的因素比较多。

 

标签:三相,电机,变换,矢量,park,故障诊断,转子
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