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1、感應(yīng)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、可靠性高、維護(hù)方便而在工農(nóng)業(yè)中取得了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的飛速發(fā)展,電機(jī)的單機(jī)容量不斷增加,所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載也越來(lái)越復(fù)雜。電機(jī)故障不僅會(huì)損壞電機(jī)本身,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使電機(jī)突然停機(jī)、生產(chǎn)線崩潰,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)難性后果。歷史數(shù)據(jù)表明,轉(zhuǎn)子斷條是感應(yīng)電機(jī)最常見(jiàn)的故障,占其全部故障種類的10%左右。因此,研究轉(zhuǎn)子故障診斷技術(shù)以在電機(jī)故障早期發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)進(jìn)行維修,具有重大的理論意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,這已成為國(guó)
2、內(nèi)外學(xué)者們一個(gè)熱點(diǎn)課題。本文基于對(duì)電機(jī)任意不對(duì)稱狀態(tài)非常敏感的電磁轉(zhuǎn)矩和有功、無(wú)功功率,提出了幾種轉(zhuǎn)子斷條故障診斷方法。這些參數(shù)由多路電壓電流信號(hào)計(jì)算得到,相對(duì)于單相定子電流信號(hào),具有許多潛在優(yōu)點(diǎn)。 基于小波包頻帶分解技術(shù)提出了信號(hào)浮動(dòng)閾值濾波算法,指出該方法相對(duì)于Fourier頻譜分析技術(shù),對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)消噪具有更好的效果。根據(jù)信號(hào)Hilbert變換對(duì)的正交性質(zhì),提出了基于雙Hilbert變換的直流分量消去方法,指出其能夠?qū)崿F(xiàn)任
3、意非整周期信號(hào)中的直流分量的準(zhǔn)確濾除。提出聯(lián)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解及Hilbert譜分析技術(shù)的Hilbert-Huang變換。指出本征模函數(shù)的幅度和頻率允許改變,突破了傳統(tǒng)的基于恒幅、恒頻信號(hào)的Fourier展開,在對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)分析時(shí),具有自適應(yīng)性。 分析了轉(zhuǎn)子斷條故障特征在電機(jī)啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)中的表現(xiàn)形式及頻率變化規(guī)律。一方面,根據(jù)Hilbert-Huang變換中的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解原理,對(duì)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)進(jìn)行分解,得到若干本征模函數(shù)。通過(guò)
4、計(jì)算包含故障信息的本征模函數(shù)分量的瞬時(shí)頻率,檢測(cè)出轉(zhuǎn)子斷條故障。計(jì)算包含故障信息的本征模函數(shù)邊際譜,得到其與轉(zhuǎn)子連續(xù)斷條根數(shù)之間的關(guān)系,為電機(jī)故障嚴(yán)重程度評(píng)估提供了新的思路。另一方面,根據(jù)小波脊線算法提取出啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩中故障特征在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的頻率變化規(guī)律,檢測(cè)出轉(zhuǎn)子斷條故障。由于小波變換的能量守恒性,對(duì)應(yīng)故障特征脊線上的小波系數(shù)模反映了該故障特征轉(zhuǎn)矩的幅值變化規(guī)律?;诖?,定義了脊線—小波能量譜的概念。將故障特征轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的脊線—小波
5、能量譜作為轉(zhuǎn)子故障特征,給出了轉(zhuǎn)子故障嚴(yán)重程度的表示方法。 基于電網(wǎng)電壓基波正序分量及其Hilbert變換構(gòu)造了新的坐標(biāo)變換矩陣,定義了PQ變換的概念,提出了基于雙PQ變換的轉(zhuǎn)子斷條故障診斷方法原理。電機(jī)正常時(shí),電機(jī)有功無(wú)功功率在PQ坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)于一個(gè)點(diǎn);當(dāng)電機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障時(shí),由于故障特征分量的影響,其有功無(wú)功功率在PQ坐標(biāo)系中則對(duì)應(yīng)于一個(gè)橢圓。通過(guò)對(duì)正常和故障電機(jī)有功無(wú)功功率在PQ坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)模式的識(shí)別即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子故障的檢
6、測(cè)。以橢圓長(zhǎng)軸為故障特征,橢圓中心與空載運(yùn)行點(diǎn)之間距離為基準(zhǔn)值,得到了一個(gè)近似獨(dú)立于電機(jī)慣量及負(fù)載等級(jí)的故障嚴(yán)重程度因子。 詳細(xì)推導(dǎo)了計(jì)及速度波動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子斷條及負(fù)載周期性波動(dòng)電機(jī)定子電流信號(hào)中各特征分量的表達(dá)式。對(duì)它們分別進(jìn)行PQ變換,得到各自對(duì)應(yīng)的有功無(wú)功功率。以直接由轉(zhuǎn)子故障引起的功率分量幅值為轉(zhuǎn)子故障特征,得到了一個(gè)完全獨(dú)立于電機(jī)慣量及負(fù)載等級(jí)的故障嚴(yán)重程度因子。通過(guò)對(duì)故障電機(jī)及負(fù)荷波動(dòng)電機(jī)有功無(wú)功功率在PQ坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)橢圓
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