交流电机转子断条故障程度诊断方法研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第1期(总第164期)机械工程与自动化No．12011年2月MECHANICALENGINEERING&AUT0MAT10NFeb．文章编号：1672—6413(2011)01—0116—02交流电机转子断条故障程度诊断方法的研究周丽芳，高曼，周丽兰(1．中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083；2．湖南省电力公司长沙宁乡电力局，湖南宁乡410600)摘要：转子断条故障程度检测包括转子断条数目检测和断条时间的检测。MATLAB仿真证明，对重构后的特征能量系数做快速傅里叶变换可以得到特征频率值和故障特征量的幅值，由此可推断出转子断条故障程度的

2、相关信息，为故障程度判断提供依据。关键词：转子断条故障；小波包分析；故障程度中图分类号：TM34：TP206．3文献标识码；A0引言∽∽鱼⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯f，一R一2R一R。一般来说，我们主要通过分解交流电机故障信号中的各种频率成分来揭示动态波形中所包含的反映故(3)转速波动情况下：障类型、严重程度的特征信息。小波分析在时域和频一±：∽Rb●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●Il⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯f、J一R。⋯域同时具有良好的局部化性质，并能区别负载波动干其中：为定子电流(1+2s)f分量幅值；P为电机极扰和转子断条故障，因此被广泛应用于交流电机的

3、故障检测领域口]。对数；R、R分别为转子断裂导条数与导条总数。对故障时的定子电流进行小波包分解，只能得到1．2确定转子断条故障发生时刻相应频段的分解系数，不能得到频率点的分析结果。故小波包分析可以将一个信号分解为各种不同频带小波包分解方法虽然能检测出电机转子断条故障的存的成分，再通过对信号成分进行分析重构，可以有效在，却得不到特征频率值和故障特征量的幅值，即检地分析出故障。小波包的低频系数能够清楚地反映原测不到发生故障的程度。本文在小波包技术的基础上始信号在不同尺度下的“近似信号”，保留了信号的大提取定子电流基波分量幅值和定子电流(1—2s)f致轮廓L5；高频部分也有较高的分辨率，能

4、够清晰地反分量幅值啪，以便对转子故障程度进行诊断研究。映信号的转折点。1转子断条故障程度的诊断1．3故障程度的诊断方法1．1计算转子断条数目本文结合小波包分析与快速傅里叶变换求出包含异步电机转子断条故障的严重程度主要表现在断特征频率的小波包系数的幅值，以确定转子断条数目。条数的多少。由于电机运行情况、转子断裂的程度和具体步骤如下：数目不同造成的转子电流不对称情况也不同。参考文(1)采集定子电流信号，选取适合的小波基做小献[2]～[-43~0出了几种情况下的转子断条数目的计算波包分析。公式：(2)求小波包系数能量分布，找到特征变量系数。(1)任何情况下：(3)对重构后的特征能量系数做快

5、速傅里叶变换27c尺6P．求它的幅频特性，代人公式计算可得到转子断条数。∽一⋯⋯⋯⋯⋯1、R6。一2P(27c一27zRP)。br(4)对正常情况下的定子电流信号和转子断1根^(2)大型电机满载运行时：导条时的定子电流信号分别做小波包分析，并对比重收稿日期：2010—06—28；修回日期：2010—08—27作者简介：周丽芳(1986一)，女，湖南永州人，在读硕士研究生，主要研究方向：嵌入式系统和故障诊断方面。学兔兔www.xuetutu.com2011年第1期周丽芳，等：交流电机转子断条故障程度诊断方法的研究·117·构节点系数，可得出断条时刻。时采集正常情况和转子断1根导条时的定

6、子电流仿真通过MATIAB仿真实验证明式(3)得出的断条信号，分别经Coif5小波包做4层分解，分解尺度为数目比式(1)和式(2)更靠近真实值。32，转子断1根导条时进行连续小波变换的小波系数2仿真实验如图2所示。仿真信号小波包重构波形如图3所示。2．1仿真对象及目标表2运用公式求出的心本文以实验室1台小型的Y90S一4四极三相异步工况正常断1根断2根式(1)o．00061．381．8电机(额定功率为1．1kW，转子槽数为22)为例，在电式(2)0．00008O．71．6机转子1根断条和2根连续断条的情况下计算验证式(3)0．00021．272．35式(1)～式(3)的正确率。2．2

7、小波基的选取首先对正常运行和转子断1根、连续断2根3种情况的定子电流信号做小波包分析，考虑coifⅣ系列小波的小波函数gt(t)的2N阶矩为零，尺度函数(f)的2Ⅳ一1阶矩为零，CoifⅣ的gF(t)和(￡)具有更好的对称性，故选取Coil5为小波基做4层分解。2．3仿真结果及分析在MATIAB小波工具箱里可以直接得到各小波分解系数的能量分布。信号经Coif5小波包4层分解后，节点[4，o]、[4，1]、[4，2]、[4，3]系数能量E。、E、图2转予断条