專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
籠型異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到徑向電磁力、旋轉(zhuǎn)電磁力、離心力、熱彎曲撓度カ等交變應(yīng)カ的作用，加之轉(zhuǎn)子制造缺陷，可能導(dǎo)致斷條故障，此種故障發(fā)生概率約為15%。轉(zhuǎn)子斷條是典型的漸進(jìn)性故障，初期通常1、2根導(dǎo)條斷裂，而后逐漸發(fā)展以至電機(jī)出力下降甚至停機(jī)。因此，必須實(shí)施轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)。籠型異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障之后，在其定子電流中將出現(xiàn)(1±2左^)/；頻率的附加電流分量G為轉(zhuǎn)差率，/；為供電頻率，A=l，2，…)，可以將其作為轉(zhuǎn)子斷條故障特征。而定子電流信號(hào)易于采集，因此基于快速傅里葉變換(FFT)的定子電流信號(hào)頻譜分析方法被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)。最初的轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)方法是對(duì)穩(wěn)態(tài)定子電流信號(hào)直接進(jìn)行FFT頻譜分析，根據(jù)頻譜圖中是否存在(1±2左5)/；頻率分量判斷轉(zhuǎn)子有無(wú)斷條。由于轉(zhuǎn)子輕微斷條時(shí)，(1±2左5)/；分量的幅值相對(duì)干/;分量非常小，而異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率S很小，(I ±2^5)/；與這兩個(gè)頻率數(shù)值接近，如果直接做FFT頻譜分析，則(I ±2^5)/；分量可能被/；分量的泄漏所淹沒(méi)。這是此方法的不足之處。為了彌補(bǔ)此方法之不足，發(fā)展形成了基于派克變換的籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)方法，其核心在于將轉(zhuǎn)子斷條故障時(shí)的定子電流信號(hào)視為Iksfl分量(調(diào)制信號(hào))對(duì)Z1分量(載波信號(hào))調(diào)制的結(jié)果，而調(diào)制信號(hào)顯然包含轉(zhuǎn)子斷條故障特征；因此，通過(guò)適當(dāng)方法進(jìn)行“解調(diào)”而獲取調(diào)制信號(hào)，提取并分析其中的2ksf\分量即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)。上述派克變換檢測(cè)方法，它包括以下步驟
a.測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iA、iB、ic ;
b.計(jì)算三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iA、iB、ic的派克變換如式⑴所示；
權(quán)利要求
1.一種高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，其特征是，它首先對(duì)按一定頻率采集的三相定子電流信號(hào)應(yīng)用派克變換、濾除其直流分量，并應(yīng)用希爾伯特變換簡(jiǎn)化其頻率組成；繼而應(yīng)用ESPRIT旋轉(zhuǎn)不變信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)進(jìn)行頻譜分析，獲得ESPRIT頻譜圖；最后根據(jù)ESPRIT頻譜圖中是否存在2si\分量、4s/；分量譜峰判斷轉(zhuǎn)子斷條故障發(fā)生與否。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，其特征是，它包括以下步驟 a.測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iA、iB、ic ; 對(duì)于高壓電機(jī)，采用三只電流鉗在電流互感器二次側(cè)測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)；對(duì)于低壓電機(jī)，采用三只電流鉗直接在電機(jī)接線端子處測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)； b.采用單工頻周期滑動(dòng)窗方法計(jì)算A相定子電流瞬時(shí)信號(hào)的有效值h，通過(guò)分析有效值的變化趨勢(shì)，提取其最平穩(wěn)亦即波動(dòng)最小的一段數(shù)據(jù)，記為iAS， c.提取B、C相定子電流瞬時(shí)信號(hào)中與iAS處于同一時(shí)間區(qū)段的數(shù)據(jù)，記為iBS、ic s ； d.計(jì)算三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iAS、iBS、ic s的派克變換&、ζ ; e.濾除id中的直流分量，獲得信號(hào)Md,Md= id -mean ( id ), mean ( id )表示的平均值； f.濾除、中的直流分量，獲得信號(hào)Mq,Mq= iq -mean ( l), mean ( \ )表示、的平均值； g.根據(jù)下式計(jì)算Mq的希爾伯特變換H(Mq):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，其特征是，采用單工頻周期滑動(dòng)窗方法計(jì)算A相定子電流瞬時(shí)信號(hào)的有效值的方法是 選取A相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iA中的連續(xù)20點(diǎn)，計(jì)算其有效值
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，其特征是，所述三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)iA、iB、i c的采樣頻率設(shè)定為1000Hz、采樣時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為IOs，從中提取的最平穩(wěn)的一段數(shù)據(jù)的時(shí)長(zhǎng)為4s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，其特征是，應(yīng)用ESPRIT對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的方法是 a.構(gòu)造相關(guān)矩陣、R^-，具體如下； 不失一般性，待分析信號(hào)可以表示為一系列余弦諧波分量之組合，如下式所示
全文摘要
一種高可靠性地檢測(cè)籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障的方法，它首先對(duì)按一定頻率采集的三相定子電流信號(hào)應(yīng)用派克變換、濾除其直流分量，并應(yīng)用希爾伯特變換簡(jiǎn)化其頻率組成；繼而應(yīng)用ESPRIT進(jìn)行頻譜分析，獲得ESPRIT頻譜圖；最后根據(jù)ESPRIT頻譜圖中是否存在2sf1分量、4sf1分量譜峰判斷轉(zhuǎn)子斷條故障發(fā)生與否。本發(fā)明僅需采樣時(shí)間很短的定子電流信號(hào)即可高可靠性地檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障，有效克服了負(fù)荷波動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的不利影響，適用于異步電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)差率運(yùn)行情況。因此，本發(fā)明適用于工程實(shí)際中廣泛采用的大型異步電動(dòng)機(jī)，具備重大的工程實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R31/34GK103018669SQ201210503118
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者孫麗玲, 許伯強(qiáng) 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)