基于定子电流的异步电机转子断条和轴承故障诊断研究

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异步电动机作为应用广泛的工业设备,是现代化生产中的必要组成。一旦其发生故障,不仅损坏电机本体,还可能影响整个生产系统,因此对异步电动机的故障诊断方法的研究具有重要意义。
  文中分析异步电动机的故障类型分布,比较常用的故障诊断方法,对异步电动机转子断条故障、轴承故障两种主要故障,结合仿真模型以及实际电机运行数据,基于定子电流特征分析方法提取出相应的故障特征量,验证本文提出的故障诊断方法。
  本文完成的主要工作如下:
  (1)剖析异步电动机的基本结构及运行原理,分析异步电动机出现频率较高的故障及其起因。着重分析转子断条和轴承的失效机理,而且也深入研究对应故障的检测机理。
  (2)分析信号在不同域中的处理方法,主要包含了傅里叶变换、Hilbert变换和连续小波变换。通过转子运行机理构建函数来近似替代断条故障,并使用前面的处理方法来进行检测验证,并以此为基础来搭建后面的电机故障处理方法。
  (3)通过结合数学模型以及电机运转方程,在MATLAB中搭建对应的仿真模型,通过更改对应的参数数值大小,就可以模拟异步电机的转子断条故障,然后对所得的时域波形,进行加窗的快速傅里叶变换和频率切片小波,得到对应的频谱图和时频图,观察图中是否出现代表转子断条特征频率的(1±2s)f分量,由此来检验模型以及算法的准确性。
  (4)研究异步电机轴承故障。发生轴承故障时对应的电流特征分量的频率幅值较小,容易受到电力系统谐波及噪声影响,于是采用一种新的诊断方法,即基于集合经验模态分解(EEMD)和包络分析结合的诊断方式。这种方法的主要流程就是通过使用EEMD把信号拆分为有限数量的本征模分量以及残差,接着把得到的分量执行包络分析以此来解调出对应的特征频率。为了证明这种方法的实际性能,文中分别对实际轴承的采集信号以及模拟仿真信号进行分析,实验结果表明这种方法可以很好的判别出异步电机的轴承故障。
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