异步电动机故障检测与诊断方法研究

张跃 王志国 李艳民

摘 要：异步电动机是发电厂、炼钢厂等工业建设企业当中的重点传动机械，因此异步电动机的安全运行对于企业生产来说具有重要的意义。随着技术的不断发展和成熟，异步电动机的运行状况不断提高，对于故障的检测与诊断也不断进步。

关键词：异步电动机;故障检测;诊断方法

1 笼型异步电动机故障

1.1 故障检测方法

转子断条是笼型异步电动机最常出现的故障，出现这种故障之后，定子电流当中会出现频率的附加分量，与此同时，由于转子转速发生了变化，在定子电流当中也会出现频率的附加分量，这可以作为判断转子断条故障的重要特征。

对于该故障的检测经历了很长的发展阶段。在最初阶段，由于定子电流的频率分量较小，但是检验的灵敏度较低，因此检验难度浇道。与此同时，笼型异步电动机本身就存在非对称、转子不对中等情况，应在正常运行的状态下，定子电流当中也可能会出现频率分量，因此对于故障的判断造成了感染。而数字信号处理技术的应用为这一问题的解决提供了新的方法，对于微小和细弱的信号特征也可以提取得到，从而实现高灵敏度和高可靠度的转子断条故障检测。

1.2 故障的诊断方法

对于笼型异步电动机转子断条故障的诊断目的主要是对其严重程度进行判断，也就是要对转子的断裂数量进行诊断。由于转子断条这一故障的成因比较复杂，因此诊断难度较大。目前主要的诊断方法是从定子电流边频分量机理出发进行分析。而对于转子断裂条目的判据主要是对电子电信号进行傅里叶频谱分析从而获得边频分量的幅值进行判断。

经过推导诊断结果与实际情况存在较大差距。主要原因是该推到结果是建立在导条与铁心绝缘的基础上才能够成立的，也就是说需要先假定断裂导条当中没有电流流过，但是实际情况是电动机的转子材料大多为铸铝材料，导条与铁心之间并不绝缘，因此存在电流。

2 异步电动机定子绕组匝间短路故障

2.1 故障的检测方法

异步电动机转子如果发生故障的话会对定子绕组匝间的短路故障检测产生干扰，具体来说，当存在转子故障的时候，定子电流当中会出现负序分量，负分量的述职会随着转子故障的发展而变大。因此，定子负序可以转子故障误判为定子绕组匝间短路故障。与此同时，由于转子故障不是突然发生的，而是渐进性的，因此在发展的初步阶段不影响电动机的继续运行。由于转子故障发生的频率较高，很可能由转子故障导致定子绕组匝间短路故障。因此在异步电动机出现了转子故障的情况下需要对定子绕组匝间短路情况进行检查与诊断。

目前对于异步电动机定子绕组匝间短路故障的检测方法主要是频谱校正法。傅里叶变换的方法已经在数字信号的处理方面取得了应用，它可以通过对频谱图来分析时域信号的频率组成。这种方法的缺点在于只能对有限时间的数据进行分析，同时还存在时域截断而产生的泄漏问题。因此需要在这个基础上进行频谱校正。频谱校正最大的好处在于可以提高异步电动机定子绕组匝间短路故障检测的争取性，它是通过对定子流量的频率分量、幅值、相位等进行判断，然后形成参考信号，进而对定子电流信号进行自适应滤波处理。

2.2 故障的诊断方法

对于定子绕组匝间的短路来说，故障诊断主要是对故障存在的部位、故障的严重程度、接下来的发展趋势等进行研究，这可以为维修工作的顺利进行提供重要的依据。对于故障的严重程度来说，通常是根据故障特征的辩护规律进行大致判断，然后通过人工智能技术来进行精细的半段。对于定子绕组匝间短路的发展趋势诊断来说，由于需要考虑故障的成因和机理，因此较为复杂。

通过仿真实验得出，对于相对严重的砸间短路故障，通常会发生在相绕组之间相邻滞后相绕组的视在阻抗角;对于轻微的砸间短路故障来说，通常会发生在相绕组之间相邻滞后相绕组的视在阻抗角。根据这个就可以对定子绕组匝间短路故障的发生相进行诊断。

对于定子绕组匝间短路故障来说，通常是通过定子三相绕组视在阻抗角这一特征进行的。在实际的工程施工当中，定子三相电压之间存在相位不对称的情况，这会对电流相位产生影响，因此为了克服这种影响可以采用定子三相绕组视在阻抗角进行故障判断。通过电机满载定子相绕组金属性短路故障情况下的仿真实验发现这种诊断方法具有可行性。

3 結语

总的来说，本文对笼型异步电动机转子断条故障以及定子绕组匝间短路故障进行了故障检测与诊断方法的研究，这两种故障是在使用异步电动机的时候经常会遇到的，因此这两种故障的研究具有重要的现实意义。

参考文献：

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