基于EMD分解的感应电机转子断条故障诊断

张 兴，李孝全，谢一静

（空军工程大学导弹学院，陕西 三原 713800）

引言

转子导条断裂是感应电机最常见的故障之一，占其总故障的 10%左右[1]。故障初期电机仍可以继续工作一段时间，但若不进行修理，将加重相邻导条的负担，转子发热严重，导致更多的导条断裂。此外，转子断条故障可能会导致扫膛故障，造成定子绕组短路、绕组接地等严重故障，甚至导致电机立刻报废，引发严重故障。

应用EMD（Empirical Mode Decomposition, 经验模式分解）技术对感应电机定子单相功率进行分解，成功地提取出故障特征量。该方法可以对感应电机转子断条故障进行有效的检测，提高电机运行可靠性。

1 EMD方法和基本理论

1998年美国国家宇航局的Norden E. Huang提出Hilbert -Huang方法，该方法包括两个过程：EMD和Hilbert变换，其中最关键的部分是EMD方法[2]。EMD可将复杂的信号分解成有限个本征模态函数IMF(intrinsic mode function)，从而使Hilbert变换定义的瞬时频率有意义。IMF具有以下特点：

（1）在整个数据序列中，极值点和过零点的数目应该相等，或者至多相差1。

（2）信号上任意一点，由局部极大值和局部极小值定义的包络线的平均值为零，即信号关于时间轴局部对称。

提取信号IMF的计算过程如下：

首先根据信号X(t)的极大值点和极小值点，利用三次样条插值求出其上包络和下包络的平均值：

将x视为新的X(t)重复上述操作，直到x满足IMF条件为止，这时令c1=x，即是从原信号中分离出的第一个分量。

从原信号中减去分量c1，得

将r1视为新的X(t)按照上述过程进行处理，依次得到各个IMF信号：c2，c3，…，直到r的局部极值点小于2个时可以认为分解结束，这时r可能是一直流量或者一个趋势。……