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异步电动机故障检测与诊断方法研究

作　者: 孙丽玲
导　师: 李和明
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电机与电器
关键词: 异步电动机扩展多回路-有限元耦合数学模型故障检测故障诊断
分类号: TM343
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 617次
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内容摘要

本文针对异步电动机转子断条、定子绕组匝间短路与轴承故障检测与诊断方法进行了深入研究,在提高故障检测与诊断方法的灵敏度与可靠性,并使之实用化方面主要完成了以下工作。1.将多回路方法(Multi-Loop,ML)与电磁场有限元计算(Finite Element Method,FEM)相结合,建立了异步电动机的扩展ML-FEM耦合数学模型。据此可以实现异步电动机数字仿真,从而为转子断条与定子绕组匝间短路故障特征分析、检测与诊断方法研究奠定了理论基础。2.完成了笼型异步电动机转子断条故障数字仿真与物理实验。提出了基于细化傅里叶变换、自适应滤波、转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术的笼型异步电动机转子断条故障检测方法。该方法可以在计及电机本身固有非对称、气隙偏心、转子不对中及其它因素的情况下,实现高灵敏度、高可靠性的转子断条故障检测。推导出了笼型异步电动机转子断条数目诊断新判据。3.完成了异步电动机定子绕组匝间短路故障数字仿真与物理实验。应用频谱校正、自适应滤波技术成功地避免了异步电动机转子故障对定子绕组匝间短路故障检测可靠性的影响,进一步提高了定子绕组匝间短路故障检测的可靠性。提出了以定子三相绕组视在阻抗角作为依据的定子绕组匝间短路故障发生相的诊断方法。4.成功解决了笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障的联合检测问题,提出了实用的联合检测方法。完成了笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路双重故障数字仿真与物理实验,总结出该类故障的规律、特征,并提出了检测策略。5.提出了基于振动加速度信号和定子电流信号分析的轴承故障检测与诊断新方法。6.研制成功异步电动机初发故障在线检测仪,集转子断条故障、定子绕组匝间短路故障与轴承故障在线检测、诊断功能于一身,兼顾高灵敏度与高可靠性。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章引言  11-19
  1.1 异步电动机故障检测与诊断的概念及其意义  11
  1.2 异步电动机故障检测与诊断方法评述  11-17
    1.2.1 转子断条故障检测与诊断方法  12-13
      1.2.1.1 检测方法  12-13
      1.2.1.2 诊断方法  13
    1.2.2 定子绕组匝间短路故障检测与诊断方法  13-15
      1.2.2.1 检测方法  14-15
      1.2.2.2 诊断方法  15
    1.2.3 轴承故障检测与诊断方法  15-17
      1.2.3.1 检测方法  16
      1.2.3.2 诊断方法  16-17
  1.3 本文的主要工作  17-19
第二章异步电动机扩展多回路-有限元耦合数学模型研究  19-26
  2.1 异步电动机扩展多回路-有限元耦合数学模型  19-25
    2.1.1 扩展多回路模型  19-20
    2.1.2 有限元方法  20-21
    2.1.3 扩展多回路-有限元耦合数学模型  21-22
    2.1.4 转子断条故障模拟  22
    2.1.5 定子绕组匝间短路故障模拟  22-23
    2.1.6 数值求解  23-25
  2.2 本章小结  25-26
第三章笼型异步电动机转子断条故障检测与诊断方法研究  26-42
  3.1 转子断条故障检测方法  26-34
    3.1.1 转子断条故障仿真结果  27
    3.1.2 转子断条故障实验结果  27-31
    3.1.3 基于细化傅里叶变换、自适应滤波、转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法  31-34
  3.2 转子断条故障诊断方法  34-40
    3.2.1 定子电流边频分量机理分析  35-37
    3.2.2 断裂导条数目新判据  37-40
  3.3 本章小结  40-42
第四章异步电动机定子绕组匝间短路故障检测与诊断方法研究  42-58
  4.1 定子绕组匝间短路故障检测方法  42-54
    4.1.1 转子故障对定子绕组匝间短路故障检测的影响  43-45
    4.1.2 基于频谱校正与自适应滤波技术的定子绕组匝间短路故障检测新方法  45-54
  4.2 定子绕组匝间短路故障诊断方法  54-57
    4.2.1 定子绕组匝间短路故障特征——定子三相绕组视在阻抗角  55-56
    4.2.2 定子绕组匝间短路故障发生相的诊断  56-57
    4.2.3 定子绕组视在阻抗角的计算  57
  4.3 本章小结  57-58
第五章笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障联合检测方法研究  58-72
  5.1 转子断条对定子绕组匝间短路故障检测的影响  58
  5.2 定子绕组匝间短路对转子断条故障检测的影响  58-63
    5.2.1 定子绕组匝间短路时定子电流边频分量的产生机理  59-61
    5.2.2 定子绕组匝间短路定子电流边频分量与转子断条定子电流边频分量的幅值对比  61-62
    5.2.3 推论  62
    5.2.4 严重定子绕组匝间短路故障的判别方法  62-63
  5.3 笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障联合检测方法  63
  5.4 笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路双重故障检测策略  63-71
    5.4.1 转子断条与定子绕组匝间短路双重故障特征研究  64-70
      5.4.1.1 仿真与实验结果  64-70
      5.4.1.2 双重故障特征  70
    5.4.2 转子断条与定子绕组匝间短路双重故障检测策略  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章异步电动机轴承故障检测与诊断方法研究  72-89
  6.1 滚动轴承故障机理与特征分析  72-74
    6.1.1 滚动轴承的结构  72
    6.1.2 滚动轴承的振动类型  72-73
    6.1.3 滚动轴承的振动机理  73
    6.1.4 滚动轴承故障特征分析  73-74
  6.2 基于振动信号分析的轴承故障检测方法  74-83
    6.2.1 时域参数监测法  75-78
    6.2.2 共振解调法  78-83
  6.3 基于定子电流信号分析的轴承故障检测方法  83-88
    6.3.1 实验结果及分析  83-85
    6.3.2 检测方法  85-88
  6.4 异步电动机轴承故障诊断方法  88
  6.5 本章小结  88-89
第七章异步电动机初发故障在线检测仪  89-103
  7.1 MIFODor 概览  89-91
  7.2 MIFODor 硬件设计  91
  7.3 MIFODor 软件研制  91-92
  7.4 MIFODor 主要功能  92-98
    7.4.1 电机与轴承参数查询、增补  92
    7.4.2 电机运行参数监测、报表  92-93
    7.4.3 信号示波  93-94
    7.4.4 电机故障趋势分析、报表  94-95
    7.4.5 转子断条故障检测、诊断  95-96
    7.4.6 定子绕组匝间短路故障检测、诊断  96
    7.4.7 轴承故障检测、诊断  96-98
    7.4.8 样本学习  98
  7.5 MIFODor 现场应用  98-99
  7.6 本章小结  99-103
结论  103-105
参考文献  105-111
致谢  111-112
个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表  112-113

异步电动机故障检测与诊断方法研究

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