第１９卷

Ｖ０１．１９

第３期

ＮＯ．３

电子设计工程

ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

２０１

１年２月

Ｆｅｂ．２０１ｌ

基于ＬａｂＶＩＥＷ的异步电机转子断条检测

刘树强，罗天，王宁，潘栋

（西南大学电子信息工程学院。重庆４００７１５）

摘要：针对三相异步电动转子断条的故障检测中故障信号很小．其与基波频率很接近，可能被基波分量泄漏或噪

声所淹没，不能准确的判断。提出了一种ＬａｂＶＩＥＷ平台下基于数字滤波、频谱细化分析和定子电流齿槽谐波分量

的转差率在线检测方法，先对提取到的定子电流进行频谱细化分析．提高频谱分辨率．然后设计一个数字滤波器滤

除定子电流基频信号，避免基波分量造成干扰。详细介绍了定子电流齿槽谐波分量的转差率估计的原理．通过该方

法找出故障信号．并有效的区分出段子断条故障和负载波动。仿真和实验结果表明．该方法能够准确的找到故障信

号，解决基波分量泄漏等引起的干扰，提高故障检测的可靠性和准确性。

关键词：异步电动机；转子断条；数字滤波；转差率估计；频谱细化分析

中图分类号：ＴＭ３０７

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７４—６２３６（２０１１）０３—００４４－０３

Ａｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

ｍｅｔｈｏｄ

ｆｏｒｂｒｏｋｅｎ

ｒｏｔｏｒ

ｂａｒｓｉｎｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｓｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＬａｂＶＩＥＷ

ＬＩＵＳｈｕ－－ｑｉａｎｇ，ＬＵＯ

Ｔｉａｎ，ＷＡＮＧ

Ｎｉｎｇ，ＰＡＮＤｏｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ

ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ

ａｎｄ

Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ

Ｕｎｉｖｅｒｓ毋，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

４００７１５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ’Ｓ

ｐｅａｋ－ｔｏ－ｐｅａｋ

ｖａｌｕｅｉｓｓｍａｌｌ．ａｎｄ

ｃｌｏｓｅ

ｔｏ

ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｉｔｉｓｅａｓｉｌｙｓｕｂｍｅｒｇｅｄｂｙｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ

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ｒｏｔｏｒ

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ｒｏｔｏｒ

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ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ

ｔｅｓｔ

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ｃａｎ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ；ｒｏｔｏｒｄｅｆａｕｌｔｓ；ｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｉｔｅｒ；ｓｌｉｐ

ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｚｏｏｍ－ＦＦｌ＇

笼式异步电动机转子断条故障将会导致电机的运行性

能恶化，对生产发展造成一定的损失．而且转子断条故障的

发生概率高达１０％Ｉ’－２ｔ。冈此需要在故障发展初期进行早期检

测并及时告警，进行维修。经研究表明笼式电动机发生断条

故障后，在其定子电流中将会出现（１±２Ｓ）ｆｏＩ｝叫的附加电流分

量（ｓ为转差率、．厅为电源频率），此电流分量称为边频分量，

可作为转子断条故障的特征频率。早期广泛的采片｛对电流进

行频谱分析来检测转子断条故障．然而在电机稳定运行时转

差率很小，使得边频分量（１±２ｓ）矗非常接近基波频率，同时

边频分量的幅值只有基波频率的ｌ％～３％．极容易被基波泄

漏或噪声说覆盖。影响检测的灵敏性。而且直接对定子电流

载波动。

为了解决这蟪不足文献【５】采用了贝叶斯最小误差分类

器的模拟识别技术来辨别电机的故障状况。文献１６１ｊ１０采用了

希尔伯特变换和数字滤波判断转子断条和负载波动。

与文献１５１１６１相同．本文针对基波淹没边频分量以及负载

波动的影响．以保证其高灵敏度于高口Ｉ靠性的原则．提出了

将数字滤波、ｚｏｏｍ—ＦＦＴ频谱细化、快速傅里叶变换、定子电

流齿槽谐波分鼍的转差率估计相结合的转子断条的检测方

法。仿真和实验数据表明该方法是可行有效的。

１

理论基础

１．１数字滤波

由于采集到的电流信号中含有基波信号．而且前已提及

由于边频分量和基波信号频率很接近，基波信号的泄露可能

掩盖掉边频信号。就转子断条故障检测来说，基波信号就是

噪声，应该将其滤除。为了在滤除噪声时尽可能的减小衰减

边频分量．本文设计了一个带阻滤波器。因为电源频率约为

５０

Ｈｚ．故设计的数字滤波器低截止频率和高截止频率分别

收稿日期：２０ｌｏ－ｌｏ＿０８

稿件编号：２０１０１００１０

基金项目：国家大学生创新性实验计划（０９１０６３５３９）

作者简介：刘树强（１９８争一），男，福建省莆田人。研究方向：ｉｔ！信－ｘ－程。

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万方数据