应激电机零感应器勘验的新型办法

谐波阻抗和导纳在任意给定的频率处，阻抗定义为电压和电流之比，导纳为阻抗的倒

数。通常，电机的电压和电信信号中含有丰富的频率成分，属多频信号。根据信号分解和展
开理论，这种多频信号可以表示为一系列具有不同频率的分量的线性组合。
　 　 如 果 假 设

u （ t ） 和 i （ t ） 分 别 为 电 机 的 电 压 信 号 和 电 流 信 号 ， 则 两 者 可 写 为

u（t）=∑Mm=1Umexp（j（ωmt+φm））与 i（t）=∑Mm=1Imexp（j（ωmt+ψm））式中：
M 为信号谐波分量的总数；m=1，2，…，M；ωm 为第 m 个谐波的频率；Um 和 φm 分别
为第

m 个电压谐波的幅值和相位；Im 和 ψm 分别为第 m 个电流谐波的幅值和相位。

　

　

对

于

第

m

个

谐

波

，

谐

波

阻

抗

定

义

为

Zm=Umexp（j（ωmt+φm））Imexp（j（ωmt+ψm））=UmImexp（j（φm-ψm））相应的谐
波导纳

Ym 为谐波阻抗的倒数，即 Ym=ImUmexp（j（ψm-φm））若获得全部 M 个谐波阻

抗和导纳，并取其幅值，则可构造谐波阻抗谱和谐波导纳谱。
　　信号处理方法为了计算谐波阻抗和谐波导纳，必须首先提取电压和电流信号的频率分
量，然后计算相应频率分量的比。传统的

FFT 谱估计技术可以用于这一目的。然而，为了获

得好的估计精度，两个重要因素必须考虑，一是消除谱泄漏的影响，二是提高频率分辨率。
频域内插技术是目前应用广泛而有效的方法，能够有效地抑制

FFT 的谱泄漏，并提供精确

的幅值和频率数据。
　　内插算法的原理对于有限长信号，在离散傅里叶变换之前，相当于信号与一有限长度
的时窗函数相乘。根据卷积定理，信号的傅里叶变换是信号的真实谱与时窗函数的傅里叶变
换的卷积。因此，当信号频率不是采样频率的整数倍时，并且信号包含多频谐波时，信号的
能量在离散谱中将分布在真实谱峰的周围，即产生所谓泄漏。
　　实验结果及比较实验在一台

0175kW 三相鼠笼式感应电机上进行。实验装置中接入了一

台机电式转速计，用于将其读数与本文方法所求得的转速值进行比较分析。
电机系统的附加扭矩由一台机械摩擦式装置提供，电机的电压和电流信号由存储示波器采
集并转换为数字信号，本文提出的算法则在微机上实现。
　　实验结果分析给出了电机供电频率

f1=10Hz 时的实验结果。采样频率选为 50Hz，每个

样本的长度为

1024。实验在 5 个不同的负荷条件下进行。