刘树强．等

基于Ｉ矗ｈＶＩＥＷ的异步电机转子断条检测

为４９．８Ｈｚ和５０．２Ｈｚ。这个滤波器适用的条件为Ｓ≤０．０００

２，

基本满足市场七的所有电机的要求。

１．２

ｚｏｏｍ－ｎ呵频谱细化

由于电机的转差率很小。在满载运行下通常也只有

Ｏ．０２．Ｏ．０８。对于大型铜条转子异步电动机起转差率约为

０．００５。转子断条边频分量（１＋２Ｓ）／ｏ，通常相隔很近，为了避免

频谱混叠，也为了精确地找到衡槽清波分苗必须要求提高分辨

牢的频谱图的分辨牢。本文采用的是ＺＯＯ／／／一ＦＦｒ频谱细化１７－８１

的方法。

１．３频谱定子电流齿槽谐波分量的转差率估计

我们知道由于，实际电机本身所固有的非对称性、气隙偏

心、转子不对称、小波波动等阏素也会导致边频分量的出现。

产生误判。但是如果知道转差率Ｓ的话，就町以排除这些因

素的十扰。根据参考文献【９】，可以得到电机转差率：

Ｓ＝ｌ－ｐ／ｚ２ＵＩ编±１）

（１）

式（１）中极对数Ｐ和转子齿槽数ｚ：可以直接由电机参数得到

且对于同型号电机来说为常数。因此只要能够精确得到一阶

槽谐波分量，．以及电源频率厶．就可以较高精度地求得转

差率。

首先估计一阶槽谐波分量的频率可能存在的Ⅸ间。这里

可以假设电机宅载时电机转差率Ｓ＝０．此时由式（１）可得频率

搜索的上限值，因为，．ｏ＝（ｚ：和一ｌ砺。电机正常运行时功率不

阂超过额定值．进而实际转羞率也不会超过额定值。且假设

电机只运行在电动机状态，则该取问的宽度为：

螗（ｚ２加Ⅵｒ帅｝＝（ｚｄｐ）Ｓｔ姒彻山

（２）

式中Ｚ。帅，为电机额定转差频率，Ｊｓ。。釉，为额定转差率。因此

搜索Ⅸ问可确定为听旷猷．，－０】。

这里必须注意在实际操作中必须注意电源｝皆波分景

（，砺）的十扰，如果搜索区间内出现．ｒ电源谐波分量，囡先排

除以后再寻找一阶槽谐波分量。

２转子断条的检测方法

在上述理论的基础上。本文提ｆ｝ｊ了一种基于数字滤波、

频谱细化分析和定子电流齿槽潴波分餐的转羞率估计的在

线检测电机转子断条的方法。其基本思路为：通过硬件系统

采集定子电流信号；并对电流信号进行带阻数字滤波，滤除

基波信号，避免基波淹没边频分最：对滤除基波的信号做局

部频谱细化分析．提高信号频谱的分辨率：频谱定子电流齿

槽谐波分母的转差宰估计精确算｝ｌｊ转嫠率．ｓ．由Ｓ得到边频

分置（１±２５）／ｏ的值．避免实际电机本身所同有的非对称性、气

隙偏心、转子不时称、小波波动等闪素的对边频分餐的影响；

在设定的频率范围内做峰值检测．并与得到的边频分最进行

对比。判断检测列的峰值中是否存在一对分最频率同边频

分最频率相一致．且幅度相当。若存在，则电机故障．反之亦

然｜ｌｏｌ。软件系统结构榧图如图ｌ所示。

采集一’相定ｆ电流信号

●

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Ｉ局部频请细化分析｜｜局吉ｆ：绚ｌ鹃细化分老

●

Ｉ大－Ｔ冈值一｝检测

测＃＂聋率

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系统的软件程序框图

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ｓｙｓｔｅｍ

ｓｏｆｔｗａｒｅ

３仿真与实验结果

为了验证该方法的有效性．进行了一系列的数字仿真和

实验。实验窀采用一台型号为Ｊ０２—１ｌ－４的ｉ相异步电动机

（０．ＯＷ，３８０

Ｖ。５０Ｈｚ，１３８０

ｒ／ｒａｉｎ）。实验过程中分别对正常情

况下．１根２根３根转子断条在空载的情况下进行仿真。

对于基波信号会覆盖边频信号和避免频谱混叠，我们采

用了数字滤波和频谱细化分析．图２为直接对电流做频谱分

析，图３为频潜细化后进行频谱分析。由网Ｉ可以看到不对

定子电流进行细化分析会产生频谱混叠，影响故障信号，而

如果只做频谱细化的话．边频分最又会被基波所覆盖。图４、

５、６、７分别为Ｏ、ｌ、２、３根转子断条经过数字滤波和频谱细化

分析后的频谱。由图日『以看到通过数字滤波和频谱细化分析

可以很好的解决这个『廿】题。同时我们口ｒ以发现．随着段子断

条故障的严霞程度的增加，边频分量的幅值也随着增大．因

此口『以通过设定阈值来预警。

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