理论上电机的电流信号是一个纯 50Hz 的正玄波，在分析频谱上只有一个峰值存在，当电机发生故障
时，如转子条断裂或有高阻连接等，谐波磁通在定子线圈上产生感应电流，这些感应电流叠加到 50Hz 
的正玄波上，从频谱图上看会导致在 50 Hz 峰值附近的极通过边带波峰的幅值增加。通过解调技术，
边带可从电源峰值中分离出来，而且清晰可见，不受其他频率的干扰。幅值波峰越高问题越严重。
转子故障可引起振动、性能变差和转子过热。当带动的负载或扭矩增加时，如不平衡、不对中、齿
轮和皮带磨损、摩擦阻力、往复式元件等引起机械振动而产生了负载的变动，同样可以对电机电流
产生影响，因此探测到的电流波动，在电流和电压谱中就可以作为电机诊断的信息。 

采集的电流和电压信号，利用快速傅立叶变换，采用计算机分析软件，可得到各种信号频率的

分布，频谱上的峰值就对应着机器各部件的旋转速度。频谱的幅值决定于两个情况：驱动电机的总
体电流量以及来自机械并被电机觉察到的机械干扰振幅。机械干扰，开始是扭矩变化，最后是电机
少量速度变化，采集电流可测到微小电流的波动变化。对于恒定的速度工况，提高电机转速，就能
显示出设备的机械状态劣化，如不平衡、不对中、驱动皮带轮磨损或轴承损坏。因此频率显示用于
监视电动机所驱动的机械，无论是周期数据的采集，还是连续监视，都可提供潜在劣化的早期预兆。 

2、 MCA 静态电路分析技术 

MCA 静态分析技术是电机电路分析的简称，它是针对不工作状态下电机进行检测的一种方法。它

把复杂的电机三相电路等效成由电阻，电感，互感，电容参数组成的三相等效电路。在电机断电的
情况下，人为给电机加载一个交流正弦信号，模拟电机正常工作状态，对于完好的电机，测试的全
部三相参数电阻 R、阻抗 Z、电感 L 、相位角Φ°、倍频 I/F 应均是平衡的，对于有问题的电机，三
相参数电阻 R、阻抗 Z、电感 L 、相位角Φ°、倍频 I/F 应是一项或者多项不平衡。电阻 R、阻抗 Z、
电感 L 、相位角Φ°都很容易理解，下面重点说明一下倍频测试值 I/F 的计算方法： 

根据欧姆定律：电流 I=电压 V/W 阻抗 
W阻抗=（电阻R

2

+感抗Z

2

-容抗C2）

1/2

为了简化说明，我们做一个假设： 
通常电机电阻值和感抗比可以忽略不计，这样我们认为电阻 R=0Ω 
通常电机容抗和感抗比也可以忽略不计，这样我们认为容抗 C=0Ω 
我们将电阻 R 和容抗 C 带入上面阻抗 W 的计算公式中，得到： 
W 阻抗=感抗 Z 
我们知道感抗 Z=2

Π*F(频率)*L（电感） 

我们再将感抗 Z=2

Π*F(频率)*L（电感）带入到欧姆定律中 

电流 I=电压 V/ 【2

Π*F(频率)*L（电感）】 

我们如果让电压 V 恒定,那么测试电流 I 和频率 F 与电感的乘积成反比。 

我们知道，电机匝间短路，电感 L 的变化非常小，要想单纯测量电感的变化是不可能的，但是

如果我们把电流的频率放大，那么阻抗 Z 就会同等的变大，这等于放大效果，就可以测量了。因此，
我们测量时，50HZ 条件下测试一次，再将频率放大一倍测试一次，根据欧姆定律公式，我们很容易
知道频率放大一倍后电机的电流应该减小一倍。一台好的电机，三相的倍频测试值 I/F 应该完全一
致。如果我们发现电机三相的倍频测试值不一样，电机一定存在匝间短路的问题。 

由于前面我们做了一个假设，电机的电阻和容抗忽略不计，正常情况下电机都有一定的电阻和

容抗，当测试电压频率翻倍时，电流随之变化，变化的范围在 15～50%之间，倍频测试值 I/F 越接近
50%，电机越健康。 

电机匝间短路的发展趋势就是绕组由开始接近纯电感电机，向纯电阻方向发展。也就是 I/F 值

由 -50%向 -0%发展的趋势（负号代表减少）。应此我们可以定义 I/F 为匝间短路评判值。三相 I/F
值一比较，匝间短路一目了然：-47%、-47%、-47%则为三相平衡，电机匝间无问题；-48%、-47%、
-42%则为严重匝间短路问题。 

三、工作中的电机应用 ESA 方法进行频谱分析 

电机的电流决定于负载的大小，所以电流信号是和电机的负载相关的，电机的电压信号取决于

系统的电源，电源品质的好坏和电压信号相关，因此，我们在观察电机的电流谱和电压谱时就能很
容易区分点的问题和什么相关。电机的负载包括电机本身转子和定子及线路，驱动的负载设备等，