董 涛,程培源,樊 波,任剑波

(空军工程大学导弹学院,三原 713800)

电动机功率频谱包含了电流和电压的关系,也与负载大小、励磁电流等有关。相对于定子电流信号的频谱,功率频谱包含了更多的故障特征信息。功率信号处理比定子电流信号简单易行,可以更好地突出故障特征信号。即使定子电流频谱图中故障特征不太显著,甚至被基波成分所淹没的情况下,在功率频谱中故障特征也能得到充分的反映[1]。基于功率频谱的故障诊断具有良好的灵敏度和较高的可靠性,因此在电动机故障诊断中得到广泛的应用。

由于异步电动机额定运行时转差率比较小,在轻载和空载状态时更小,难以突出故障特征,特别是转子断条时(1±2s)f边频分量容易被基波淹没。为此,提出了基于瞬时功率信号频谱分析的诊断方法。

1 三相平均功率频谱的故障诊断方法分析

三相平均功率频谱可以准确检测各种常见故障,分离多重故障信息[2]。三相平均功率(t)定义为

式中:uAB、uBC、uCA为电动机线电压;iA、iB、iC为电动机线电流。

正常情况下的电动机,当定子外加的电源电压为理想正弦波形时,各线电压和线电流分别可写为

正常电机的三相平均功率为

此时只存在DC分量,三相平均功率频谱非常简洁。为了证明该方法的有效性和适用性,选取多种故障同时存在的情形进行分析。假定同时存在定子匝间短路和转子断条故障。定子匝间短路时,定子三相电流中将出现负序分量;转子断条时,定子电流中将感应出频率为(1±2ks)f的特征成分。……