本發(fā)明涉及電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷方法。
背景技術(shù)：
：在三相籠型異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到徑向電磁力、旋轉(zhuǎn)電磁力、離心力、熱彎曲撓度力等交變應(yīng)力的作用，加之轉(zhuǎn)子制造缺陷，可能導(dǎo)致斷條故障，此種故障發(fā)生概率約為10％。轉(zhuǎn)子斷條是典型的漸進(jìn)性故障，初期通常1根導(dǎo)條斷裂，而后與斷裂導(dǎo)條鄰近的其他導(dǎo)條繼續(xù)斷裂，最終致使電機(jī)出力下降甚至停機(jī)。因此，必須實(shí)施轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)并及時(shí)對(duì)斷裂導(dǎo)條的數(shù)目做出診斷?；\型異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障之后，在其定子電流中將出現(xiàn)(1±2s)f1頻率的附加電流分量(s為轉(zhuǎn)差率，f1為供電頻率)，可以將其作為轉(zhuǎn)子斷條故障特征。而定子電流信號(hào)易于采集，因此基于快速傅里葉變換(FFT)的定子電流信號(hào)頻譜分析方法被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)。這類(lèi)方法通常稱(chēng)為MCSA(MotorCurrentSignalAnalysis)方法。最初，MCSA對(duì)穩(wěn)態(tài)定子電流信號(hào)直接進(jìn)行FFT頻譜分析，根據(jù)頻譜圖中是否存在(1±2s)f1頻率分量判斷轉(zhuǎn)子有無(wú)斷條，并根據(jù)定子電流中(1-2s)f1頻率分量的有效值IL與f1頻率分量的有效值IS對(duì)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目做出診斷，如式(1)所示。其中，Nb、N分別為轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目與導(dǎo)條總數(shù)。但是，式(1)是以忽略轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)(即假定轉(zhuǎn)速恒定)為前提的，而轉(zhuǎn)子斷條故障必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)，因此式(1)只是理想狀態(tài)并不符合實(shí)際情況，據(jù)此診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目欠缺準(zhǔn)確性。為此，MCSA轉(zhuǎn)而采用式(2)診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目。其中，IR為定子電流中(1+2s)f1頻率分量的有效值。式(2)實(shí)際上是以式(1)為基礎(chǔ)的，但計(jì)及了轉(zhuǎn)速波動(dòng)，因而更加符合實(shí)際情況。顯然，MCSA診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目時(shí)，無(wú)論采用式(1)抑或式(1)，其前提是：必須通過(guò)FFT頻譜分析清晰地分辨定子電流(1-2s)f1頻率分量、(1+2s)f1頻率分量與f1頻率分量。但由于轉(zhuǎn)子輕微斷條時(shí)，(1±2s)f1分量的有效值相對(duì)于f1分量非常小，而異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率s很小(一般而言，s<0.05)，(1±2s)f1與f1數(shù)值接近，如果直接做FFT頻譜分析，則(1±2s)f1分量可能被f1分量的泄漏所淹沒(méi)。在此種情況下，(1±2s)f1頻率分量的有效值IL與IR是無(wú)法獲知的，則式(1)與式(2)無(wú)法應(yīng)用，診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目當(dāng)然無(wú)從談起。這是MCSA的不足之處。為克服MCSA方法中定子電流(1±2s)f1分量容易被f1分量的泄漏所淹沒(méi)的缺陷，發(fā)展形成了基于希爾伯特模量信號(hào)分析(MotorHilbertModulusSignalAnalysis，MHMSA)的籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)方法，其核心在于：在籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子正常情況下，其希爾伯特模量?jī)H是一直流分量；一旦發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障，在其希爾伯特模量中將出現(xiàn)一附加的2sf1頻率的波動(dòng)分量。因此，對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī)的希爾伯特模量信號(hào)做FFT頻譜分析并考察該2sf1頻率的波動(dòng)分量，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子斷條故障的檢測(cè)。大量資料表明，該方法顯著優(yōu)于MCSA，可以靈敏、可靠地檢測(cè)轉(zhuǎn)子斷條故障。但是，就目前而言，MHMSA方法尚未解決轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷問(wèn)題。具體而言，現(xiàn)有的MHMSA方法不能定量地確定轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條的數(shù)目，原因在于：尚未發(fā)現(xiàn)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在應(yīng)用MHMSA方法過(guò)程中，如何診斷三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目，就成為有關(guān)技術(shù)人員目前所面臨的難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明提供了一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷方法，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除轉(zhuǎn)子斷條故障，確保電動(dòng)機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷方法，具體包括如下步驟：步驟一、按設(shè)定的采樣頻率采集三相籠型異步電動(dòng)機(jī)三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)；步驟二、獲得第m相定子電壓的有效值，m表示相別，m＝1,2,3；步驟三、獲得三相定子電壓有效值的算術(shù)平均值并作為定子電壓有效值；步驟四、獲得第m相定子電流的有效值；步驟五、獲得三相定子電流有效值的算術(shù)平均值并作為定子電流有效值；步驟六、根據(jù)三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)，獲得瞬時(shí)有功功率；步驟七、通過(guò)計(jì)算平均值的方法，獲得瞬時(shí)有功功率p的直流分量mean(p)，即有功功率；步驟八、根據(jù)定子電壓有效值和定子電流有效值，獲得視在功率；有功功率與視在功率之比，即為功率因數(shù)步驟九、對(duì)三相定子中的任意一相定子的電流瞬時(shí)信號(hào)做FFT頻譜分析，獲得定子電流中f1頻率分量的有效值IS；其中，f1為供電頻率；步驟十、對(duì)電流瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換；步驟十一、獲得希爾伯特模量Mod；步驟十二、獲得希爾伯特模量Mod的直流分量，即平均值A(chǔ)0；步驟十三、濾除希爾伯特模量Mod中的直流分量A0，獲得待分析信號(hào)M；步驟十四、對(duì)待分析信號(hào)M進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得其2sf1頻率分量的幅值A(chǔ)1；其中，s為轉(zhuǎn)差率；步驟十五、根據(jù)獲得診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目Nb，其中，N為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)。較佳地，所述三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)是同步采集的。較佳地，每一信號(hào)的采樣頻率為1000Hz，采樣時(shí)長(zhǎng)為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。有益效果：本發(fā)明根據(jù)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值判斷轉(zhuǎn)子斷條數(shù)目，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)MHMSA方法不能定量診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的缺陷，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除轉(zhuǎn)子斷條故障，確保電動(dòng)機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明采集三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子電壓、電流信號(hào)的電原理圖；圖2為一臺(tái)Y100L-2型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)滿(mǎn)載時(shí)，在轉(zhuǎn)子1根斷條時(shí)的希爾伯特模量FFT頻譜；圖3為一臺(tái)Y100L-2型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)滿(mǎn)載時(shí)，在轉(zhuǎn)子1根斷條時(shí)的定子電流FFT頻譜。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供了一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷方法，其中，各參數(shù)含義為：s為轉(zhuǎn)差率；f1為供電頻率；FFT為快速傅里葉變換；MCSA的英文全稱(chēng)為MotorCurrentSignalAnalysis；IL為定子電流中(1-2s)f1頻率分量的有效值；IS為定子電流中f1頻率分量的有效值；Nb為轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目；N為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)；IR為定子電流中(1+2s)f1頻率分量的有效值；MHMSA的英文全稱(chēng)為MotorHilbertModulusSignalAnalysis；vm為第m相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)；im為第m相定子電流瞬時(shí)信號(hào)；m為相別，m＝1,2,3；Vm為第m相定子電壓有效值；vm(k)為第m相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)的第k個(gè)采樣值；n為采樣點(diǎn)數(shù)；VRMS為定子電壓有效值；Im為第m相定子電流有效值；im(k)為第m相定子電流瞬時(shí)信號(hào)的第k個(gè)采樣值；IRMS為定子電流有效值；p為瞬時(shí)有功功率；為功率因數(shù)；為功率因數(shù)角；為第1相定子電流瞬時(shí)信號(hào)i1的希爾伯特變換；t為時(shí)間；τ為延時(shí)；Mod為希爾伯特模量；A0為希爾伯特模量Mod的平均值，亦即直流分量；mean()代表求平均值運(yùn)算；M為希爾伯特模量Mod濾除直流分量A0后的待分析信號(hào)；A1代表希爾伯特模量Mod的2sf1頻率分量的幅值；iL′代表轉(zhuǎn)子斷條故障所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量；IL′為轉(zhuǎn)子斷條故障所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量的有效值；αL為轉(zhuǎn)子斷條故障所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量的初相角；e為自然常數(shù)；j為虛數(shù)單位；ΔT為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩；P為極對(duì)數(shù)；Ψ為基波磁通的有效值；αΨ為基波磁通的初相角；iL″為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量；iR為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1+2s)f1頻率分量；IL″為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量的有效值；IR為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1+2s)f1頻率分量的有效值；ZS為定子阻抗的模值；αS為定子阻抗角；J、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Ms為希爾伯特模量Mod的2sf1頻率分量；γ為相位角；PT為電壓互感器；CT為電流互感器。步驟一、按一定頻率采集三相籠型異步電動(dòng)機(jī)三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)vm與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)im，其中，m表示相別，m＝1,2,3；步驟二、根據(jù)公式(3)，獲得第m相定子電壓vm的有效值Vm；其中vm(k)代表第m相定子電壓的第k個(gè)采樣值，n為采樣點(diǎn)數(shù)；步驟三、根據(jù)公式(4)，獲得三相定子電壓有效值的算術(shù)平均值，作為定子電壓有效值VRMS；步驟四、根據(jù)公式(5)，獲得第m相定子電流im的有效值Im；其中im(k)代表第m相定子電流的第k個(gè)采樣值，n為采樣點(diǎn)數(shù)；步驟五、根據(jù)公式(6)，獲得三相定子電流有效值的算術(shù)平均值，作為定子電流有效值IRMS；步驟六、根據(jù)三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)vm與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)im，獲得瞬時(shí)有功功率p；步驟七、采用公式(8)，獲得瞬時(shí)有功功率p的直流分量mean(p)，即有功功率；步驟八、根據(jù)公式(9)，獲得功率因數(shù)其中，3VRMSIRMS為視在功率。步驟九、對(duì)三相定子中的任意一相定子的電流瞬時(shí)信號(hào)i1做FFT頻譜分析，獲得定子電流中f1頻率分量的有效值IS；其中，f1為供電頻率；步驟十、對(duì)電流瞬時(shí)信號(hào)i1進(jìn)行希爾伯特變換其中，t為時(shí)間；τ為延時(shí)；步驟十一、根據(jù)公式(11)，獲得希爾伯特模量Mod：步驟十二、獲得希爾伯特模量Mod的直流分量(即平均值)A0；步驟十三、濾除希爾伯特模量Mod中的直流分量A0，獲得待分析信號(hào)M；M＝Mod-A0(13)步驟十四、對(duì)待分析信號(hào)M進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得其2sf1頻率分量的幅值A(chǔ)1；其中，s為轉(zhuǎn)差率；步驟十五、根據(jù)公式(14)，獲得診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目；上述三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷方法，所述籠型異步電動(dòng)機(jī)的三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)vm與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)im是同步采集的(m表示相別，m＝1,2,3)，每一信號(hào)的采樣頻率為1000Hz，采樣時(shí)長(zhǎng)為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。其中，本發(fā)明推導(dǎo)出了希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以此為診斷判據(jù)提出了一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的定量診斷方法的具體依據(jù)和推導(dǎo)過(guò)程為：眾所周知，籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障將導(dǎo)致其定子電流中出現(xiàn)(1-2s)f1頻率的附加分量iL′，如下所示：其中，IL′表示轉(zhuǎn)子斷條故障所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量的有效值，αL表示轉(zhuǎn)子斷條故障所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量的初相角；t表示時(shí)間，為變量，e為自然常數(shù)，j為虛數(shù)單位。該附加分量與基波磁通作用將產(chǎn)生一脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩ΔT，如下所示：ΔT＝-3PI′LΨsin[2π(2sf1)t+αL-αΨ](16)其中，P表示極對(duì)數(shù)；Ψ表示基波磁通的有效值，αΨ表示基波磁通的初相角。該脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以2sf1頻率波動(dòng)。這將對(duì)基波磁通形成相位調(diào)制，而在定子繞組中感應(yīng)(1-2s)f1、(1+2s)f1頻率的附加電動(dòng)勢(shì)。其中，頻率為(1-2s)f1的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生(1-2s)f1頻率的定子電流附加分量，可將其視為對(duì)iL′的反應(yīng)，將其記為iL″，示于式(17)；而頻率為(1+2s)f1的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生(1+2s)f1頻率的定子電流附加分量，將其記為iR，示于式(18)。式(17)、式(18)中，IL″表示轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f1頻率分量iL″的有效值，IR表示轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1+2s)f1頻率分量iR的有效值；f1為供電頻率，αS表示定子阻抗的阻抗角，ZS表示定子阻抗的模值；J表示轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，s為轉(zhuǎn)差率。因此，在轉(zhuǎn)子斷條故障情況下，第1相定子電流瞬時(shí)信號(hào)i1可以表示為：根據(jù)式(19)可知：在轉(zhuǎn)子斷條故障情況下，定子電流實(shí)際包含兩個(gè)(1-2s)f1頻率分量——iL′和iL″。因此，對(duì)定子電流信號(hào)進(jìn)行FFT頻譜分析而獲得的(1-2s)f1頻率分量的有效值IL實(shí)際上應(yīng)為iL′和iL″的綜合效果。由式(15)、式(17)可知：iL′和iL″的相位差為αS+π/2，而對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)而言αS≈π/2，這就意味著iL′和iL″的相位差近似為π，亦即二者反相。因此，IL＝IL′-IL″，亦即：IL′＝IL+IL″(20)在式(20)中，IL″是無(wú)法通過(guò)對(duì)定子電流信號(hào)進(jìn)行FFT頻譜分析而獲得的。但根據(jù)式(17)、式(18)可知：IL″≈IR(因?yàn)閟<<1)，而IR為定子電流(1+2s)f1頻率分量的有效值，是可以通過(guò)定子電流信號(hào)FFT頻譜分析而獲得的。因此，式(21)成立：I′L≈IL+IR(21)另外，必須注意：式(1)是以忽略轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)(即假定轉(zhuǎn)速恒定，或者J＝∞)為前提的，此時(shí)IL″＝0、IR＝0，因此IL′≈IL。這意味著：式(1)中IL的真實(shí)含義實(shí)際上是IL′。基于此因，并考慮必然存在的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)，結(jié)合式(1)、式(21)，可以推導(dǎo)出式(2)。上述即為MCSA(MotorCurrentSignalAnalysis)根據(jù)式(2)診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的理論基礎(chǔ)。因此，考慮到αS≈π/2、IL″≈IR，式(19)可以簡(jiǎn)化為式(22)形式：根據(jù)式(22)，可以推導(dǎo)第1相定子電流瞬時(shí)信號(hào)i1的希爾伯特變換，如式(23)所示：其中，τ為延時(shí)；進(jìn)一步推導(dǎo)希爾伯特模量Mod，可得：其中，IS為定子電流中f1頻率分量的有效值；根據(jù)式(24)可知，該希爾伯特模量包括直流分量、2sf1、4sf1頻率分量，非常復(fù)雜。在轉(zhuǎn)子斷條故障情況下，籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量中將出現(xiàn)一2sf1頻率的波動(dòng)分量。因此，對(duì)希爾伯特模量信號(hào)做FFT頻譜分析并考察該2sf1頻率的波動(dòng)分量，即可進(jìn)行轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)。這就是MHMSA(MotorHilbertModulusSignalAnalysis)方法的理論基礎(chǔ)。如前所述，MCSA存在不足之處——(1±2s)f1分量可能被f1分量的泄漏所淹沒(méi)。但在MHMSA方法中，希爾伯特模量信號(hào)中的直流分量是容易濾除的，因此不存在上述“淹沒(méi)”問(wèn)題，因此該方法顯著優(yōu)于MCSA，可以靈敏、可靠地檢測(cè)轉(zhuǎn)子斷條故障。但是，就目前而言，MHMSA方法尚未解決轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的診斷問(wèn)題。本發(fā)明則成功解決了上述問(wèn)題，推導(dǎo)出了三相籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以此為診斷判據(jù)提出了一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的定量診斷方法。對(duì)于實(shí)際電機(jī)，存在如下數(shù)值關(guān)系：IS>>IL、IS>>IR。因此，結(jié)合式(24)可知，該希爾伯特模量的最主要頻率成分是直流分量與2sf1頻率分量，二者分別示于式(25)、式(26)。Ms＝4IS(IL′-IR)cos[2π(2sf1)t+αL]+4ISIRcos[2π(2sf1)t+αL-2αΨ](26)其中，A0為希爾伯特模量Mod的直流分量(即平均值)Ms表示希爾伯特模量Mod的2sf1頻率分量。針對(duì)式(26)，進(jìn)一步推導(dǎo)該希爾伯特模量2sf1頻率分量的表達(dá)式，可得：式(27)中，γ表示一相位角，根據(jù)式(27)可得該希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值A(chǔ)1，如式(28)所示：將式(25)代入式(28)，可得：另外，對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)而言因此式(29)可以表示為：式(30)中，表示功率因數(shù)角，即為功率因數(shù)。根據(jù)式(30)可得：根據(jù)式(2)、式(21)與式(31)可得：其中，Nb為轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目，N為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)；上式即為希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，以此作為診斷判據(jù)即可提出針對(duì)并適用于MHMSA方法的轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的定量診斷方法。實(shí)施例：本發(fā)明采用圖1所示電路測(cè)取定子電壓、電流瞬時(shí)信號(hào)，該電路由電壓變換器、電流電壓變換器、信號(hào)采集卡以及便攜計(jì)算機(jī)組成。所述三只電壓變換器分別接于異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組，其信號(hào)輸出端分別接于信號(hào)采集卡的第1、2、3模擬信號(hào)輸入通道。所述三只電流電壓變換器分別接于異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組，其信號(hào)輸出端分別接于信號(hào)采集卡的第4、5、6模擬信號(hào)輸入通道。所述信號(hào)采集卡的輸出端口接便攜計(jì)算機(jī)的USB口。信號(hào)采集卡采用瑞博華RBH8351型信號(hào)采集卡，便攜計(jì)算機(jī)的型號(hào)是ThinkpadX100e。信號(hào)采集卡集成了低通濾波器、信號(hào)采集保持、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等電路。定子電壓、電流瞬時(shí)信號(hào)送至信號(hào)采集卡，信號(hào)采集卡通過(guò)USB接口連接于便攜計(jì)算機(jī)。便攜計(jì)算機(jī)控制信號(hào)采集卡以適當(dāng)頻率采樣定子電壓、電流瞬時(shí)信號(hào)，并存儲(chǔ)于硬盤(pán)，再由便攜計(jì)算機(jī)對(duì)定子電壓、電流信號(hào)進(jìn)行處理，并診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目，步驟如下：a.測(cè)取三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)vm與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)im(m表示相別，m＝1,2,3)。采用三只變比為220V/2.5V的電壓變換器測(cè)取三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)。對(duì)于高壓電機(jī)，在電壓互感器PT二次側(cè)測(cè)取三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)；對(duì)于低壓電機(jī)，直接在電機(jī)接線端子處測(cè)取三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)。采用三只變比為10A/1.0V的電流電壓變換器測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)。對(duì)于大中型電機(jī)，在電流互感器CT二次側(cè)測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)；對(duì)于小型電機(jī)，直接在電機(jī)接線端子處測(cè)取三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)。上述三相定子電壓瞬時(shí)信號(hào)與三相定子電流瞬時(shí)信號(hào)是同步采樣測(cè)取的，每一信號(hào)的采樣頻率為1000Hz、采樣時(shí)長(zhǎng)為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。b.計(jì)算第m相定子電壓vm的有效值其中vm(k)代表其第k個(gè)采樣值。c.計(jì)算三相定子電壓有效值的算術(shù)平均值并以之作為定子電壓有效值VRMS。d.計(jì)算第m相定子電流im的有效值其中im(k)代表第m相定子電流的第k個(gè)采樣值。e.計(jì)算三相定子電流有效值的算術(shù)平均值并以之作為定子電流有效值IRMS。f.計(jì)算瞬時(shí)有功功率p：g.計(jì)算瞬時(shí)有功功率p的直流分量(亦即平均值)mean(p)，mean()表示求平均值運(yùn)算。h.計(jì)算功率因數(shù)并將其應(yīng)用于式(32)。i.對(duì)第1相定子電流瞬時(shí)信號(hào)i1做FFT頻譜分析，獲得其f1頻率分量的有效值IS，并將其應(yīng)用于式(32)。j.計(jì)算第1相定子電流瞬時(shí)信號(hào)i1的希爾伯特變換k.計(jì)算希爾伯特模量Mod，l.計(jì)算希爾伯特模量Mod的直流分量(亦即平均值)A0＝mean(Mod)，并將其應(yīng)用于式(32)。m.濾除希爾伯特模量Mod中的直流分量A0，獲得待分析信號(hào)M，M＝Mod-A0。n.對(duì)待分析信號(hào)M進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得其2sf1頻率分量的幅值A(chǔ)1，并將其應(yīng)用于式(32)。o.根據(jù)式(32)診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目，即：其中，Nb為轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目；N為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)。應(yīng)用該方法對(duì)一臺(tái)Y100L-2型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)進(jìn)行轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目診斷，效果令人滿(mǎn)意。該電機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)為N＝20。圖2、圖3分別表示該電機(jī)滿(mǎn)載時(shí)在轉(zhuǎn)子1根斷條情況下的希爾伯特模量FFT頻譜與定子電流FFT頻譜，具體數(shù)據(jù)分別示于表1、表2。根據(jù)圖2并結(jié)合表1，可知：在轉(zhuǎn)子1根斷條情況下，用于MHMSA的本發(fā)明診斷方法的診斷結(jié)果為0.80≈1根斷條，與實(shí)際情況基本紊合，這一診斷結(jié)果是有效的。根據(jù)圖3并結(jié)合表2，可知：在轉(zhuǎn)子1根斷條情況下，用于MCSA的現(xiàn)有診斷方法的診斷結(jié)果為0.72≈1根斷條。對(duì)比表1、表2，可知：用于MHMSA的本發(fā)明診斷方法的診斷結(jié)果與用于MCSA的現(xiàn)有診斷方法的診斷結(jié)果是近似一致的。這就表明：本發(fā)明所提出的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的定量診斷方法是有效的，其所依據(jù)的診斷判據(jù)——三相籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，即式(32)亦是正確的。綜上可知，當(dāng)前三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)的MHMSA方法存在局限——不能定量地確定轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條的數(shù)目。本發(fā)明推導(dǎo)出了三相籠型異步電動(dòng)機(jī)希爾伯特模量2sf1頻率分量的幅值與轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以此為診斷判據(jù)提出了一種三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的定量診斷方法。該方法針對(duì)并適用于三相籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障檢測(cè)的MHMSA方法，彌補(bǔ)了其不能定量診斷轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目的缺陷，具備工程價(jià)值與應(yīng)用前景。表1轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目診斷數(shù)據(jù)(本發(fā)明方法，用于MHMSA)表2轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目診斷數(shù)據(jù)(現(xiàn)有方法，用于MCSA)斷裂導(dǎo)條數(shù)目IS(A)IL(A)IR(A)診斷結(jié)果診斷依據(jù)15.560.09520.10570.72≈1式(2)、式(9)綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3