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故障电机论文

第一篇：故障电机论文电气设备故障诊断综合实验设计姓名：学号：专业与班级:电气工程及其自动化2011-6班设计题目：利用小波包分析并结合FFT变换来诊断电机故障时间：2013～2014学年第（2）学期成绩：日期：利用小波包分析并结合FFT变换来诊断电机故障摘要：根据电机发生不同故障时，电流频谱中会出现不同程度、不同形式的特征分量的特点，利用MATLAB软件对所测得的电流数据进行FFT变换后得到频谱图，分析并判断故障类型。关键字：特征分量、MATLAB、故障检测、FFT、小波变换引言：三相鼠笼式异步电动机因其结构简单、使用方便、成本较低等优点在工业生产中得到广泛的应用。但是由于工作环境恶劣，或者频繁起动等原因，异步电机有很大一部分故障属于转子故障，其中，最容易发生的故障主要是转子气隙偏心、笼条断裂、端环开裂和绕组过热等。而过热故障直接导致过热部位的绝缘老化加剧，最终形成匝间短路，会造成更加严重的后果。因此，如何防止电机严重故障的发生，改变现有的电机维修检修制度，降低维护成本，已经成为工程上具有安全和经济两方面重大意义的事情。1、不同故障下电机一相电流波形比较好电机一相电流波形图1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91一根断条满载时一相电流波形图2.521.510.50-0.5-1-1.5-200.10.20.30.40.50.60.70.80.91一根断条空载时一相电流波形图1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91三根断条时一相电流波形图1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91气隙偏心时一相电流波形图0.250.20.150.10.050-0.05-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91分析及结论：由图可知好电机的一相电流波形与发5000HZ)生一根断条、三根断条故障时的电流波形几乎没有差异，因此，通过简单的观察电机定子电流波形不能准确地分辨出电机是否故障和故障类型。2、基于电流频谱图来判断电机故障2.1转子故障特征分量理想的异步电动机定子电流的频率是单一的，即电源频率。但是当转子回路出现故障时，定子电流频谱上，在与电源频率相差两倍转差频率（2sf1）的位置上将各出现一个边频带，并且，变频带分量随负载增加和故障严重程度加重而增大。实际上还可能出现两倍转差频率（2sf1）的其他整数倍变频分量，这样转子断条故障的特征频率可表示为：fbb(12ks)f1。所以可以根据有无这一特征频率判断电机是否故障。电机转子断条数目可由式：N2Z2/(I1/I22P)来估计，其中，I1和I2分别表示f和(12s)f频谱幅值，Z2表示转子铁心槽数，P表示电机极对数，N表示转子断条数目。2.2FFT变换和SFFT变换计算离散傅里叶变换的一种快速算法，简称FFT。快速傅里叶变换是1965年由J.W.库利和T.W.图基提出的采用这种算法能使计算机计算离散傅里叶变换所需要的乘法次数大为减少，特别是被变换的抽样点数N越多，FFT算法计算量的节省越明显。传统的基于傅立叶变换的FFT频谱分析对平稳随机信号分析和处理很有效，而在工程实践中（包括故障诊断），信号的局部或突变特征是关注的重点，这时，FFT就表现出明显的不足：缺乏对信号局部特征的描述能力，即缺乏空间（时间）局部性，换言之，变换F()在任何有限频段上的信息都不足以确定任意小范围的函数f(t)。后来采用加窗FFT也就是STFT(短时FFT)。它的基本思想是把信号分成很多段，每段近似为平稳信号。但是STFT是单分辨率的分析方法，适用于分析具有固定不变带宽的突变信号，无法对非平稳信号进行完全的分析。2.3分析各个故障状态下的频谱图利用MATLAB中现有的fft函数对采样得到的离散电流值进行FFT变换得到电流频谱图，并根据故障特征频率的有无和该频率下的幅值大小判断电机是否故障和故障的严重程度。（采样频率为好电机*********708090100一根断条满载*********708090100三根断条*********708090100分析及结论：比较上述三幅图知，当电机正常时，曲线只在电源频率50HZ处出现峰值；而当电机出现一根断条和三根断条故障时，不仅50HZ处出现对节点（12,104）重构系数进行快速傅里叶变换。峰值，50HZ左右两侧分别都出现了小峰值。因此，可以通过对不同电机或不同状态下电机的电流频谱图比较，判断在电机供电频率左右是否存在故障特征频率，从而断定电机是否故障，并且特征频率下的幅值越大，故障越严重。3、小波包分析转子断条故障信号3.1直接频谱分析的不足对于转子断条故障，可以对稳定的定