CN1039260C - 鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置 - Google Patents

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Abstract

该发明提供了一种鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置，主要是将被测异步电动机起动过程中定子绕组电流信号进行必要的采集予处理，再对处理的信号经过专用软件进行时频谱分析，得到异步电动机起动过程中定子电流的时频谱图，用以显示定子电流中，随时间变化移动的特征分量(1-2g)f1，由此判断异步电动机转子有无断条，利用本发明提供的方法及其装置进行监测，灵敏度高，电动机无需带负载，使用方便。

Description

鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置
本发明——鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置涉及电动机监测领域。
鼠笼异步电动机转子断条是此类电动机的一种常见故障，一旦断条发生，影响正常运转。如何利用非侵入方式进行监测，使用什么装置进行非侵入式监测，一直是这种异步电动机使用部门关心的问题。文章“NONINVASIVE DETECTION OF BRODKN ROTOR BARS INOPERATING INDUCTION MOTORS”IEEE Transactions on EnergyConversion Vo1.3，NO.4，Decemler 1988提供了一种鼠笼异步电动机转子断条监测方法，该方法采用钳形电流互感器测取定子绕组电流，而后经A/D采样送入计算机，用FFT(快速富里叶变换)对稳态电流作频谱分析，根据频谱中有无(1-2s)f1频率的分量(此处s为运行中电动机的滑差，f1为电网频率)来确定转子有无断条，有此分量则表示鼠笼转子出现了断条无此分量则表示无断条，是正常的。
与该方法相适应已采用的监测装置包括钳形电流互感器，适配器，A/D(模拟数字转换器)，PC(微机)组成。
上述已有监测方法及其装置存在如下不足之处：1.要求电动机必需带上一定的负载，如果断条数较少(如仅1，2根)，则要求负载较大，而且，在对电流进行采样过程中，要求负载波动较小。2.由于异步电动机，特别是大型异步电动机运行时滑差很小，常在0.01左右，故(1-2s)f1频率与f1频率非常接近，而频谱分析由于窗函数泄漏的影响，频谱图上(1-2s)f1频率断条的分量特征太小，易造成误判。3.双鼠笼转子上层有断条时，从稳态电流来检测断条灵敏度很低。
本发明的目的在于，针对上述已有监测方法及其装置的不足之处，提供一种鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置，比之稳态电流频谱分析，进行断条监测灵敏度和准确性均有提高，且不受有无负载影响。
为了实现上述发明目的，本发明中提供的鼠笼异步电动机转子断条监测方法包括下列步骤：
(1)使用电流传感器测取异步电动机的定子绕组电流，并经A/D采样送入计算机；
(2)对被测电流信号进行频谱分析，根据频谱中有无(1-2s)f1频率分量来确定有无断条；
其特征是：
(1)电流传感器所测取的是异步电动机起动过程中定子绕组电流，对所测取的电流信号先进行衰减和低通滤波予处理后，再经A/D采样，使电流信号变换为数字信号送入计算机；
(2)由计算机用专用软件对该异步电动机起动时定子电流的数字信号进行时频谱分析，得到异步电动机起动过程中定子电流的三维时频谱图，用以显示定子电流中的随时间变化移动的特征分量(1-2s)f1；
(3)根据三维时频谱图上有无移动的特征分量(1-2s)f1判定该异步电动机转子有无断条。
为了上述方法的实施，本发明中提供的异步电动机转子断条监测装置，包括测取电流信号的电流传感器，A/D采样电路和进行频谱分析的计算机及其输出显示部分，并根据显示的频谱图中有出(1-2s)f1分量确定转子有无断条，其特征是：电流传感器用来测取异步电动机起动时定子绕组电流，电流传感器与宽值域数据采集与予处理器联接，然后通过传输接口电路与计算机及其显示器联接，并用计算机进行时频谱分析，得到三维时频谱图，根据其中有无(1-2s)f1分量确定转子有无断条。所说的宽值域数据采集与予处理器依次包括衰减电路、低通滤波电路，采样保持电路、高精度A/D转换电路。
利用本发明提供的鼠笼异步电动机转子断条监测方法及其监测装置，由于信号取自起动状态，大大提高了断条诊断的灵敏度，可靠性，从而可以即时发现此类电机的转子断条故障，实现预知维修，避免了过去只能待转子断条数增加后，突然仃机影响整个生产线运行的事故，这样也有利于克服由断条擦伤定子造成电机更大损坏。
附图及其简单说明
附图1为鼠笼异步电动机转子断条监测装置的构成框图。
图2为实施例中所用宽值域数据采集及予处理器的电路图。
图3为鼠笼异步电动机转子断条监测方法的流程框图。
图4软件逻辑框图。
图5(a)鼠笼异步电动机转子无断条时定子电流的稳态频谱，(b)鼠笼异步电动机转子有断条时定子电流的稳态频谱。
图6(a)为鼠笼异步电动机转子无断条时，起动过程定子电流的时频谱，(b)是转子有断条(与图5(b)为同一台电动机)电动机起动过程的时频谱。
实施例：本实施例中作为鼠笼异步电动机转子断条监测方法装置选通常的钳形电流互感器作为电流传感器，由传感器，得到的电流信号送入二阶有源低通滤波器，其载止频率为60赫兹，对电流信号进行予处理，由AD574(J)等构成宽值域的采集器，由286便携式PC机利用软件进行时频谱分析，使用的是短时傅立叶变换(STFT)所得结果如附图6(a)，6(b)所示，用以判断鼠笼转子有无断条，时频谱图上有明显区别。

Claims (3)

1、一种鼠笼异步电动机转子断条监测方法，该方法包括下列步骤：
(1)使用电流传感器测取异步电动机的定子绕组电流，并经A/D采样送入计算机；
(2)对被测电流信号进行频谱分析，根据频谱中有无(1-2s)f1频率分量来确定有无断条；
其特征是：
(1)电流传感器所测取的是异步电动机起动过程中定子绕组电流，对所测取的电流信号先进行衰减和低通滤波予处理后，再经A/D采样，使电流信号变换为数字信号送入计算机；
(2)由计算机用专用软件对该异步电动机起动时定子电流的数字信号进行时频谱分析，得到异步电动机起动过程中定子电流的三维时频谱图，用以显示定子电流中的随时间变化移动的特征分量(1-2s)f1；
(3)根据三维时频谱图上有无移动的特征分量(1-2s)f1判定该异步电动机转子有无断条。
2、一种鼠笼异步电动机转子断条监测装置，包括测取电流信号的电流传感器，A/D采样电路和进行频谱分析的计算机及其输出显示部分，并根据显示的频谱图中有出(1-2s)f1分量确定转子有无断条，其特征是：电流传感器用来测取异步电动机起动时定子绕组电流，电流传感器与宽值域数据采集与予处理器联接，然后通过传输接口电路与计算机及其显示器联接，并用计算机进行时频谱分析，得到三维时频谱图，根据其中有无(1-2s)f1分量确定转子有无断条。
3、根据权利要求2所述的鼠笼异步电动机转子断条监测装置，其特征是宽值域数据采集与予处理器依次包括衰减电路、低通滤波电路，采样保持电路、高精度A/D转换电路。
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