基于稳态定子电流的感应电机转子断条故障诊断

摘要

感应电机以其结构简单、价格低廉、维修量小而在工业领域得到广泛的应用。然而，随着现代工业系统的飞速发展，电机的单机容量不断增加，所驱动的负载也越来越复杂，造成电机在运转过程中常常会发生故障。电机故障不仅会损坏电机本身，严重时还会使电机突然停机、生产线崩溃，造成巨大的经济损失和灾难性后果。文献显示，转子断条是感应电机的主要故障类别，约占5％-10％，所以进行转子断条故障诊断研究，对工业生产的意义十分重要。 本文阐述了转子断条故障诊断的原理，描述了转子断条故障时，会在稳态定子电流中出现相应的特征分量。以稳态定子电流为分析对象，建立了在不同噪声强度下定子电流仿真模型，分析中先对定子电流进行Hilbert变换，然后借助于双Hilbert变换去除直流分量，再应用三层小波包分解进行特征提取，最后利用BP神经网络来识别转子是否存在断条故障。仿真结果表明：Hilbert和小波包分解相结合的方法在不同噪声强度下，其识别率都超过90％。 文中以J02-12-2感应电动机为研究对象，在INV306U智能信号采集仪平台上，构建出转子断条故障诊断实验系统。实验中，采集了转子正常和断条模式下的稳态定子电流数据。综合应用VC++6.0和Matlab引擎，实现对采集结果进行时域、频域、小波包以及Hilbert和小波包分解相结合的对比分析，实验结果表明：Hilbert和小波包相结合的方法能对转子断条故障的识别率达到92.5％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2感应电机转子断条故障的研究现状

1.2.1常用方法及优缺点

1.2.2定子电流诊断方法的研究现状

1.3本文的主要内容

第二章 转子断条诊断原理及其信号处理理论

2.1定子电流法诊断转子断条故障原理

2.2信号处理的时频分析理论

2.2.1小波变换

2.2.2小波包分解

2.2.3基于小波包分解的归一化能量的计算方法

2.3希尔伯特变换

2.3.1 Hilbert变换的定义

2.3.2双Hilbert变换信号消去直流分量原理

2.3.3基于Fourier变换的Hilbert变换的实现

2.4本章小结

第三章转子断条故障特征提取

3.1 Hilbert变换在转子断条检测中的应用

3.2转子断条特征提取的仿真研究

3.2.1无噪声情况下的特征提取

3.2.2不同强度噪声情况下的仿真研究

3.3本章小结

第四章转子断条故障识别

4.1 BP神经网络原理

4.2转子断条故障的识别仿真研究

4.2.1无噪声情况下的仿真研究

4.2.2不同强度噪声情况下的仿真研究

4.3本章小结

第五章实验系统及其结果分析

5.1转子断条故障诊断实验系统的构成

5.2数据采集系统

5.3转子断条故障诊断软件的设计

5.4实验结果分析

5.5本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢