变频调速异步电动机轴承故障特征分析

摘要

变频调速异步电动机运行系统因其节能高效、可靠性高和良好的调速性能而被广泛应用于各个领域，其安全、优质运行至关重要。轴承故障是异步电动机的主要故障之一，在电动机的各种故障中所占比例最大，约占电机故障的30％～40%。变频器的使用使异步电动机轴承故障检测产生了新的特点，带来了新的挑战。特别是故障特征分析，是一项必要的、新颖的且富有挑战性的研究工作。所以本文基于变频调速异步电动机运行系统，利用解析方法，对变频器供电异步电动机轴承故障特征进行了详细的分析与研究。本文的主要研究内容和成果如下：
　　 (1)对异步电动机轴承故障起因、故障类型、故障机理和产生的故障振动特征频率进行了分析总结。
　　 (2)利用解析方法，推导了变频器供电异步电机轴承故障对定子（变频器输出侧）电流、变频器供电侧电流、整流器输出侧电流、逆变器输入侧电流、平波电容电流的频谱效应，确定了其蕴含的故障特征频率。
　　 (3)搭建了基于Matlab/Simulink的恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制的变频调速异步电动机轴承故障仿真模型。进而，使用连续细化傅立叶改进频谱分法，对仿真得到的定子（变频器输出侧）电流、变频器供电侧电流、整流器输出侧电流、逆变器输入侧电流、平波电容电流进行了频谱分析，结果与变频调速异步电动机轴承故障特征分析推导相吻合。
　　 以上研究工作为进一步实施基于电流信号的变频调速异步电动机轴承故障检测提供了理论依据，奠定了基础。