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《山东大学》 2009年
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感应电动机转子故障诊断方法的研究

张荣  
【摘要】: 感应电机以其结构简单、价格低廉、可靠性高、维护方便而在工农业中取得了广泛应用。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。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。本文基于对电机任意不对称状态非常敏感的电磁转矩和有功、无功功率,对几种转子断条故障诊断方法进行了分析比较。通过比较发现,传统的单一诊断方法无法有效地鉴别出感应电动机断条故障。 基于小波包频带分解技术提出了信号滤波算法,指出该方法相对于Fourier频谱分析技术,对非平稳信号消噪具有更好的效果。根据信号Hilbert变换对的正交性质,分析了基于双Hilbert变换的直流分量消去方法,指出其能够实现任意非整周期信号中的直流分量的准确滤除。分析了联合经验模态分解及Hilbert谱分析技术的Hilbert-Huang变换,指出了本征模函数的幅度和频率允许改变,突破了传统的基于恒幅、恒频信号的Fourier分析,在对非平稳信号分析时,该方法具有自适应性。对于其他各种断条诊断方法,本文也进行了深入的分析和总结。 关于三相鼠笼式感应电动机的在线故障检测问题,国内外研究学者做了大量的研究工作,本文在前人工作的基础上对三相感应电动机的常见故障类型及通用的检测方法进行了分析总结。为了分析感应电动机电气故障,本文提出了一种感应电机转子导条故障下的有限元模型,对电动机转子断条与良好状态两种情况进行了有限元仿真。仿真结果表明该模型能有效地模拟感应电动机正常和转子故障的状态。为便于对定子电流信号进行采集和处理,采用了基于小波包分析的三相感应电动机转子导条故障诊断系统。针对以往利用小波包分析电动机转子故障中较少涉及的轻负载和轻微断条的情况,本文着重进行了仿真分析。针对小波包方法在分析断条故障时较少分析一条转子断裂的情况,本文通过采用适当的小波包函数,较好地解决了轻负载和轻微断条(一根断条)时的故障诊断问题。 通过比较分析,本文提出了基于小波包分析的三相感应电动机转子导条故障诊断方法,开发了基于小波包分析的三相感应电动机转子导条故障诊断系统,本系统包含硬件自测模块、数据采集模块、频谱分析模块、绘图模块、辅助功能模块。其中频谱分析模块包括了FFT分析、小波分析和小波包分析等。基于该诊断系统,采用计算机有限元模拟的方法以及进行实际断条条件下的实验数据测量,开发了相应的诊断分析程序,对导条良好、导条一根断裂、端环开裂等不同状态的电动机进行了试验分析。试验结果表明,该系统即使在轻负载和轻微导条故障时都能有效地诊断出电动机断条故障。 为了有效地判别电动机转子断条的故障程度,在分析不同断条数目时导条电流变化规律和故障特征信号频率幅值变化情况的基础上,本文提出了基于模糊数学理论的电动机转子故障程度诊断方法,通过仿真试验确定了模糊关系矩阵,用它来识别故障症状和故障类型的关联程度。进行了导条良好、一根断条和四根断条时的仿真试验。试验结果表明本文提出的模糊关系矩阵是正确的,建立的基于模糊数学理论的电动机转子故障程度诊断方法是有效的。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TM346

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 刘玲;基于直流灌注的感应电机转子断条故障检测[D];浙江大学;2007年
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【二级引证文献】
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1 刘艳昭;混合动力车载电机直接转矩控制算法试验研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
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1 王轩;王莉;魏蔚;;瞬时功率小波包分解法在轴承故障诊断中的应用[J];轴承;2010年10期
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3 杨君岐;陈晓暾;上官鸣;;企业最佳融资方案的模糊综合评判系统及软件[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
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10 张振良;;模糊数投入产出表的一个注记[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
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1 本报记者 宋全政;真诚守护每一位师生的安全[N];中国教育报;2007年
2 白向忠本报记者 王建梁;一路追着环保走[N];科技日报;2007年
3 本报记者 李德辉 通讯员 王静 实习生 王远;在产学研的广阔海洋纵横驰骋[N];联合日报;2006年
4 记者 宋全政通讯员 周大白 张果红;学生登台讲课 师生田间调研[N];中国教育报;2008年
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5 谢颖;感应电机转子断条故障的电磁场与温度场研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
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1 刘宏基;边坡地震动力响应离心模型试验的有限元模拟[D];山东大学;2009年
2 陈斯;膜污染与清洗诊断和咨询专家系统的应用研究[D];华中科技大学;2006年
3 杨慧敏;基于能量法木材孔洞缺陷的超声定量检测研究[D];东北林业大学;2005年
4 朱红娟;基于小波神经网络木质材料无损检测方法研究[D];北京林业大学;2007年
5 高龙;基于小波分析和集成神经网络的刀具磨损监测技术研究[D];西南交通大学;2007年
6 陈文元;小波分析与神经网络在结构损伤监测中的应用[D];兰州理工大学;2005年
7 谢秀娴;基于声发射和神经网络的刀具磨损状态识别研究[D];西南交通大学;2005年
8 黄志强;声信号在小型柴油机故障诊断上的应用[D];福建农林大学;2006年
9 李旭朋;往复式压缩机气阀故障诊断的小波包分析方法[D];北京化工大学;2008年
10 姜绍俊;小波变换在轴承故障诊断中的研究与应用[D];大连交通大学;2010年
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