基于感应电机转子断条故障的检测方法及存储介质技术

本发明专利技术的一种基于感应电机转子断条故障的检测方法及存储介质，包括S1.判断所述感应电机的断条类型,如短一根或者多根，进入步骤S2；S2.实时采集感应电机定子电流数据，并对数据进行改进后的EMD处理，进入步骤S3；S3.取EMD算法中的第一个本征模态IMF，随后对数据进行FFT处理，通过20log方式以及绝对值扩大100倍以此来获得更加清晰明了的频谱图，进入S4，S4.依照频谱图判断故障类型。本发明专利技术在原有的EMD以及傅里叶分解算法基础上加以改进，使得故障频谱分析的结果更加直观明了。该发明专利技术可以实现感应电机的在线检测和故障诊断，同时优化了EMD算法及傅里叶分解算法，适用于感应电机的故障检测等工程领域。故障检测等工程领域。故障检测等工程领域。

【技术实现步骤摘要】
基于感应电机转子断条故障的检测方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及电机故障检测
，具体涉及一种基于感应电机转子断条故障的检测方法。

技术介绍

[0002]感应电机作为一种工业生产和人民生活的主要驱动装备，因其有结构简单，体积小，效率高，价格低廉，可靠性高等特点，被广泛应用于我国的工业生产方面。
[0003]虽然感应电机有很强的可靠性，但随着其使用范围的不断扩大，仍然会有各种不同种类的故障产生。而在每年感应电机故障的研究过程中，转子断条故障占到感应电机故障的5％—10％。
[0004]当前对于电机转子故障的研究难点仍在于如何精确的检测其断条故障发生的位置和数量，以及如何用其电气特征来表明。在马宏忠等学者的感应电机转子断条根数影响分析中详细叙述了故障分量的特点，但是其对故障特征值的分析不够精确；在阳同光，蒋新华，付强等人的瞬时功率频谱分析在牵引电机转子故障诊断的应用研究中使用瞬时功率的频谱进行分析，虽然可以对基波频率的影响进行削弱，但是其故障量不够直接；在蒋建东，蔡泽祥学者用Park变换方法检测感应电动机转子故障，派克变换将定子的三相电流投影到随着转子旋转的直轴，交轴与垂直于交直轴平面的零轴上去，从而便于研究其故障，但是Park变换方法需要明确电网频率的准确值否则误差会较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出的一种基于感应电机转子断条故障的检测方法，为了解决转子断条故障时定子电流频谱图不够清晰，频谱尖峰不够明显等的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种基于感应电机转子断条故障的检测方法，包括以下步骤，
[0008]S1.判断所述感应电机的断条类型，如段一根或者多根，进入步骤S2；
[0009]S2.实时采集感应电机定子电流数据，并对数据进行改进后的EMD处理，进入步骤S3；
[0010]S3.取EMD算法中的第一个本征模态IMF，随后对数据进行FFT处理，通过20log方式以及绝对值扩大100倍以此来获得更加清晰明了的频谱图，进入S4
[0011]S4.依照频谱图判断故障类型。
[0012]由上述技术方案可知，本专利技术的基于感应电机转子断条故障的检测方法，在研究感应电机故障时直接采用最直接的故障量即定子电流，对定子电流进行采集后，在matlab中利用程序进行归一化处理，可使数据更具有对比性，并且本专利技术对各种工况下的不同故障的特征值进行了分析，为工程上常见的故障进行了实验验证，同时在一些严重故障下的电机断条诊断提供了理论依据。本专利技术使得频谱分析图更加清新，故障特征频率更加明显，可以直观地通过频谱分析图判别出转子断条故障存在与否。
[0013]总的来说，本专利技术在原有的EMD以及傅里叶分解算法基础上加以改进，使得故障频谱分析的结果更加直观明了。通过有限元法建立的电机仿真模型进行分析，在断条故障的存在情况下，判断出电机定子电流的频谱是否会在(1
‑
2s)f附近产生一个故障特征频率，验证了该专利技术的可行性。该专利技术可以实现感应电机的在线检测和故障诊断，同时优化了EMD算法及傅里叶分解算法，适用于感应电机的故障检测等工程领域。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例提出的检测感应电机断条故障的方法流程图；
[0015]图2是本专利技术实施例提出的感应电机断条故障的有限元模型；
[0016]图3是本专利技术实施例提出的断条故障数据处理的频谱图；
[0017]图4是本专利技术实施例所提出的故障特征值对比折线图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]如图1所示，本实施例所述的基于感应电机转子断条故障的检测方法，包括以下步骤，
[0020]S1.判断所述感应电机的断条类型，如段一根或者多根，进入步骤S2；
[0021]S2.实时采集感应电机定子电流数据，并对数据进行改进后的EMD处理，进入步骤S3；
[0022]S3.取EMD算法中的第一个本征模态IMF，随后对数据进行FFT处理，通过20log方式以及绝对值扩大100倍以此来获得更加清晰明了的频谱图，进入S4
[0023]S4.依照频谱图判断故障类型。
[0024]以下具体说明：
[0025]本专利技术首先EMD算法进行改进,进行端点延拓。这样可以保证上下包络与端点相交，获得每个信号的局部平均值。同时上下包络由极大值极小值相连，因此只需对极值进行延拓。
[0026]其中延拓方法，具体如下：
[0027]1)若首个极值点为极大值点:如果首个时间点对应的值大于首个极小值，将第一个极大值紧随其后的两个极大值、前两个极小值依次向左边延拓；否则，将前两个极大值、首个极小值依次向左边延拓。
[0028]2)首个极值点为极小值点:如果首个时间点对应的值小于首个极大值，将前两个极大值、首个极小值紧随其后的两个极小值依次向左边延拓:否则，将首个极大值、前两个极小值向左边依次延拓。
[0029]3)末端的极值点为极小值点:如果末端时间点对应的值小于最后一个极大值，将最末端的二个极大值点、最末端极小值的前面两个极小值点向右边依次延拓。否则，将最末端极大值点、最末端的两个极小依次向右边延拓。
[0030]4)末端的极值点为极大值点:如果末端时间点对应的值大于最后一个极小值，将
最末端极大值的前面两个极大值、最末端的二个极小值点依次向右边延拓；否则，将最末端极小值点、最末端的两个极大依次向右边延拓。
[0031]本专利技术分别采用极值延拓、对称延拓和边界局部特征尺度延拓方法对电机故障信号进行EMD分解，通过对三种分解结果(分解结果图省略)的比较可以看出，极值延拓方法能较好地削弱边界效应的影响。因此本专利技术所有数据均采用此方法进行处理。随后取EMD算法中的第一个本征模态IMF，最后进行FFT通过20log方式以及绝对值扩大100倍以此来获得更加清晰明了的频谱图，如图3所示。
[0032]以下举例说，如图2所示，本专利技术实施例通过有限元法建立不同断条故障有限元模型，并通过相同条件的仿真导出相应的定子电流数据，再将每组不同断条故障下的数据导入matlab中进行数据频谱分析，并对EMD以及FFT算法进行改进，做归一化处理后；为确保研究的的普适性与准确性，本专利技术实施例对转子的断条故障进行了逐一仿真，即对0N，10N,20N负载下的正常时，断一根，连续断两根，连续断三根一直到连续断9根，分别进行模拟实验，共获得30组数据，对此进行分析，以消除误差对于仿真结果的影响。本实施例将特征值与断条的根数之间的关系绘制成曲线；如图4所示。
[0033]综上所述，本专利技术实施例在原有的EMD以及傅里叶分解算法基础上加以改进，使得故障频谱分析的结果更加直观明了。通过有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于感应电机转子断条故障的检测方法，其特征在于，包括以下步骤，S1.判断所述感应电机的断条类型,如短一根或者多根，进入步骤S2；S2.实时采集感应电机定子电流数据，并对数据进行改进后的EMD处理，进入步骤S3；S3.取EMD算法中的第一个本征模态IMF，随后对数据进行FFT处理，通过20log方式以及绝对值扩大100倍以此来获得更加清晰明了的频谱图，进入S4S4.依照频谱图判断故障类型。2.根据权利要求1所述的基于感应电机转子断条故障的检测方法，其特征在于：所述定子电流信号的实际采集方式通过高精度的电流采集装置或者电流采集装置后加运算放大器的方式采集。3.根据权利要求2所述的基于感应电机转子断条故障的检测方法，其特征在于：所述定子电流信号通过小波去噪处理。4.根据权利要求1所述的基于感应电机转子断条故障的检测方法，其特征在于：所述步骤S3中包括对EMD算法进行改进，进行端点延拓，保证上下包络与端点相交，获得每个信号的局部平均值，同时上下包络由极大值极小值相连，因此只需对极值进行延拓其中延...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚超豪，张嘉轩，潘瑞聪，鄢健杰，刘韬，王靖然，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：