1、技術(shù)原理
    理想的電動機電流信號是一個純50Hz正弦波，在頻譜上應(yīng)當(dāng)只有一個峰值存在。但實際情形是，電動機的信號頻譜中表現(xiàn)出很多峰值，包括工頻及其諧波。某些諧波隨電源而來，這些一般不太重要，重要的是由于各種機械和電氣故障而產(chǎn)生的諧波；各種故障引起電動機內(nèi)部磁通的分布發(fā)生變化，從而產(chǎn)生諧波。注意，這些諧波是一些中間諧波，標(biāo)準(zhǔn)的諧波分析儀并不能檢測到。由于電動機故障產(chǎn)生的諧波只在電流頻譜中出現(xiàn)，而不在電壓中出現(xiàn)，從電流和電壓的頻譜比較中可以很容易區(qū)分它們。
2、應(yīng)用
2.1信號采集
    利用MCM(Motor Condition Monitor)電動機狀態(tài)監(jiān)測儀，將傳感器與電動機輸入電流連接，現(xiàn)場采集出電動機的電流信號，通過與終端的計算機相連，利用專家系統(tǒng)軟件進行自動信號調(diào)理，從而識別各種故障。
2.2頻譜分析故障特征
2.2.1  轉(zhuǎn)子斷條
    在電流頻譜中，電動機極通過頻率PPF（滑差×極數(shù)）表現(xiàn)為工頻的邊帶，在FL±PPF處可看到峰值。工頻峰值和極通過頻率邊帶峰值的幅值差是轉(zhuǎn)子條健康的狀態(tài)指標(biāo)。研究表明這個差大于60dB指示轉(zhuǎn)子條狀態(tài)為優(yōu)。
    隨著轉(zhuǎn)子條的劣化（即存在高阻接點或裂紋開始產(chǎn)生），轉(zhuǎn)子阻抗升高，從而PPF電流升高，導(dǎo)致電流頻譜的PPF峰值增加。48dB的差值指示高阻接點的存在，35dB將指示多個斷條發(fā)生，大部分情況是處于期間某個狀態(tài)，其嚴(yán)重性等級按表1評估。
2.2.2不對中和不平衡
    識別這些故障需要對電流信號完成另一種信號調(diào)理，稱為RMS解調(diào)，目的是為了消除工頻。
    在解調(diào)頻譜中，電動機轉(zhuǎn)速表現(xiàn)為一個峰值，可以根據(jù)其幅值大小判斷不平衡和不對中。在正常電動機的解調(diào)特征中，轉(zhuǎn)速峰幾乎沒有，而當(dāng)電動機存在機械不平衡和不對中時，將出現(xiàn)轉(zhuǎn)速峰及其諧頻峰。
2.2.3基礎(chǔ)松動
    在RMS解調(diào)頻譜中，基礎(chǔ)松動表現(xiàn)為電動機轉(zhuǎn)速的半頻。
2.2.4靜態(tài)偏心
    靜態(tài)偏心是定轉(zhuǎn)子氣隙不均衡的現(xiàn)象，一般由柔性基礎(chǔ)，軸承松動，或滑動軸承氣隙調(diào)整不當(dāng)引起。在電流頻譜中，它表現(xiàn)為條通過頻率的工頻邊帶。
    靜態(tài)偏心= RB（條數(shù)）×RS(轉(zhuǎn)速)±n FL，n為奇數(shù)。
2.2.5動態(tài)偏心
    動態(tài)偏心是存在變化的定轉(zhuǎn)子氣隙的現(xiàn)象，一般由軸承座或端蓋磨損引起。這是一個嚴(yán)重問題，它可迅速損壞軸承和軸承座，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)子摩擦定子。建議密切監(jiān)視這個狀態(tài)。在電流頻譜中它表現(xiàn)為條通過頻率工頻邊帶上的轉(zhuǎn)速邊帶。
    動態(tài)偏心= RB×RS±n FL±RS
2.2.6定子機械故障
    繞組松動損壞線圈的絕緣，侵蝕線圈導(dǎo)線的絕緣漆，導(dǎo)致電暈發(fā)生，從而破壞電動機絕緣。
    鐵芯損壞導(dǎo)致矽鋼片短路，引起局部渦流和發(fā)熱，從而損壞電動機絕緣。
2.2.7匝間短路
    匝間短路導(dǎo)致定子線圈過熱和電流不平衡，從而引起局部和不均衡發(fā)熱，降低出力并最終導(dǎo)致接地故障，電流頻譜可檢測匝間短路和匝間絕緣劣化。
2.2.8軸承故障
    軸承故障有一組獨特的故障頻率，據(jù)此可識別軸承問題。在電流頻譜中，這些故障頻率峰值的存在指示軸承故障（內(nèi)圈、外圈、滾動體或保持架），劣化的程度根據(jù)這些峰的幅值大小評估。
3、結(jié)論
    在生產(chǎn)現(xiàn)場不用停機就可以進行電動機測試，借助專家系統(tǒng)軟件基本實現(xiàn)了對電動機性能狀況的自動分析、診斷。由于電動機電流被任何引起負(fù)荷波動或沖擊的因素所調(diào)制，電流頻譜分析還可用于檢測被驅(qū)動設(shè)備故障問題，該項技術(shù)除了應(yīng)用于交流感應(yīng)電動機外，還可直接應(yīng)用于發(fā)電機、同步電動機、變頻驅(qū)動電動機和直流電動機。因此，電流頻譜分析技術(shù)的推廣運用必將大大提高設(shè)備的管理與維護水平。



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