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基于小波分析的电机故障信号诊断研究

作　者: 刘蕾蕾
导　师: 张春喜
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电机故障 转子断条 转子偏心 小波分析 小波包分析
分类号: TM307
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


电机是现代社会生产中应用最广泛的一种驱动机械,各国研究人员已经对其故障检测问题作了许多研究。本文在前人研究的基础上对感应电机常见故障的类型和诊断方法进行了总结,并研究了一套电机故障信号诊断方法。常见的电机故障有定转子绕组匝间短路、相间短路和绕组接地、转子断条和端环断裂、转子偏心等。常见的故障诊断方法主要有基于参数估计法和基于信号分析法两种。基于信号分析法有定子电流检测法、感应电压检测法、转矩谐波检测法、轴向磁通和轴向振动检测法、转速检测法和模式分类法,其中定子电流检测法采用最为普遍。故障检测技术中,关键的问题为故障特征信号的分析及故障信号的提取,它直接关系到故障诊断的准确性和故障早期预报的可靠性。小波分析和小波包分析方法具有良好的时频局部性,能够将信号在任意频段进行划分,比基于傅立叶变换的分析方法能够更有效的提取故障特征,尤其是提取微弱故障特征。本文采用了小波和小波包分析,并详细论述了小波分析理论。本文应用小波包分析了实验采集的转子断条和偏心故障数据,研究得出了提取转子断条和偏心故障特征频率、识别电机负载波动和识别转子断条故障发生时刻的小波分析方法。仿真及试验结果表明这些方法是准确可行的。本系统通过对两台电机的模拟故障进行了在线诊断,试验结果与现实情况基本相符。并且得出电机转子断条故障时,当电机在相同的故障程度下,特征频率值随着负载的增加而提高;在同一负载下,特征频率值随着故障程度的增加而增加,电机转速会随着故障程度的增加而减小的规律。电机偏心故障时,当电机在相同负载下,特征频率点上电流的幅值随着偏心程度的提高而增加;在同一偏心率下,特征频率点上电流的幅值随着负载的增加而提高。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 故障监测与诊断技术简介  10
  1.2 电机故障诊断研究概况及发展方向  10-13
    1.2.1 研究概况  10-12
    1.2.2 发展方向  12-13
  1.3 常见电机故障类型和常用诊断方法  13-14
    1.3.1 常见电机故障类型  13
    1.3.2 常用故障诊断方法  13-14
  1.4 研究的主要内容  14-15
第2章 小波分析和小波包分析原理  15-24
  2.1 小波分析理论的产生  15-16
  2.2 连续小波变换理论  16-19
    2.2.1 小波函数的特点  16-17
    2.2.2 连续小波函数  17-18
    2.2.3 连续小波变换的概念  18-19
  2.3 离散小波变换理论  19-20
  2.4 小波包分析理论  20-23
    2.4.1 小波包的概念  20-21
    2.4.2 小波包的子空间分解  21-22
    2.4.3 小波包的分解与重建  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 小波包分析检测转子断条故障信号  24-38
  3.1 转子断条故障诊断原理  24-26
  3.2 应用小波包分析转子断条故障信号  26-29
    3.2.1 小波包基的选择  26-27
    3.2.2 应用小波包分析断条电流仿真信号  27-29
  3.3 小波包结合FFT 分析断条电流仿真信号  29-30
  3.4 应用小波包分析检测负载波动信号  30-34
    3.4.1 检测负载波动信号的方法  30-33
    3.4.2 同时检测负载波动和断条的方法  33-34
  3.5 应用小波分析检测转子断条发生时刻  34
  3.6 应用小波包分析实测断条故障信号  34-37
  3.7 本章小结  37-38
第4章 小波包分析用于检测转子偏心故障  38-47
  4.1 电机转子偏心故障的检测原理  38-42
    4.1.1 直接检测法诊断原理  38-40
    4.1.2 模式分类法诊断原理  40-42
  4.2 应用小波包检测偏心故障的方法  42-46
    4.2.1 傅立叶变换检测偏心故障特征频率  42-44
    4.2.2 小波包分析检测偏心故障特征频率  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章 试验结果  47-53
  5.1 诊断系统的试验框图  47
  5.2 实验现象  47-48
    5.2.1 转子断条试验现象  47-48
    5.2.2 转子偏心试验现象  48
  5.3 实验数据分析  48-51
    5.3.1 转子断条试验数据分析  48-49
    5.3.2 转子偏心实验数据分析  49-51
  5.4 本章小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 一般性问题 > 电机维护与检修
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