基于小波包分析的電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障診斷研究

1.引言

當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障時(shí)，在其定子電流中將會(huì)出現(xiàn)和頻率的附加電流分量（s為轉(zhuǎn)差率，為供電頻率）。但是分量的絕對(duì)幅值很小，若直接作傅里葉頻譜分析時(shí)，由于柵欄效應(yīng)分量的泄漏有可能淹沒頻率分量。自適應(yīng)濾波和希爾伯特變換法這兩種方法可以有效的解決檢測(cè)頻率分量困難的問題，是目前最具代表性的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條在線檢測(cè)方法。但是這兩種方法只適用于電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)平穩(wěn)負(fù)荷的運(yùn)行工況。當(dāng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)無法取得令人滿意的結(jié)果，對(duì)故障診斷的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。小波包分析不僅對(duì)信號(hào)的低頻部分進(jìn)行分解，同時(shí)也對(duì)高頻部分進(jìn)行分解，自適應(yīng)的確定信號(hào)在不同頻段的分辨率，在故障診斷中比小波分析更精細(xì)。本文嘗試用小波包分析研究電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障診斷問題。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

下面針對(duì)正常、轉(zhuǎn)子斷條的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)電機(jī)的電流信號(hào)進(jìn)行采集和分析研究。三相異步鼠籠電動(dòng)機(jī)額定功率3KW，額定轉(zhuǎn)速1430轉(zhuǎn)/分。

在轉(zhuǎn)差率s=5.6%，采樣頻率為=1000Hz，采樣點(diǎn)數(shù)的情況下采用虛擬儀器對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行采集。圖1為異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)定子電流信號(hào)及其頻譜，圖2為異步電動(dòng)機(jī)鼠籠斷條一根的情況下定子電流信號(hào)及頻譜圖。

從圖1、2中可知，在相同負(fù)載情況下，很難從頻譜圖上判斷電機(jī)斷條故障特征，僅僅能看見微小的變化。

從表1中可以看出，故障狀態(tài)和正常狀態(tài)下，數(shù)值沒有明顯的變化，因此，很難從這些特征參數(shù)提取故障信息。

3.實(shí)驗(yàn)分析

下面采用小波包變換對(duì)電機(jī)電流信號(hào)進(jìn)行分析，并在最優(yōu)小波包基下提取各節(jié)點(diǎn)的小波包分解系數(shù)。分析對(duì)比各節(jié)點(diǎn)小波包分解系數(shù)的變化。

根據(jù)小波包分解頻帶劃分特性，根據(jù)轉(zhuǎn)子故障特征頻率（44.4HZ，55.6HZ）,可將電流信號(hào)進(jìn)行5層小波包分解，小波基函數(shù)選擇sym4。