一种检测异步电动机故障的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及故障检测技术领域，具体地说是一种检测异步电动机故障的方法及其 装置。
【背景技术】
[0002] 异步电动机由于具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等一系列优点，在 工农业、交通运输业、国防工业以及其它各行各业中应用非常广泛。由于异步电动机大量应 用，使用环境各异，负载性质也不尽相同，电机故障时有发生，特别是一些运行环境恶劣、负 载冲击性很大的场合中运行的异步电动机，故障率较高。异步电动机故障导致其性能恶化， 严重时会停止运行，影响生产过程。特别在目前高度自动化的生产环境下，电机故障带来的 经济损失远远高于其本身成本。为了保证电机及所驱动负载的可靠运行，及时检测出电机 故障对于提供维修指导意见与缩短维修时间具有重要意义。
[0003] 在异步电动机中，定子绕组短路、转子导条或端环断裂和气隙偏心是常见的故障 类型。针对这些故障，很多学者已做大量研究，但存在一些缺点，如下：
[0004] 1、仅是针对一种故障进行分析与检测，无法用一种方法同时检测多种故障类型； [0005] 2、最常用的方法是电流状态监测法，但有时电流检测信号比较微弱，且在检测气 隙偏心故障时受定子绕组极对数与转子导条数配合的影响，并不适用于所有结构的异步电 动机；
[0006] 3、振动检测法，易受外界环境干扰。
[0007] 任何电机故障都会引起气隙磁场的变化，且包含的信息更为丰富，因此可以通过 研究气隙磁场特性来检测故障状态。
【发明内容】
[0008] 本发明是为了克服现有技术存在的不足之处，一种检测异步电动机故障的方法及 其装置，以期能准确并快速判断出异步电动机的故障类型，从而保证异步电动机的正常运 行。
[0009] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0010] 本发明一种检测异步电动机故障的方法的特点是按如下步骤进行：
[0011] 步骤、根据异步电动机的定子齿的尺寸，利用漆包线绕制一个m匝检测线圈；
[0012] 步骤、将所述m匝检测线圈套在任意一定子齿上；
[0013] 步骤、将所述放置后的检测线圈的两个引线端从接线盒中引出，并用于对检测线 圈的电压信号进行测量与频谱分析；
[0014] 步骤、获得检测线圈两端的感应电压频谱图，并根据所述电压频谱图判断所述电 压信号是否存在相应的特征频率;若存在特征频率，则表示所述异步电动机存在故障;所述 故障包括：
[0015] 若所述特征频率满足式（1)时，则表示异步电动机(1)的故障类型为定子绕组短路 故障；
[0016]
(1)
[0017] 式（1)中，心为供电电源基波频率，s为转差率，P为异步电动机的极对数，η表示自 然数，k表示奇数；
[0018] 若所述特征频率满足式(2)时，则表示异步电动机的故障类型为转子断条或端环 断裂故障；
[0019]
(2)
[0020] 若所述特征频率满足式(3)时，则表示异步电动机的故障类型为偏心故障；
[0021]
(3)：
[0022] 式(3)中，nd = 0表示静态偏心;nd矣0表示动态偏心；
[0023] 若所述特征频率满足式（3)和式(4)时，则表示异步电动机的故障类型为偏心故 障；
[0024]
(4),
[0025] 本发明所述的检测异步电动机故障的方法的特点也在于，所述检测线圈（6)用于 近似测量自身所在位置处的电机气隙磁场时域信号，以所述电机磁场时域信号产生电压信 号。
[0026] 本发明一种检测异步电动机故障的装置，包括异步电动机，接线盒，信号测量与分 析单元和显示屏，其特点是，
[0027] 在所述异步电动机的任意一定子齿上套置一 m匝检测线圈；
[0028] 将所述放置后的检测线圈的两个引线端从接线盒中引出，并接入所述信号测量与 分析单元中；
[0029]利用所述信号测量与分析单元对检测线圈的电压信号进行测量与频谱分析，获得 检测线圈两端的感应电压频谱图；
[0030] 根据所述电压频谱图判断所述电压信号是否存在相应的特征频率;若存在特征频 率，则表示所述异步电动机存在故障;所述故障包括:定子绕组短路故障、转子断条或端环 断裂故障、偏心故障。
[0031] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0032] 1、本发明通过在异步电动机定子齿部放置检测线圈，利用其两端感应电压信号可 以同时检测定子绕组短路、转子导条或端环断裂、气隙偏心三种故障，拓展了一种方法仅检 测一种故障的范围，实用性与经济性大大提高；
[0033] 2、本发明检测线圈两端感应电压信号相应的故障特征频率更加显著，易于观测；
[0034] 3、本发明是通过间接监测气隙磁场来判断故障类型，信号不受外界环境干扰，所 获得的信息可靠准确；
[0035] 4、本发明属于在线式检测，避免了电机停机造成的损失；
[0036] 5、本发明在故障初期能够及时检测出是哪一类故障，这为维修提供指导并减少相 应的维修时间，及时地维修减小由于电机故障给生产过程带来的损失。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明整体检测装置示意图；
[0038] 图2是本发明检测线圈分布示意图；
[0039]图中标号：1异步电动机，2接线盒，3信号测量与分析单元，4显示屏，5定子，6检测 线圈；7定子齿。
【具体实施方式】
[0040]本实施例中采用具有鼠笼式转子结构的异步电动机1。铸铝转子，铜条、铜板转子 均可，只要满足鼠笼式结构即可。异步电动机1包括:转子、定子5和接线盒2。
[0041 ] -种检测异步电动机故障的方法是按如下步骤进行：
[0042] 步骤1、根据异步电动机1的定子齿7的尺寸，利用漆包线绕制一个m匝检测线圈6; 综合考虑测量精度与定子槽满率，确定线径与m大小;选用一定线径的漆包线，由于检测线 圈6两端断路，没有电流，仅有感应电压，考虑到槽满率，线径越小越好，但实际中，小线径的 漆包线在放置过程中容易拉断，因此根据实际情况选择合适的线径;利用Ansoft maxwell 有限元件软件，仿真模拟确定不同匝数下检测线