摘要：感應(yīng)電機在工業(yè)中扮演重要角色，它的可靠安全運行至關(guān)重要。由于感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)、濕度以及溫度的影響，感應(yīng)電機的故障時有發(fā)生。感應(yīng)電機在線故障診斷的基本步驟包括提取故障信號、提取故障特征信息以及故障狀態(tài)識別。首先在線提取故障信號，然后通過信號處理技術(shù)提取故障特征信息，最后通過算法確定故障類別。文章對當前的感應(yīng)電機在線故障診斷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行探討。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機；故障診斷

中圖分類號：tm346；tp277    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848( 2010)04-0068-05

  感應(yīng)電機故障診斷技術(shù)主要分為基于模型、基于信號分析兩種類型。基于模型的故障診斷方法需要精確的感應(yīng)電機模型，但對非線性、強耦合、多變量的感應(yīng)電機來說，建立精確的數(shù)學(xué)模型并非易事，而且在運行中，感應(yīng)電機的很多物理量都會發(fā)生一定的變化。基于信號分析的故障診斷方法是通過一定的信號處理技術(shù)從信號中提出故障特征，然后通過模式識別來判斷是否存在故障、故障類型和故障嚴重程度。本文對基于信號分析的感應(yīng)電機故障診斷理論和方法的研究現(xiàn)狀、存在問題以及未來發(fā)展趨勢進行敘述。

  感應(yīng)電機故障根據(jù)電機的主要組成部分分為：定子部分故障，轉(zhuǎn)子部分故障，軸承故障和氣隙偏心等其他故障。

  軸承是感應(yīng)電機最容易發(fā)生故障的部分，占感應(yīng)電機故障總數(shù)的百分之41。感應(yīng)電機軸承故障主要是由于過載、潤滑不良、安裝不正、軸電流以及異物進入等原因引起的軸承磨損，表面剝落、腐蝕甚至碎裂等。軸承故障能在機械振動信號和其他傳感器信號（如電流）中產(chǎn)生特征頻率部分，對這些信號進行分析能確定軸承故障。

  幾乎百分之40的感應(yīng)電機故障都屬于定子故障，主要是由線圈中相鄰繞組間絕緣故障引起，即匝間短路。由此產(chǎn)生的感應(yīng)電流導(dǎo)致過熱和氣隙磁場不平衡。如果不及時檢測，局部過熱將導(dǎo)致更大的定子絕緣損害，甚至造成災(zāi)難。

    大約有10 010的感應(yīng)電機故障屬于轉(zhuǎn)子故障。一般的電機機械故障為轉(zhuǎn)子斷條或端環(huán)斷裂，這些將使電機在運行過程中發(fā)熱，使導(dǎo)條和端環(huán)受到循環(huán)熱應(yīng)力和變形，導(dǎo)致故障進一步擴大。轉(zhuǎn)子偏心將在定子中產(chǎn)生不均衡的氣隙，引起軸承故障和機械故障。

    電機是高度對稱的，各種形式的故障都影響他的對稱性。這導(dǎo)致定子、轉(zhuǎn)子之間的磁通產(chǎn)生相應(yīng)的改變，從而改變定子電流、電壓、磁場和機械振動。通過對這些信號的分析，能對感應(yīng)電機的健康狀態(tài)進行分析并判斷故障的嚴重程度（如表1）。如通過電流信號能識別感應(yīng)電機所有故障，振動信號分析能識別轉(zhuǎn)子故障、軸承以及氣隙偏心等故障，而軸磁通則能識別除軸承意外的其他故障，與之相反，潤滑油則只能識別軸承故障。

  

  檢測機械振動信號是一種傳統(tǒng)的技術(shù)，在機械故障診斷方面有著廣泛的應(yīng)用。通常在旋軸上安裝一個壓電傳感器，由于其產(chǎn)生的電壓信號正比于加速度，因此它能很好地反應(yīng)旋轉(zhuǎn)機械的振動信息。但加速度傳感器存在價格昂貴、安裝不便以及可靠性較差的缺點。定子電流信號是另一種常用的分析信號，通常用霍爾電流探測針來測量，相對機械振動信號，它具有安裝簡單、價格便宜、非侵入式以及與電機控制系統(tǒng)共享電流信號的特點，已成為感應(yīng)電機故障診斷信號分析的熱點。此外，電磁轉(zhuǎn)矩、park矢量、軸向磁通、潤滑油以及溫度等物坦量，也可用于故障診斷[3-4]。

    信號處理技術(shù)就是處理檢測到的信號，以產(chǎn)生和呈現(xiàn)故障和不明故障相關(guān)的特征值或參數(shù)（如與故障相關(guān)的頻率組成部分）。

    常用的時域特征提取方法，如時間序列模型法，它通過對信號進行分析，建立它的時間序列模型，模型的參數(shù)既能反映系統(tǒng)固有的特性，又反映系統(tǒng)在外界作用下的輸出特性。其中常見的