感应电机轴承故障的径轴向磁场特征研究

【摘要】感应电机因简单的制造工艺和良好的工作性能而广泛应用于国民生产的各个领域。据统计,轴承故障约占感应电机故障的41%。因此对轴承故障的安全检测有着举足轻重的意义。本论文对感应电机轴承故障状况下的径轴向磁场特征进行研究。首先,研究了理想感应电机轴承故障时的磁场特征、电机动静态偏心时的磁场特征和在考虑电机偏心时轴承故障的磁场特征。三种情况都将导致电机气隙长度的改变,气隙长度的改变使电机导磁系数改变,利用磁动势和导磁系数的乘积求得电机磁场变化,从而得出了三种情况下的磁场特征频率。同理,研究了理想感应电机轴承故障时轴向磁场特征和在考虑电机偏心时轴承故障的轴向磁场特征。其次,由于导磁系数与电机电感密切相关,轴承故障导致电机导磁系数的变化必然使得电机电感发生变化。因此用多回路法对单个线圈的电感以及三相感应电机的电感进行了理论推导,得出了理想感应电机轴承故障时电感的周期性变化表达式、电机动静态偏心时电感的周期性变化表达式和在考虑电机偏心时轴承故障的电感的周期性变化表达式,并根据实验室实际电机参数计算了具体的电感值。然后,在Matlab/Simulink中搭建感应电机轴承故障的仿真模型,通过改变电感参数,分别仿真了理想电机轴承故障的情况、电机动静态偏心的情况以及考虑实际电机偏心时轴承故障的情况。经过仿真得到定子电流数据,再用Welch法对定子电流进行频谱分析,得出定子电流中的特征频率与理论推导相一致。最后,搭建了感应电机轴承故障检测平台,对感应电机轴承故障时的定子电流信号进行采集,通过用Welch法对采集的定子电流进行频谱分析,得出定子电流中的特征频率与理论推导和仿真研究基本一致,验证了理论推导和仿真研究的正确性。
【作者】罗佳佳；
【导师】邱赤东；
【作者基本信息】大连海事大学，电气工程，2014，硕士
【关键词】感应电机；轴承；故障；径轴向磁场；

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