电机转子绕组匝间短路故障诊断研究.pdf

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1、第３２卷第４期河北科技大学学报Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．４２０１１年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ．２０１１文章编号：１００８－１５４２（２０１１）０４－０３３８－０４电机转子绕组匝间短路故障诊断研究孙袆１，庄炜玮２，霍凤鸣１，张志猛１，李宣义１（１．河北省电力研究院，河北石家庄０５００２２；２．河北科技大学科研处，河北石家庄０５００１８）摘要：分析了探测线圈检测电机转子绕组匝间短路故障的机理，构建故障诊断系

2、统。以ＷＴＭＭ为基础，对信号进行分析并计算波峰特征的Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数。以ＭＡＴＬＡＢ为后台对信号进行仿真，以Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数α的方差为定标，得出发生匝间短路故障的位置和故障程度。实验表明，通过Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数来判断故障发生及其故障程度是一种可靠易行的办法。关键词：匝间短路；Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数；故障诊断中图分类号：ＴＭ７６文献标志码：ＡＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓｔｕｄｙｏｎｔｕｒｎ－ｔｏ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｒｏｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇ１，ＺＨＵＡＮＧＷｅｉ－ｗｅｉ２，ＨＵＯＦｅｎｇ－ｍｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｍｅｎｇ１，ＬＩＸｕａｎ－ｙｉ

3、１ＳＵＮＹｉ（１．ＨｅｂｅｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＨｅｂｅｉ０５００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＨｅｂｅｉ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｘｐｌｏｒｉｎｇｃｏｉｌｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｕｒｎ－ｔｏ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｏｆｒｏｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇ，ｆａｕｌｔｄｉａｇ

4、ｎｏｓｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＷＴＭＭ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅＬｉｐｓｃｈｉｔｚｉｎｄｅｘｏｆｗａｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｃａｌｃｕ－ｌａｔｅｄ．ＷｉｔｈＭＡＴＬＡＢａｓｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｉｇｎａｌｓａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｎｃｅｏｆＬｉｐｓｃｈｉｔｚｉｎｄｅｘａｓｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆａｕｌｔｌｏ－ｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｔｕｒｎ－ｔｏ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａ

5、ｔｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｆａｕｌｔａｎｄｔｈｅｆａｕｌｔｄｅｇｒｅｅｂｙｍｅａｎｓｏｆＬｉｐｓｃｈｉｔｚｉｎｄｅｘｉｓｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｅａｓｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｎ－ｔｏ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ；Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚｅｘｐｏｎｅｎｔ；ｆａｕｌｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ利用探测线圈采集电机转子气隙电动势检测电机转子绕组线圈是否发生匝间短路故障，其原理是在定转子气隙中安装微分探测线圈，由电势波形反映电机气隙磁通密度的变化，即磁通变化引起电机转子各槽之间槽漏磁通在感应线圈中感应的电动势发生的变化，来确定匝间短路是否发生。在微分探测线圈的基础上，构建故障检测系

6、统，利用Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数对采集到的信号进行分析，得到探测信号的突变点，从而确定故障位置。１电机转子绕组匝间短路状态下磁动势分析［１］假设线圈内有一匝出现短路，这种情况下近似考虑转子励磁电流发生微小的变化。发生匝间短路之后短路部分的等效磁动势反向作用在有短路的磁极主磁场的正常磁动势上，所以认为短路匝中流过一个与正常情况下相反的励磁电流－Ｉｆ，即有ΔＦ′ｆ＝－ＩｆΔωｆ＝－Ｉｆ（因为假设为一匝发生短路，所以Δωｆ＝１）。短γπ路情况下短路线匝产生的磁动势分布如图１所示，图中β＝表示槽间角。２ｎ收稿日期：２０１１－０２－２５；修回日期：２０１１－０４－１６；责任编辑：李穆

7、作者简介：孙袆（１９８３－），女，河北石家庄人，工程师，博士，主要从事高压电器方面的研究。第４期孙袆等电机转子绕组匝间短路故障诊断研究３３９图１短路情况下短路匝磁动势分布Ｆｉｇ．１Ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｅｄｔｕｒｎ由图１可知，对于短路匝有如下关系：πγπ（π－γπ＋２β）；烄ωｔ∈［－π～－＋－β］，ΔＦ′ｆ＝Ｉｆ２２２ππγππγπ（π＋γπ－２β）；（１）烅ωｔ∈［－＋－β～－＋β］，ΔＦ′ｆ＝Ｉｆ２２２２２ππγπ（π－γπ＋２β）。ωｔ∈［－＋β～π］，ΔＦ