诊断交流电机的电气故障

1. 简介：电气故障作为振动源

尽管 振动分析 通常与机械故障有关，例如 不平衡 和 轴承缺陷，它也是检测交流感应电机内部故障的强大工具。电气故障会产生脉动磁力，导致电机定子和转子振动。这些振动通过电机框架传递，可以通过 加速度计.

诊断电气故障的关键是寻找与电线频率（50 或 60 Hz）和电机极数相关的频率的特定模式。

2.定子故障

定子问题，例如铁芯松动、线圈松动或叠片短路，都可能导致定子偏心或变形，从而导致磁场不均匀。

• 振动特征： 定子故障的主要指标是 2 倍线路频率 (2xFL)对于 60 Hz 电机，该频率为 120 Hz（7200 CPM）。对于 50 Hz 电机，该频率为 100 Hz（6000 CPM）。
• 特征： 该2xFL峰值通常振幅非常稳定，对电机负载不敏感。振动通常在定子安装脚方向上达到最大值。

3.转子故障（转子条断裂）

转子条开裂或断裂是交流感应电机常见的故障模式。转子条断裂会扰乱转子中的电流，导致局部发热和脉动扭矩。

• 振动特征： 转子条问题的典型症状是 极点通频（FP）边带 周围 运行速度（1X） 峰值及其谐波。
• 极点通频（FP）： 这是转子“滑过”定子旋转磁场的速率。其计算公式如下： FP = 极数 × 转差频率转差频率是磁场同步转速与转子实际运转转速之差。
• 特征： 寻找一个带有两个清晰边带的1X峰值，一个位于(1X + FP)，另一个位于(1X – FP)。随着转子损坏的加剧，您可能还会在2X和3X谐波附近看到边带。与定子问题不同，这种特征对负载高度敏感。边带的幅度会随着电机负载的增加而增大，并且在空载条件下可能完全消失。

4.偏心气隙

气隙是转子和定子之间的微小间隙。如果该间隙不均匀分布，就会产生不平衡的磁拉力，迫使转子振动。

• 静态偏心率： 转子位于轴承中心，但定子铁芯不圆。气隙最窄处固定在空间中。
• 动态偏心率： 转子本身不是圆形的，因此气隙的最窄点会随转子一起旋转。
• 振动特征： 两种类型的偏心都会在2倍线频率（2xFL）峰值附近产生极点通过频率（FP）边带。在严重的情况下，您可能会在2xFL±FP处看到复杂的边带图案，并且在运行速度谐波附近也会出现边带。

5. 确认和最佳实践

• 高分辨率光谱： 诊断电气故障需要高分辨率 FFT 频谱 将运行速度谐波与线路频率谐波及其边带明确分开。
• 负载至关重要： 对于转子条问题，电机必须承受很大的负载（通常>75%）才能看到缺陷。
• 使用其他技术进行确认： 可以使用其他技术（如电机电流分析 (MCA) 或红外热成像）来确认电气故障，这些技术可以检测由转子条断裂或叠片短路引起的局部加热。

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