摘要：感應電機在工業中扮演重要角色，它的可靠安全運行至關重要。由于感應電機結構、濕度以及溫度的影響，感應電機的故障時有發生。感應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識別。首先在線提取故障信號，然后通過信號處理技術提取故障特征信息，最后通過算法確定故障類別。文章對當前的感應電機在線故障診斷的研究現狀和發展趨勢進行探討。

關鍵詞：感應電機；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

  感應電機故障診斷技術主要分為基于模型、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電機模型，但對非線性、強耦合、多變量的感應電機來說，建立精確的數學模型并非易事，而且在運行中，感應電機的很多物理量都會發生一定的變化。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電機故障診斷理論和方法的研究現狀、存在問題以及未來發展趨勢進行敘述。

  感應電機故障根據電機的主要組成部分分為：定子部分故障，轉子部分故障，軸承故障和氣隙偏心等其他故障。

  軸承是感應電機最容易發生故障的部分，占感應電機故障總數的百分之41。感應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。由此產生的感應電流導致過熱和氣隙磁場不平衡。如果不及時檢測，局部過熱將導致更大的定子絕緣損害，甚至造成災難。

    大約有10 010的感應電機故障屬于轉子故障。一般的電機機械故障為轉子斷條或端環斷裂，這些將使電機在運行過程中發熱，使導條和端環受到循環熱應力和變形，導致故障進一步擴大。轉子偏心將在定子中產生不均衡的氣隙，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。這導致定子、轉子之間的磁通產生相應的改變，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，能對感應電機的健康狀態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電機所有故障，振動信號分析能識別轉子故障、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的技術，在機械故障診斷方面有著廣泛的應用。通常在旋軸上安裝一個壓電傳感器，由于其產生的電壓信號正比于加速度，因此它能很好地反應旋轉機械的振動信息。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共享電流信號的特點，已成為感應電機故障診斷信號分析的熱點。此外，電磁轉矩、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]。

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

    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，模型的參數既能反映系統固有的特性，又反映系統在外界作用下的輸出特性。其中常見的