电机故障的原因、特征

1）定子绕组故障产生原因及特征

定子绕组故障可由长期过负荷、恶劣的环境条件、不正常的电压等级和电源频率、振动超标、冷却性能变差以及服务时间过长等因素引起。匝间短路是最常见的故障形式，如不能尽早发现，可能导致接地、相间短路等严重故障的发生。 当定子绕组出现匝间短路故障时，三相绕组平衡被破坏，会出现负序电流分量和负序阻抗，同时会导致振动加剧。

2）转子导条和端环断裂产生原因及特征

鼠笼式异步电动机的转子绕组由导条和端环组成，最常见的故障是断条和端环断裂。诱发原因主要有：设计制造不合理、频繁起停、交变负载使导条和端环因冷热循环而疲劳断裂、电压波动易造成电流过大而过热等。 轻微的故障难以观察到，当故障严重时会引起振动及噪声增大、电流波动。

3）气隙偏心的原因及特征

气隙偏心有两种类型，一种是静态偏心，它是由定子内径的椭圆度或装配不良引起的，其偏心的位置在空间是固定的，不随转子旋转而改变位置。另一种是动态偏心，是由转轴弯曲、轴颈椭圆、机械共振、轴承磨损等原因引起，其偏心在空间是变化的。2100433B

国内外对此做了大量的工作，文献[9] 统计了 1999 年前二十多年时间内在国外重要期刊和会议上发表的该方向论文和著作，数量达 365 篇（部）之多，充分说明国内外同行对此的重视程度。

文献[10 ]对石油化工行业的 2596 台 10kw 以上的鼠笼式异步电动机进行了详细的调查和统计，系统地总结出了故障与电机容量、电压等级、运行速度、继电保护方式、防护形式、运行方式等十来个因素之间的关系。统计表明：鼠笼式异步电动机的常见故障包括定子绕组故障（占 12.89%）、轴承故障（41.77%）、转子导条和端环故障（7.64%）、转轴或连轴器故障（4.3%）以及其他各种故障。结果与文献[11] 发表数据基本吻合。

设备故障诊断技术始于上世纪 50-60 年代，随着计算机技术、传感器技术、信息技术的飞速发展，加之企业对设备进行状态检修的呼声越来越高，该领域取得了长足的发展，已形成为一门新兴的学科，称为“技术诊断学 [1]-[8]（Technical Diagnostics）或“工程诊断学”(Engineering Diagnostics)。

设备状态是指设备运行的工况，由设备运行过程中的各种性能参数以及设备运行过程中产生的二次效应参数和产品质量指标参数来描述。设备状态的类型包括：正常、异常和故障三种。设备状态监测是通过测定以上参数，并进行分析处理，根据分析处理结果判定设备状态。对设备进行定期或连续监测，包括采用各种测试、分析判别方法，结合设备的历史状况和运行条件，弄清设备的客观状态，获取设备性能发展的趋势规律，为设备的性能评价、合理使用、安全运行、故障诊断及设备自动控制打下基础。

故障诊断方法可分为：

1）基于数学模型的方法

此类方法又可分为基于输入输出和信号处理的方法、基于状态估计的方法、基于过程参数估计的方法等

2）基于人工智能的方法

此类方法也可分为：基于专家系统的方法（含基于浅知识的方法、基于深知识的方法和基于深浅知识的混合方法）、 基于人工神经网络的方法、基于模糊数学的方法、基于模糊神经网络的方法、基于遗传算法的方法、基于故障树的方法等。

前言

第1章 绪论

1.1 设备状态监测与故障诊断

1.1.1 设备状态监测

1.1.2 设备诊断技术

1.1.3 设备状态维修

1.2 电机状态监测与故障诊断

1.2.1 电机故障

1.2.2 电机故障的分析方法

1.2.3 电动机状态监测与故障诊断

1.2.4 发电机状态监测与故障诊断

第1篇 交流电机故障的分析方法

第2章 异步电机绕组故障的稳态分析方法

2.1　概述

2.2　多回路分析的回路电气参数计算

2.3　谐波对电感参数计算的影响

2.4　异步电动机回路方程及稳态分析方法

2.5　定子绕组匝间短路故障的仿真与实验分析

2.6　转子绕组故障的特征量分析

2.7　转子断条故障分析

2.8　转子端环断裂的分析

2.9　转子绕组故障对电机转矩、转速的影响

2.10　负载状态的影响

第3章 异步电机绕组故障的暂态分析方法

3.1　概述

3.2　电机内部故障的暂态分析模型

3.3　电机转子绕组故障对起动电源时域波形的影响

3.4　转子绕组故障与电机起动时间、起动转矩及转子电流的关系

3.5　阴抗中的谐波对电机故障暂态分析的影响

第4章 同步电机绕组故障的分析方法

第2篇 电机状态监测与故障诊断的理论及方法

第5章 状态监测与故障诊断中的数据采集

第6章 状态监测与故障诊断系统常用的传感器

第7章 故障诊断中的信号处理技术

第8章 诊断理论与智能诊断方法

第9章 电机寿命预测技术

第3篇 电机故障诊断应用技术与实例

第10章 电机温度与红外诊断技术

第11章 电机绝缘监测与诊断

第12章 电机振动的监测与诊断

第13章 电机噪声的测量与诊断

第14章 电机轴承的故障诊断

第15章 电动机的监测与诊断技术

第16章 发电机故障诊断技术 2100433B

《机械设备状态监测与故障诊断》共十三章，主要内容分为：①诊断基础知识，包括测试系统特性，故障探测传感器、中间变换装置、显示记录装置以及信号分析与处理。②机械设备的振动及噪声监测与故障诊断。③其他诊断技术，包括润滑油磨粒检测、温度监测、超声波和射线探伤及声发射技术。

《机械设备状态监测与故障诊断》对机械设备状态监测与故障诊断作了较全面的介绍。在编写中注重理论联系实际，使内容通俗易懂，并收集了一定的诊断实例，还考虑了适合中等专科层次的教学特点。

本书从提高电机运行可靠性、降低维修费用的原则出发，本着理论性与实用性相结合的原则，全面系统地分析了电机状态监测与故障诊断的基本原理和实际应用知识。

全书分为3篇共16章，第1篇主要讨论了交流电机故障的分析方法。第2篇主要分析了电机状态监测与故障诊断的理论与方法，分别从状态监测与故障诊断中的数据采集、传感器、信号处理、诊断理论与方法、电机寿命预测等方面展开，其主要内容也适用于其他电气设备的状态监测与故障诊断。第3篇主要介绍了电机故障诊断的应用技术与实例 ，分别从温度与红外诊断技术、绝缘监测与诊断技术、振动监测与诊断技术、噪声监测与诊断技术、轴承监测与诊断技术等方面，对电机故障监测与诊断进行了论述。并且用大量的篇幅详细地介绍了电机状态监测与故障诊断的各种新技术、新方法，总体上反映了当前国内外电机故障诊断的技术水平，具有很好的实用价值。

本书适用于从事电机及其他电气设备状态监测故障诊断的工程技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生及教师作教学参考用书。