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基于DSP的异步电动机故障诊断及保护装置的设计与研发 导 师： 陈霞 答辩人：席新博 专 业：控制理论与控制工程 班 级：硕研10-15 山东科技大学信电学院控制理论与控制工程专业2013届毕业设计（论文） 2009-5-30 论文框架 2009-5-30 1.绪论 2.异步电动机故障分析 3.人工神经网络 4.基于神经网络的异步电动机故障诊断系统 5.基于DSP的异步电动机故障诊断和保护系统的设计 1. 论文研究意义与目的 随着现代工业的发展、经济技术和工业设备制造水平的日益提高，异步电动机在工业生产过程中的得到了广泛的应用。异步电动机作为生产中的传动设备，因其具有结构简单，性价比高，可靠性高，耐用坚固，维修方便等优点被广泛应用于工业生产，矿业开采和日常生活。 针对各种常见的异步电动机故障，长期以来主要采取继电保护措施[3]，主要是因为继电保护技术成熟可靠，但随着技术的发展这种保护方式已无法满足信息融合的需要。目前在线诊断是一种新型的检测电动机故障和保护的方法，因其有良好的实时性，非常有利于及早发现电动机的早期故障。由于电动机故障特征的复杂性和非线性，仅仅靠一种理论和方法是不能实现及时，准确的故障诊断，所以多种方法的结合更能有效的准确判断电动机故障。 2.电动机故障检测方法和电动机设备保护理论 电动机故障检测方法： 电动机设备保护理论： 1．温度检测法 1．电流幅值相比较的保护理论 2．在线放电检测法 2．对称分量法的保护理论 3．定子电流检测法 3．信号处理法的保护理论 4．振动检测法 5．磁通检测法 6．绝缘检测法 3.异步电动机故障分析 1.对称故障包括对称短路，堵转，过载等等，其最主要的特征为三相电流电压基本对称，但是电流幅值增大，电流增大引起的热效应对电动机造成的损害巨大。 2.不对称故障包括三相不平衡，匝间短路，相间短路，断相等等，这是一类很常见的故障，这类电动机故障的特征是定子电流会出现零序电流和负序电流。出现不对称的三相电流，由于电流中出现了负序电流，相应的会产生负序旋转磁场，随着感应的转子电流频率增加，集肤效应明显增强，转子电阻增大，电机损耗增加，这就是负序电流效应 4.对称分量法 对称分量法最初在二十一世纪初由Charles L、Fortescue提出的，主要是用于分析电动机不平衡运行状态。 用正序分量、负序分量和零序分量就可以代替一个三相系统，正序A, B, C 三个分量的相序，相位差前者依次超前后者120°；负序A，B， C 三个分量的相序，相位差前者依次滞后后者120°；零序A， B，C 三个分量大小相同且相位差为零。 对电动机的定子电流用称分量法分析，首先确定故障类型，也就是对称还是不对称故障。确定电动机非正常运行时的故障，电动机定子电流会发生相应的变化 对称故障： 过载 堵转 短路 1-6I 6-8I 8-12I I代表电动机额定电流 非对称故障： 断相 接地 负序电流 零序电流 根据电流幅值变化可以判断出对称故障，根据三相不平衡、负序电流和零序电流可以判断出非对称故障。异步电动机的各种故障都因其故障类型不同而带有不同的故障特征。尽管可以经过零序、负序、过电流三种不同分布的组合与电动机各类故障直接有较好的一一对应关系而实现对电动机的保护，但是对于匝间短路故障，当发生匝间短路故障时，早期的故障程度较轻，对电动机的运行影响比较小，这时的故障很难发现，基本觉察不到，电动机仍然可以运行，但是当故障发展到一定程度后，最后将导致单相接地或者相间短路故障。因此利用常规的和对称分量法将很难在第一时间检测出定子绕组匝间短路故障 电动机正常运行时 一匝短路故障 两咋短路故障 5小波分析 本文引进小波分析的原因就是对于异步电动机在发生故障时，对于不容易早期发现的故障，在时域分析无法确定故障类型的情况下，必须将故障信号做进一步的分析，将其分解到频域里加以更准确的判定的情况下而引进的。尤其是对于定子匝间短路故障，在电动机发生该故障时，早期是非常难发现的，等到故障达到一定程