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电机电流瞬时频率极坐标视图及其在RV齿轮箱故障诊断中的应用
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作者 徐凯 伍星 +1 位作者 王东晓 柳小勤 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1326-1334,共9页
电机电流监测系统凭借非侵入式、成本低的优势受到了广泛关注,但常用的电流频谱分析容易受到固有谐波以及安装误差的影响,并且高幅值基频会弱化故障特征。为了揭示齿轮故障导致的啮合刚度降低对电机电流频率调制的影响规律,建立了包含... 电机电流监测系统凭借非侵入式、成本低的优势受到了广泛关注,但常用的电流频谱分析容易受到固有谐波以及安装误差的影响,并且高幅值基频会弱化故障特征。为了揭示齿轮故障导致的啮合刚度降低对电机电流频率调制的影响规律,建立了包含故障齿轮啮合刚度的电机电流模型,并推导了瞬时频率表达式。针对传统时频分析方法瞬时频率估计精度低的缺点,提出了基于高阶同步压缩变换(HSST)的瞬时频率极坐标视图方法,用来提取齿轮故障特征。该方法通过检测与故障齿啮合周期同步的频率调制特征来直观地展示齿轮箱故障,避免了固有谐波和基频的干扰,具有齿轮故障特征的唯一性。通过对RV齿轮箱实验台的电机电流信号分析,验证了所提出电机电流模型与故障特征分布规律的准确性,以及基于HSST的瞬时频率极坐标视图的齿轮箱故障诊断方法的有效性。 展开更多
关键词 故障诊断 RV齿轮箱 电机电流分析 高阶同步压缩变换 啮合刚度 瞬时频率极坐标视图
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基于电机电流的高压断路器弹簧操作机构的LM-BP故障诊断算法 被引量:1
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作者 赵莉华 冀一玮 +4 位作者 吴月峥 吴迅 宁文军 黄小龙 任俊文 《电测与仪表》 北大核心 2024年第9期48-55,84,共9页
BP(back propagation)神经网络由于具有线性映射能力强及自适应能力强等优点,常被用于高压断路器弹簧操作机构的故障诊断中,但易陷入局部最小点限制了网络的收敛速度和分类精确度。文中提出了一种基于L-M算法优化BP神经网络的高压断路... BP(back propagation)神经网络由于具有线性映射能力强及自适应能力强等优点,常被用于高压断路器弹簧操作机构的故障诊断中,但易陷入局部最小点限制了网络的收敛速度和分类精确度。文中提出了一种基于L-M算法优化BP神经网络的高压断路器操作机构故障诊断方法,分析了神经网络的数学模型及映射关系,运用L-M算法对传统BP网络进行优化,解决了传统BP神经网络梯度下降法存在局部最小化、易产生平坦区等问题,有效地提高了算法的训练速度,同时提高了分类的精确度。诊断结果表明:L-M算法优化后的BP神经网络能有效地实现高压断路器操作机构故障诊断。文中研究内容对高压断路器操作机构故障诊断提供了思路与方法,对提高高压断路器安全可靠性具有重要意义。 展开更多
关键词 高压断路器 弹簧操作机构 分合闸电机电流特性 故障诊断 BP神经网络
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基于电机电流数据的转台机械谐振检测方法 被引量:3
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作者 冯睿哲 马雅琼 闫斌斌 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第8期1472-1479,共8页
转台作为航空航天领域关键测试设备,在测试试验时可能出现谐振,造成测试过程的中断及不必要损失。针对传统转台谐振检测方法存在的依赖工程经验、易受控制信号干扰以及准确性不足等问题,提出了一种基于电机电流数据的转台机械谐振检测... 转台作为航空航天领域关键测试设备,在测试试验时可能出现谐振,造成测试过程的中断及不必要损失。针对传统转台谐振检测方法存在的依赖工程经验、易受控制信号干扰以及准确性不足等问题,提出了一种基于电机电流数据的转台机械谐振检测方法。首先,对三轴立式转台运行数据进行了分析,研究了转台运行数据的幅频特性,选用了受控制信号干扰小,且谐振特征更显著的电机电流信号作为检测对象;然后,构建了一个基于卷积神经网络(CNN)的转台谐振检测方法,设计了CNN结构与参数,进行了网络训练和学习;最终,利用不同工作模式下的转台运行数据,进行了谐振检测试验,并将检测试验结果与采用其他方法所得的结果进行了对比。研究结果表明:在转台谐振检测中,采用该方法所获得的准确率达到了99.988%,优于采用其他对比方法获得的准确率,证明该方法适用于转台的机械谐振检测。 展开更多
关键词 机械振动 振动测试 三轴立式转台运行数据 电机电流 卷积神经网络 卷积核频域特征
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一种基于电机电流的高压断路器与负荷开关弹簧操作机构故障诊断算法 被引量:2
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作者 王佳灿 何志鹏 +2 位作者 冀一玮 赵莉华 吴月峥 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期39-45,共7页
为实现高压断路器与负荷开关的故障诊断,提高设备安全可靠性,有必要深入研究电机电流特性与高压断路器、负荷开关的弹簧操作机构状态之间的关系。由于传统BP神经网络存在易陷入局部最小点及网络收敛速度慢等缺陷,采用遗传算法对于BP神... 为实现高压断路器与负荷开关的故障诊断,提高设备安全可靠性,有必要深入研究电机电流特性与高压断路器、负荷开关的弹簧操作机构状态之间的关系。由于传统BP神经网络存在易陷入局部最小点及网络收敛速度慢等缺陷,采用遗传算法对于BP神经网络进行优化可以提高判断准确率及诊断效率。诊断结果表明,GA-BP算法可以根据断路器、负荷开关电机电流数据快速准确判断设备所处的运行状态,且精确度高,对于工程实际具有广泛应用前景。 展开更多
关键词 负荷开关 高压断路器 电机电流 遗传算法 BP神经网络 故障诊断
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基于电机电流检测的高压隔离开关机械故障诊断 被引量:67
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作者 邱志斌 阮江军 +3 位作者 黄道春 姚文军 张恩伟 魏晓伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期3459-3466,共8页
为了实现高压隔离开关机械故障诊断,基于霍尔效应和电阻应变测量技术实时检测了GW6H—252型隔离开关分合闸动作过程中的电机定子电流和操作轴扭转应变,推导并验证了电机电流与操动机构输出力矩的函数关系,分析了隔离开关传动机构卡涩、... 为了实现高压隔离开关机械故障诊断,基于霍尔效应和电阻应变测量技术实时检测了GW6H—252型隔离开关分合闸动作过程中的电机定子电流和操作轴扭转应变,推导并验证了电机电流与操动机构输出力矩的函数关系,分析了隔离开关传动机构卡涩、平衡弹簧失效、合闸不到位等机械故障情况下的电机电流信号特征,提出了基于电机电流检测的隔离开关卡涩故障诊断流程。研究结果表明:电机定子电流与操作力矩存在二次函数关系,当隔离开关发生机械故障时,驱动电机电流波形发生畸变,电流峰值增大,峰值出现时刻偏移,电流频谱中的边频成分增大。该方法具有广泛适用性,可有效检测高压隔离开关的机械故障,从而提高设备运行的可靠性。 展开更多
关键词 高压隔离开关 电机电流信号分析 操动机构 机械故障诊断 卡涩 频谱分析
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基于电机电流分析的万能式断路器机械故障诊断 被引量:21
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作者 孙曙光 赵黎媛 +2 位作者 杜太行 于晗 王岩 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期952-960,共9页
电机电流信号常用于分析电动机本身的故障问题,但对其应用于与电机相连机构的故障分析的研究较少。提出一种基于储能电机电流分析的万能式断路器操作机构故障诊断方法。首先采用Hilbert幅值解调法和改进的小波包阈值法相结合获取交流电... 电机电流信号常用于分析电动机本身的故障问题,但对其应用于与电机相连机构的故障分析的研究较少。提出一种基于储能电机电流分析的万能式断路器操作机构故障诊断方法。首先采用Hilbert幅值解调法和改进的小波包阈值法相结合获取交流电流信号的包络线,以解决随机噪声干扰造成的所提取包络线粗糙的问题;然后通过包络线提取电流信号的时间量、电流量以及峭度作为不同故障状态电流波形的特征参数;最后融合模糊聚类和量子粒子群优化的相关向量机实现对断路器正常状态、传动齿轮卡涩、储能弹簧卡涩以及脱落的4种状态的辨识。构建了基于电流分析的万能式断路器故障诊断系统,在不同工况下进行了验证,结果表明该方法能有效提取操作机构储能相关部件的故障特征,实现了对操作机构储能相关部件的故障诊断。 展开更多
关键词 万能式断路器 储能电机电流 量子粒子群 模糊聚类 相关向量机
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电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究 被引量:13
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作者 张克南 陈一军 +4 位作者 谢里阳 万年红 马天伟 章海 朱跃跃 《机床与液压》 北大核心 2007年第3期196-198,共3页
机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效。本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测... 机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效。本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测试和分析。通过电机电流信号的传动链齿轮谱特征分析,对其做出了正确评估,表明定子电流能很好地反映机床传动系统部件的运行状况。同时进行了多种运行工况的测试与试验,研究结论对机床类设备的生产制造和现场运行状态的分析提供了有效依据。 展开更多
关键词 电机电流信号分析(MCSA) 机床 故障诊断
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基于机床电机电流信息的分析诊断研究 被引量:11
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作者 董加成 陈晓光 +3 位作者 徐光华 梁霖 刘飞 魏福贵 《机床与液压》 北大核心 2011年第19期133-136,共4页
针对数控机床传动系统缺乏有效的监测诊断技术支持的问题,提出借助驱动电机电流信号的高信噪比、便于测量、不受系统结构影响的特点,研究基于电机电流信号的机床传动系统故障诊断技术。主要研究传动系统在电机电流信号中的表现机制和电... 针对数控机床传动系统缺乏有效的监测诊断技术支持的问题,提出借助驱动电机电流信号的高信噪比、便于测量、不受系统结构影响的特点,研究基于电机电流信号的机床传动系统故障诊断技术。主要研究传动系统在电机电流信号中的表现机制和电机自身的传感器特性以及传动系统的监测诊断应用技术,并开发相应的监测诊断系统。为保障机床运行得稳定性,促进监测诊断技术的进一步发展具有重要的意义。 展开更多
关键词 数控机床 电机电流分析 故障诊断
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基于电机电流的负荷开关操作机构状态诊断研究 被引量:8
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作者 赵莉华 金浩文 +1 位作者 黄小龙 王仲 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期302-308,共7页
为了实现负荷开关弹簧操作机构的故障诊断,建立了储能电机的动态仿真模型对储能电机电流和操作机构力矩关系进行了验证,同时进行了故障模拟试验,测量并分析了负荷开关操作机构分合闸弹簧卡涩、传动齿轮卡涩的储能电机电流的变化规律,并... 为了实现负荷开关弹簧操作机构的故障诊断,建立了储能电机的动态仿真模型对储能电机电流和操作机构力矩关系进行了验证,同时进行了故障模拟试验,测量并分析了负荷开关操作机构分合闸弹簧卡涩、传动齿轮卡涩的储能电机电流的变化规律,并与正常情况下的结果进行了对比,研究了储能电机电流的特征量对操作机构状态的影响,并采用皮尔森相关系数法对特征量进行降维处理;针对负荷开关操作机构出现的主要故障问题,采用基于决策树的支持向量机实现对负荷开关正常状态、传动齿轮卡涩、储能弹簧卡涩的3种状态进行辨识。在电机电流的大量试验数据库的支撑下通过实验分析对上述负荷开关的故障诊断方法进行了验证,研究结果表明该方法能有效提取操作机构的故障特征,完成了对负荷开关储能操作机构相关部件的故障诊断。 展开更多
关键词 负荷开关 弹簧操作机构 电机电流 力矩 支持向量机 故障诊断
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基于电机电流分析的齿轮断齿和磨损故障诊断 被引量:7
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作者 李峰 庞新宇 杨兆建 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第10期48-52,共5页
提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对... 提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型;并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过Matlab/Simulink对电机齿轮系统进行了仿真;并在实验平台上进行了验证。 展开更多
关键词 齿轮故障 定子电流 电机电流特征分析 故障诊断
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Delta-Sigma调制器在电机电流高精度测量系统中的应用研究 被引量:4
11
作者 梁学修 陈志 +1 位作者 赵博 苑严伟 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第2期110-112,共3页
Delta-SigmaAD转换技术是高分辨率应用中的一项通用技术之一,其广泛用于高信号完整度和电流隔离的交流电机电流测量系统中。提出了一种应用于交流电机电流测量系统中的Σ-ΔAD转换设计,并且对ADC解调和滤波,采用了Sinc^3数字抽取滤波器... Delta-SigmaAD转换技术是高分辨率应用中的一项通用技术之一,其广泛用于高信号完整度和电流隔离的交流电机电流测量系统中。提出了一种应用于交流电机电流测量系统中的Σ-ΔAD转换设计,并且对ADC解调和滤波,采用了Sinc^3数字抽取滤波器对其以滤波和抽取方式进行解调,其中Sinc^3数字抽取滤波器采用现场可编程门阵列(FPGA)来设计,实现了Σ-Δ调制器输出信号的高频滤波,实现了电机电流高精度隔离采样,满足了交流电机电流测量对采样精度和响应速度的要求。 展开更多
关键词 Delta-SigmaAD Sinc^3数字抽取滤波器 电机电流测量
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刀具切削状态的电机电流监测新方法 被引量:5
12
作者 徐春广 王信义 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1998年第7期34-36,42,共4页
本文从实时在线监测刀具切削状态的应用出发,研制了一种新型的电机电流拾取方法和传感装置,并分析了刀具在加工过程中切削力、电机电流与刀具切削状态的关系,同时,研究了利用电机电流信号进行刀具切削状态的监测原理,实验证明了其... 本文从实时在线监测刀具切削状态的应用出发,研制了一种新型的电机电流拾取方法和传感装置,并分析了刀具在加工过程中切削力、电机电流与刀具切削状态的关系,同时,研究了利用电机电流信号进行刀具切削状态的监测原理,实验证明了其方法的可靠性和实用性。 展开更多
关键词 电机电流 刀具 切削状态 状态监测
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盘式刀库电机电流监控系统设计 被引量:6
13
作者 张跃明 王立博 +1 位作者 牟宏明 杨宇 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第5期75-78,共4页
针对圆盘式刀库电机电流过载而失效的问题,设计了圆盘式刀库电机电流监测试验台,搭建采集电路,运用VC++编写采集软件。该试验台实现了对刀库电机工作时的电流实时监控,动态模拟刀库正常工作的状态,达到实时电流与各个刀号的对应,并且按... 针对圆盘式刀库电机电流过载而失效的问题,设计了圆盘式刀库电机电流监测试验台,搭建采集电路,运用VC++编写采集软件。该试验台实现了对刀库电机工作时的电流实时监控,动态模拟刀库正常工作的状态,达到实时电流与各个刀号的对应,并且按照刀号建立数据库,记录每个刀号的过载电流和实时电流,找到了电机电流与刀库机械位置的关系。通过试验找出刀库转动时的故障位置,发现引起电机电流过载的机械原因,提高了圆盘式刀库的工作可靠性。 展开更多
关键词 VC++ 刀库 电机电流
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基于主轴系统电机电流信号监测铣削力的研究 被引量:4
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作者 王志永 杜伟涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期259-264,共6页
针对高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机存在的稳定性差、加工精度低、所加工的工件齿面有振纹等技术问题,对机床进行了深入的研究。通过研究发现铣削力是机床运行状态和加工品质的重要表征参数。基于国产高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机的实... 针对高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机存在的稳定性差、加工精度低、所加工的工件齿面有振纹等技术问题,对机床进行了深入的研究。通过研究发现铣削力是机床运行状态和加工品质的重要表征参数。基于国产高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机的实际铣齿工况,提出了采用同时监测刀具主轴和工件主轴电机电流来反映铣削力的间接测量方法。为了建立刀具主轴电机电流与铣削力间的模型,从分析机床的主轴系统入手,建立了刀具主轴系统运动学模型;利用双轴力矩电机电流监测法,对电流信号进行时频分析,并采用数值分析的方法对电机电流信号进行处理,对刀具主轴系统运动学模型中的待定参数进行了标定,建立了主轴系统电机电流信号与铣削力间的模型。利用该模型,可实时监测机床刀具主轴的铣削力,为机床结构的优化设计和加工工艺参数的改进提供了数据支持。 展开更多
关键词 主轴电机电流 铣削力 信号处理 小波分析 在线监测
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转子系统电机电流信号特征提取方法 被引量:2
15
作者 张天赐 庞新宇 杨兆建 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第5期8-11,共4页
电机定子电流信号可以反应电机拖动系统中的扭矩波动情况,然而负载波动的特征频率易被工频所湮没。针对这一问题,提出小波阈值去噪、EEMD和互相关分析相结合的方法,该方法首先对电流信号进行小波阈值去噪的预处理以提高信噪比,然后对信... 电机定子电流信号可以反应电机拖动系统中的扭矩波动情况,然而负载波动的特征频率易被工频所湮没。针对这一问题,提出小波阈值去噪、EEMD和互相关分析相结合的方法,该方法首先对电流信号进行小波阈值去噪的预处理以提高信噪比,然后对信号进行EEMD分解,利用互相关系数确定重构信号的IMF层数,以抑制工频及其谐波并突出特征频率。将该方法用于转子系统正弦扭矩激励的特征频率提取上,结果表明该方法能够有效的抑制工频及其谐波的干扰并提取负载扭矩的特征频率。 展开更多
关键词 EEMD 互相关分析 电机电流信号 特征提取 转子系统
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电机电流的检测及其在模糊智能加工系统中的应用 被引量:2
16
作者 姚锡凡 陈统坚 彭永红 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2000年第8期31-33,共3页
分析了进给电机电流与相应的切削分力之间关系 ,用最小二乘法建立了它们之间的数学模型 ,以进给电机电流为监测切削负载的手段 ,实现了基于模糊芯片的铣削过程的模糊控制。
关键词 切削 电机电流检测 模糊智能加工系统
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转角不对中转子系统的电机电流特性 被引量:1
17
作者 郭伟杰 杨兆建 +1 位作者 石江波 李峰 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第2期20-22,共3页
为了通过监测电机电流以实现转子系统故障的识别与诊断,建立偏角不对中转子系统动力学模型,推导出转子系统的转角不对中力矩,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步电动机—转子系统机电耦合仿真模型,应用傅里... 为了通过监测电机电流以实现转子系统故障的识别与诊断,建立偏角不对中转子系统动力学模型,推导出转子系统的转角不对中力矩,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步电动机—转子系统机电耦合仿真模型,应用傅里叶变换对定子电流信号进行频谱分析,研究偏角不对中故障激励下电机电流信号的耦合特性。仿真结果表明:正常状态下,电流信号会产生工频分量和奇数次倍频的谐波分量。当转子系统存在转角不对中故障时,三次谐波分量会出现明显的增强,而且其峰值会随着转角不对中量的增加而变大。 展开更多
关键词 转子系统 转角不对中 电机电流 电磁扭矩 频谱分析
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变速铣削中电机电流的研究
18
作者 徐小云 颜国正 +1 位作者 吴博达 于骏一 《航空制造技术》 北大核心 2004年第2期64-67,共4页
提出了在机械加工中应用变速切削减振的新方法,分析了机床电机电流波动是这个方法面对的主要问题,通过建立电机电流的数学模型和计算机仿真的方法,论述了变速参数对电机电流的影响,并以变速铣削实例验证了仿真结果的正确性。
关键词 变速铣削 电机电流 数学模型 计算机仿真 交流变频调速 减振
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平行不对中转子系统的电机电流特性
19
作者 郭伟杰 杨兆建 +1 位作者 石江波 李峰 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第3期84-87,共4页
为通过监测电机电流信号以实现对转子系统故障的识别与诊断,考虑圆盘不平衡因素,建立平行不对中转子系统动力学模型,然后应用拉格朗日方程,推导出转子系统运动微分方程,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步... 为通过监测电机电流信号以实现对转子系统故障的识别与诊断,考虑圆盘不平衡因素,建立平行不对中转子系统动力学模型,然后应用拉格朗日方程,推导出转子系统运动微分方程,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步电动机—转子系统机电耦合模型,最后应用傅里叶变换对电流信号进行频谱分析,研究平行不对中故障激励下电机电流信号的耦合特性。仿真结果表明:不平行故障会使电流信号激发出的边频分量,随着不平衡量的增大,还会激发出的边频分量;考虑质量偏心,电流信号还会激发出的边频分量,但当时,的边频分量会被淹没,反之,该边频分量则比较明显。 展开更多
关键词 转子系统 平行不对中 电机电流 频谱分析
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特高压换流变真空有载分接开关振动及电机电流信号自适应分离方法 被引量:5
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作者 何良 丁登伟 +3 位作者 李献伟 袁明虎 张紫薇 刘卫东 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期73-79,共7页
有载分接开关(OLTC)是特高压(UHV)换流变压器的核心部件,基于驱动电机电流和振动信号的OLTC机械状态在线监测技术是近年来研究热点。为了将振动信号和驱动电机电流信号片段从OLTC长时在线监测数据中自动提取出来,本文提出基于端点检测... 有载分接开关(OLTC)是特高压(UHV)换流变压器的核心部件,基于驱动电机电流和振动信号的OLTC机械状态在线监测技术是近年来研究热点。为了将振动信号和驱动电机电流信号片段从OLTC长时在线监测数据中自动提取出来,本文提出基于端点检测的信号自适应分离方法。首先,介绍端点检测基本原理,提出振动信号及电机电流信号分离流程;然后,搭建OLTC在线监测系统,并在特高压换流站实际部署;最后,分析在线监测信号时域、频域特征,采用差异化的端点检测方法分别分离出OLTC振动信号和电机电流信号,并结合信号起止点划分驱动电机的3个工作阶段。结果表明,该方法能实现OLTC振动及电流电机信号片段自适应分离,定位误差小于5 ms,为OLTC在线监测数据分析和故障诊断提供基础。 展开更多
关键词 换流变压器 有载分接开关 端点检测 振动信号 电机电流信号 自适应分离
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