本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測方法。

背景技術(shù)：

三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際，其工作目的即是拖動(dòng)機(jī)械負(fù)荷旋轉(zhuǎn)。一般而言，在正常運(yùn)行工況下，負(fù)荷是平穩(wěn)的。但是，異常運(yùn)行工況(譬如，轉(zhuǎn)子或軸承故障)將導(dǎo)致負(fù)荷波動(dòng)，甚至劇烈波動(dòng)。當(dāng)然，負(fù)荷波動(dòng)是不利于電機(jī)高效、安全運(yùn)行的，因此必須對其進(jìn)行檢測。另一方面，在工程實(shí)際中，由于供電電源波動(dòng)、隨機(jī)干擾等因素，即使對于“平穩(wěn)”性質(zhì)的負(fù)荷，一定程度的負(fù)荷波動(dòng)仍是必然存在的。

因此，必須解決如下問題——究竟何種程度的負(fù)荷波動(dòng)是可以忽略的(即負(fù)荷平穩(wěn))、究竟何種程度的負(fù)荷波動(dòng)是需要告警的(即確認(rèn)負(fù)荷波動(dòng))，這就是三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定問題。就目前而言，有關(guān)技術(shù)人員尚未解決這一問題，亦即尚未提出三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除異常運(yùn)行工況，確保電機(jī)高效、安全運(yùn)行。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測方法，包括以下步驟：

a.按設(shè)定采樣頻率采集三相異步電動(dòng)機(jī)三相定子電壓瞬時(shí)信號v_m與三相定子電流瞬時(shí)信號i_m，其中，m表示相別，m＝1，2，3；

b.計(jì)算m相定子電壓v_m的有效值其中v_m(k)代表m相定子電壓的第k個(gè)采樣值，k＝1,2,…,n，n為采樣點(diǎn)數(shù)；

c.計(jì)算三相定子電壓有效值的算術(shù)平均值并以之作為定子電壓有效值V_S；

d.計(jì)算m相定子電流i_m的有效值其中i_m(k)代表m相定子電流的第k個(gè)采樣值；

e.計(jì)算三相定子電流有效值的算術(shù)平均值并以之作為定子電流有效值I_S；

f.計(jì)算瞬時(shí)有功功率p：

g.濾除瞬時(shí)有功功率p中的直流分量，獲得待分析信號M，M＝p-mean(p)，mean(p)表示p的平均值，亦即直流分量；

h.對待分析信號M進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得其f_L頻率分量的幅值A(chǔ)_p；其中，f_L表示負(fù)荷波動(dòng)頻率；

i.根據(jù)下式確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值LO_T：

LO_T＝3V_sI_s/N，

其中，LO_T為負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值；N為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)；

j.若A_p>＝LO_T，則判斷負(fù)荷波動(dòng)；否則，判斷負(fù)荷平穩(wěn)。

較佳的，所述三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子電壓瞬時(shí)信號v_m與三相定子電流瞬時(shí)信號i_m是同步采集的

較佳的，電壓瞬時(shí)信號和電流瞬時(shí)信號的采樣頻率為1000Hz，采樣時(shí)長為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。

有益效果：

本發(fā)明根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)定子電壓有效值、定子電流有效值以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)而確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值，并根據(jù)瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值與該檢測閾值的大小關(guān)系判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除異常運(yùn)行工況，確保電機(jī)高效、安全運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采集三相異步電動(dòng)機(jī)定子電壓、電流信號的電原理圖。

圖2是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷平穩(wěn)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m。

圖3是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷波動(dòng)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m，負(fù)荷波動(dòng)頻率f_L為3.6Hz、幅值T_P約為0.3N·m。

圖4是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷波動(dòng)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m，負(fù)荷波動(dòng)頻率f_L為3.6Hz、幅值T_P約為0.6N·m。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測方法，所述方法首先利用三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子電壓、電流瞬時(shí)信號，計(jì)算出定子電壓有效值、定子電流有效值以及瞬時(shí)有功功率，并濾除瞬時(shí)有功功率的直流分量；然后通過FFT頻譜分析獲得瞬時(shí)有功功率f_L(f_L為負(fù)荷波動(dòng)頻率)頻率分量的幅值；最后根據(jù)推導(dǎo)出的三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值與定子電壓有效值、定子電流有效值以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)之間的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值并判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否。

文中所用各符號的意義：FFT、快速傅里葉變換；f_L、負(fù)荷波動(dòng)頻率；v_m、m相定子電壓瞬時(shí)信號；i_m、m相定子電流瞬時(shí)信號；m、相別，m＝1，2，3；V_m、m相定子電壓有效值；v_m(k)、m相定子電壓瞬時(shí)信號的第k個(gè)采樣值；n、采樣點(diǎn)數(shù)；V_S、定子電壓有效值；I_m、m相定子電流有效值；i_m(k)、m相定子電流瞬時(shí)信號的第k個(gè)采樣值；I_S、定子電流有效值；p、瞬時(shí)有功功率；mean(p)、瞬時(shí)有功功率p的平均值，亦即直流分量；M、瞬時(shí)有功功率濾除直流分量后的待分析信號；A_p、瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值；LO_T、負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值；N、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)；ΔT_LO、體現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩；T_P、體現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的幅值；t、時(shí)間；θ、體現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的相位角；f₁、供電頻率；i_L-LO、負(fù)荷波動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(f₁-f_L)頻率分量；i_R-LO、負(fù)荷波動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(f₁+f_L)頻率分量；P、極對數(shù)；Ψ、基波磁通的有效值；J、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Z_S、定子阻抗的模值；e、自然常數(shù)；j、虛數(shù)單位；α_S、定子阻抗角；α_Ψ、基波磁通的初相角；i_S、定子電流復(fù)空間矢量；v_S、定子電壓復(fù)空間矢量；定子電壓初相角；Re、實(shí)部；*、復(fù)共軛；s、轉(zhuǎn)差率；i’_L、轉(zhuǎn)子故障直接導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f₁頻率分量；I’_L、轉(zhuǎn)子故障直接導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f₁頻率分量的有效值；α_L、轉(zhuǎn)子故障直接導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f₁頻率分量的初相角；ΔT、轉(zhuǎn)子故障所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩；i”_L、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1-2s)f₁頻率分量；i_R、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所導(dǎo)致的定子電流(1+2s)f₁頻率分量；q、瞬時(shí)無功功率；Im、虛部；γ、相位角；A_q、瞬時(shí)無功功率2sf₁頻率分量的幅值；N_b、轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目；PT、電壓互感器；CT、電流互感器。

本發(fā)明推導(dǎo)出了三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值與定子電壓有效值、定子電流有效值以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)之間的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)提出了一種三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測方法。

眾所周知，異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)體現(xiàn)為一脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如式(1)所示。

ΔT_LO＝-T_Psin(2πf_Lt+θ) (1)

其中，T_P表示幅值；t表示時(shí)間；θ表示相位角。

該脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩將引發(fā)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動(dòng)，并最終導(dǎo)致式(2)、式(3)所示的頻率分量附加于異步電動(dòng)機(jī)定子電流。

其中，P表示極對數(shù)；Ψ表示基波磁通的有效值；J表示轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Z_S表示定子阻抗的模值；e表示自然常數(shù)；j表示虛數(shù)單位；α_S表示定子阻抗角；α_Ψ表示基波磁通的初相角。

因此，在負(fù)荷波動(dòng)情況下，定子電流的復(fù)空間矢量形式可以采用式(4)描述。

其中，I_S表示定子電流的有效值(準(zhǔn)確而言，此處I_S應(yīng)為定子電流f₁頻率分量的有效值，但二者是近似相等的)。

不失一般性，假定三相異步電動(dòng)機(jī)定子電壓的復(fù)空間矢量形式為：

其中，V_S表示定子電壓有效值；表示定子電壓初相角。

于是，異步電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)有功功率可以表示為：

其中，Re表示實(shí)部；*表示復(fù)共軛。

在負(fù)荷波動(dòng)情況下，將式(4)、式(5)分別代入式(6)并推導(dǎo)可得瞬時(shí)有功功率的表達(dá)式，如式(7)所示。

注意：對于異步電動(dòng)機(jī)而言α_S≈π/2、并且，對比式(2)、式(3)可知——i_L-LO與i_R-LO的有效值近似相等(因?yàn)橐话愣?，f_L<<f₁)。這些近似關(guān)系式在上述推導(dǎo)以及下文后續(xù)推導(dǎo)中均被使用。

根據(jù)式(7)可知——在負(fù)荷波動(dòng)情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)有功功率中將出現(xiàn)一f_L頻率的波動(dòng)分量，其幅值A(chǔ)_p為

因此，對瞬時(shí)有功功率信號做FFT頻譜分析并考察其f_L頻率的波動(dòng)分量，即可對負(fù)荷波動(dòng)做出檢測。但是，就目前而言，尚未提出切實(shí)可行的負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法。本文結(jié)合異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子故障檢測，解決了這一問題。

眾所周知，就幅值而言，輕微轉(zhuǎn)子故障(譬如，轉(zhuǎn)子僅1根導(dǎo)條斷裂)所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)小于平均電磁轉(zhuǎn)矩；并且，輕微轉(zhuǎn)子故障對于異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行幾乎沒有影響。因此，如果負(fù)荷波動(dòng)所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩在幅值上小于輕微轉(zhuǎn)子故障(譬如，轉(zhuǎn)子僅1根導(dǎo)條斷裂)所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則此種負(fù)荷波動(dòng)在工程實(shí)際中是可以忽略的，亦即——可以認(rèn)為負(fù)荷是平穩(wěn)的。

因此，不妨假定異步電動(dòng)機(jī)存在輕微轉(zhuǎn)子故障，此處以轉(zhuǎn)子1根導(dǎo)條斷裂為例。該故障將導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)定子電流中出現(xiàn)(1-2s)f₁頻率的附加分量。該附加分量可以采用復(fù)空間矢量的形式表示如下：

其中，I′_L、α_L分別表示有效值與初相角。

該附加分量與基波磁通作用將產(chǎn)生一脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如下所示：

ΔT＝-3PI′_LΨsin[2π(2sf₁)t+α_L-α_Ψ] (10)

前文業(yè)已提及，如果負(fù)荷波動(dòng)所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩在幅值上小于輕微轉(zhuǎn)子故障(譬如，轉(zhuǎn)子僅1根導(dǎo)條斷裂)所導(dǎo)致的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則此種負(fù)荷波動(dòng)在工程實(shí)際中是可以忽略的，亦即——可以認(rèn)為負(fù)荷是平穩(wěn)的。

這就意味著，可以將式(10)中3PI′_LΨ作為負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值，根據(jù)式(1)中T_P與其之間的數(shù)值關(guān)系而判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否——若T_P>＝3PI′_LΨ，則負(fù)荷波動(dòng)；反之，則可以認(rèn)為負(fù)荷是平穩(wěn)的。

但是，需要注意：在工程實(shí)際中，因必須使用復(fù)雜的磁通觀測器，Ψ是難于測取的。因此，將3PI′_LΨ作為負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值欠缺實(shí)用性。同時(shí)，因必須在電機(jī)轉(zhuǎn)軸位置安裝轉(zhuǎn)矩傳感器(困難且導(dǎo)致大量維護(hù))，T_P同樣是難于、甚至不可能測取的，上述的負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值確定及負(fù)荷波動(dòng)判斷也就無實(shí)用性可言。

因此，必須尋找基于電機(jī)定子電壓與電流信號(在工程實(shí)際中均是易于測取的)、具有實(shí)用性的負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值及負(fù)荷波動(dòng)判斷方法，本發(fā)明即解決了這一問題。

式(10)所示脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以2sf₁頻率波動(dòng)。這將對基波磁通形成相位調(diào)制而在定子繞組中感應(yīng)(1-2s)f₁、(1+2s)f₁頻率的附加電動(dòng)勢。其中，頻率為(1-2s)f₁的感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生(1-2s)f₁頻率的定子電流附加分量，可將其視為對i′_L的反應(yīng)，將其記為i″_L，示于式(11)；而頻率為(1+2s)f₁的感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生(1+2s)f₁頻率的定子電流附加分量，將其記為i_R，示于式(12)。

因此，在轉(zhuǎn)子故障情況下的定子電流復(fù)空間矢量形式為：

于是，三相異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子故障情況下的瞬時(shí)無功功率可以表示為：

其中，Im表示虛部。

將式(5)、式(13)代入式(14)，進(jìn)一步推導(dǎo)可得

q≈3V_SI_Ssinφ+3V_SI′_Lcos[2π(2sf₁)t+α_L-α_Ψ+γ] (15)

注意：對于異步電動(dòng)機(jī)而言γ≈0。

根據(jù)式(15)可知：在轉(zhuǎn)子故障情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)無功功率中將出現(xiàn)一2sf₁頻率的波動(dòng)分量，其幅值為A_q＝3V_SI′_L。

研究表明：對于異步電動(dòng)機(jī)而言，I′_L近似等于i_R有效值的2倍，結(jié)合式(12)可得：

根據(jù)式(8)、式(16)可以得到A_p與A_q的比值，如式(17)所示。

就工程實(shí)際而言，f_L<<f₁，同時(shí)2sf₁<<f₁。因此，不妨假定f_L≈2sf₁。另外，需要注意：此處僅僅是以某種轉(zhuǎn)子故障作為參照以期確定負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的，轉(zhuǎn)子故障的具體性質(zhì)(如2sf₁的具體數(shù)值)是無關(guān)緊要的。因此，假定f_L≈2sf₁是合理的。

于是，式(17)簡化為式(18)形式。

顯然，式(18)表明：可以根據(jù)A_q確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值，并根據(jù)其與A_p之間的數(shù)值關(guān)系而判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否——若A_p>＝A_q，則負(fù)荷波動(dòng)；反之，則可以認(rèn)為負(fù)荷是平穩(wěn)的。

研究表明，對于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障，下式成立。

其中，N_b、N分別表示轉(zhuǎn)子斷裂導(dǎo)條數(shù)目與導(dǎo)條總數(shù)。

于是，A_q可以表示為

需要注意：此處的A_q是對應(yīng)于輕微轉(zhuǎn)子故障的，如轉(zhuǎn)子僅1根導(dǎo)條斷裂。將N_b＝1代入式(20)，即可確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值LO_T，如式(21)所示。

LO_T＝3V_sI_s/N (21)

進(jìn)而，判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否——若A_p>＝LO_T，則負(fù)荷波動(dòng)；反之，則可以認(rèn)為負(fù)荷是平穩(wěn)的。

至此，本發(fā)明推導(dǎo)得出了三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值與定子電壓有效值、定子電流有效值以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)之間的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，以此為基礎(chǔ)即可確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值并判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否。

本發(fā)明采用圖1所示電路測取定子電壓、電流瞬時(shí)信號，該電路由電壓變換器、電流電壓變換器、信號采集卡以及便攜計(jì)算機(jī)組成。所述三只電壓變換器分別接于異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組，其信號輸出端分別接于信號采集卡的第1、2、3模擬信號輸入通道。所述三只電流電壓變換器分別接于異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組，其信號輸出端分別接于信號采集卡的第4、5、6模擬信號輸入通道。所述信號采集卡的輸出端口接便攜計(jì)算機(jī)的USB口。信號采集卡采用瑞博華RBH8351型信號采集卡，便攜計(jì)算機(jī)的型號是Thinkpad X100e。信號采集卡集成了低通濾波器、信號采集保持、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等電路。定子電壓、電流瞬時(shí)信號送至信號采集卡，信號采集卡通過USB接口連接于便攜計(jì)算機(jī)。便攜計(jì)算機(jī)控制信號采集卡以適當(dāng)頻率采樣定子電壓、電流瞬時(shí)信號，并存儲(chǔ)于硬盤，再由便攜計(jì)算機(jī)對定子電壓、電流信號進(jìn)行處理，并確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值進(jìn)而判斷負(fù)荷波動(dòng)存在與否，步驟如下：

a.測取三相定子電壓瞬時(shí)信號v_m與三相定子電流瞬時(shí)信號i_m(m表示相別，m＝1，2，3)。

采用三只變比為220V/2.5V的電壓變換器測取三相定子電壓瞬時(shí)信號。對于高壓電機(jī)，在電壓互感器PT二次側(cè)測取三相定子電壓瞬時(shí)信號；對于低壓電機(jī)，直接在電機(jī)接線端子處測取三相定子電壓瞬時(shí)信號。

采用三只變比為10A/1.0V的電流電壓變換器測取三相定子電流瞬時(shí)信號。對于大中型電機(jī)，在電流互感器CT二次側(cè)測取三相定子電流瞬時(shí)信號；對于小型電機(jī)，直接在電機(jī)接線端子處測取三相定子電流瞬時(shí)信號。

上述三相定子電壓瞬時(shí)信號與三相定子電流瞬時(shí)信號是同步采樣測取的，每一信號的采樣頻率為1000Hz、采樣時(shí)長為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。

b.計(jì)算m相定子電壓v_m的有效值

其中v_m(k)代表m相定子電壓的第k個(gè)采樣值。

c.計(jì)算三相定子電壓有效值的算術(shù)平均值并以之作為式(21)中的定子電壓有效值V_S。

d.計(jì)算m相定子電流i_a的有效值其中i_m(k)代表m相定子電流的第k個(gè)采樣值。

e.計(jì)算三相定子電流有效值的算術(shù)平均值并以之作為式(21)中的定子電流有效值I_S。

f.計(jì)算瞬時(shí)有功功率p，計(jì)算式如下：

g.濾除瞬時(shí)有功功率p中的直流分量，獲得待分析信號M，M＝p-mean(p)，mean(p)表示p的平均值，亦即直流分量；

顯然，在負(fù)荷波動(dòng)情況下，待分析信號M包含f_L頻率分量。

h.對待分析信號M進(jìn)行FFT頻譜分析，獲得其f_L頻率分量的幅值A(chǔ)_p。

i.根據(jù)式(21)確定負(fù)荷波動(dòng)的檢測閾值LO_T，即：

LO_T＝3V_sI_s/N

j.若A_p>＝LO_T，則判斷負(fù)荷波動(dòng)；否則，判斷負(fù)荷平穩(wěn)。

上述三相異步電動(dòng)機(jī)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法，所述三相異步電動(dòng)機(jī)的三相定子電壓瞬時(shí)信號v_m與三相定子電流瞬時(shí)信號i_m是同步采集的(m表示相別，m＝1，2，3)，每一信號的采樣頻率為1000Hz，采樣時(shí)長為10s，即采樣點(diǎn)數(shù)為10000點(diǎn)。

應(yīng)用該方法對一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)進(jìn)行負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定并判斷負(fù)荷波動(dòng)與否，效果令人滿意。該電機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)為N＝20。

圖2是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷平穩(wěn)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m。

圖3是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷波動(dòng)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m，負(fù)荷波動(dòng)頻率f_L為3.6Hz、幅值T_P約為0.3N·m。

圖4是一臺(tái)Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)(3kW、380V)在負(fù)荷波動(dòng)情況下的瞬時(shí)有功功率FFT頻譜，該電機(jī)滿載運(yùn)行，平均電磁轉(zhuǎn)矩約為10N·m，負(fù)荷波動(dòng)頻率f_L為3.6Hz、幅值T_P約為0.6N·m。

關(guān)于負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定及負(fù)荷波動(dòng)與否的判斷，具體結(jié)果示于表1。

表1負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值及其判斷

圖2、圖3、圖4及表1表明，負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值確定為182.7W。另外，負(fù)荷平穩(wěn)情況下A_p＝0.00W，小于檢測閾值，因而判斷負(fù)荷“平穩(wěn)”；圖3對應(yīng)的負(fù)荷波動(dòng)情況下A_p＝104.78W，小于檢測閾值，因而判斷負(fù)荷“平穩(wěn)”(實(shí)際上是負(fù)荷波動(dòng)程度很小因而可以忽略)；圖4對應(yīng)的負(fù)荷波動(dòng)情況下A_p＝209.55W，大于檢測閾值，因而判斷負(fù)荷“波動(dòng)”。

這就表明：本發(fā)明所提出的三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法及基于此的負(fù)荷波動(dòng)的判斷方法是有效的。

由此可知，目前有關(guān)技術(shù)人員尚未解決三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定問題，亦即尚未提出三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法。本發(fā)明推導(dǎo)出了三相異步電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)有功功率f_L頻率分量的幅值與定子電壓有效值、定子電流有效值以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條總數(shù)之間的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系，從而提出了三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷波動(dòng)檢測閾值的確定方法及基于此的負(fù)荷波動(dòng)的判斷方法。這為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除異常運(yùn)行工況，確保電機(jī)高效、安全運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件，具備工程價(jià)值與應(yīng)用前景。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。