前言

电机相较于其他机械设备来说结构比较简单，主要由定子、转子和冷却系统组成。定子由定子铁芯、定子绕组和基座构成，产生旋转磁场。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴(轴承)构成，做切割磁感线运行。冷却系统常采用风冷方式，由风机和热交换器构成。
电机故障包含电气故障和机械故障，其中早期故障比较难发现，利用振动监测的方式不太合适，通过基于电流进行故障识别和诊断；机械故障则基于振动信号进行特征提取和诊断。由于转子上的轴承故障已在前文做了分析，因此本文将着重分析电机定子和转子故障。

一、基本概念

在分析电机机械故障前，需要了解以下几个概念：
（1）极对数P：电机中磁极N、S的对数；
（2）同步转速n0：电机磁场旋转的速度，n0=60f/P，其中f=50；
（3）额定转速n：电机铭牌上标注的转速；
（4）滑差(滑差率)S(S0)：S = n0 - n; S0 = (n0 - n)/n0；
（5）工频FL: 电机产生电流的频率，国内为50Hz，有些国家为60Hz；
（6）极通过频率PPF: PPF = SP2；
（7）转子条通过频率RBF: RBF = NBw, NB为转子条数，w为电机实际转速

二、转子故障

2.1 I型转子故障

转子故障主要由转子条断裂、转子铁芯短路、转子条松动等引起，该类故障会导致频谱中出现电机转频及其倍频两侧出现极通过频率边频带，以转频1倍频至4倍频尤为明显。由于边频带属于低频，因此在利用频谱分析时需要采用高分辨率的频谱。在时域波形中，应采集长时间的波形数据，然后检查是否出现拍振现象。该类故障特征图如下。

2.2 II型转子故障

在该类转子故障中，电机故障频率为极通过频率，并且极通过频率被工频调制，尤其以2倍的工频最为明显。由于极通过频率和功率比较接近，因此在利用频谱分析时需要采用高分辨率的频谱。该类故障特征图如下所示。

2.3 转子弓形

转子故障会导致转子电流不平衡，导致转子局部发热，进而导致转子弯曲弓形。转子弯曲弓形和静不平衡很像，从而频谱中转频的1倍频幅值很高。弓形的转子会造成旋转气隙不均，频谱中也有可能出现电机工频的1倍和2倍，而且在工频的两侧会出现极通过频率边带。该类故障特征图如下。

三、定子故障——偏心、软脚

电机软脚和翘起的基础可以导致定子偏心。出现该故障时，频谱中的2倍电机工频幅值会很高，对于2极电机，2倍的工频和2倍的转频很接近，因此需要采用高分辨率的频谱分析。如果频谱无法区分那两种频率分量，频谱中的特征频率幅值会上升或下降，即拍振现象。时域波形中包含了1倍转频、2倍转频和2倍工频，波形形状呈"W"或"M"。该类故障特征图如下。

总结

文章只对异步电机常见的故障做了简单介绍，其他的诸如电机转子条断裂、铁芯短路、接头松动等故障，以及同步电机故障将在后续进行更新，以后这里只更新简版，详细版本会在VIP群里更新，请大家积极关注V：不说话上代码，获取VIP群码。
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