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    • 电机监测专题三：MCSA技术识别转子与轴系故障
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    发表日期 ：2024-11-11
    来源：新葡的京集团8814电气

    一、基于电机电流信号分析（MCSA）的电机故障诊断方法

    电机定子电流信号分析（Motor Current Signature Analysis, MCSA）是一种用于诊断交流电机及其驱动系统健康状态的技术。该方法通过对电机在正常运行时采集到的定子电流信号进行分析 ，检测潜在故障，实现早期预警和预防性维护 。
    MCSA 的核心思想是 ，电机驱动系统的机械或电气故障会在定子电流信号中留下特定的“指纹”或特征频率。这些特征频率通常与电机的电气参数（如电源频率、极对数）和机械参数（如转速）相关联。通过频域分析 ，可以识别异常的频率成分 ，并据此判断电机的健康状况。

    二 、异步电机的两类常见故障及识别方法

    2.1 转子条/端环开裂

    2.1.1 故障描述
    转子断条故障是指由于制造缺陷 、频繁启动、过载或老化等原因，导致异步电机的转子导条断裂或端环开裂，进而引发局部绕组异常 。这类故障不仅会降低电机的效率和使用寿命，还可能引发更严重的机械损坏和衍生问题，如多根转子条断裂 、高热应力及转子错位等。因此 ，早期诊断和处理此类故障对电机的安全可靠运行至关重要 。
    转子断条故障的影响：
    效率下降 ：转子条断裂会导致电机输出功率下降，整体效率降低 。
    过热风险：电流分布不均导致局部过热，可能引发绝缘材料老化甚至烧毁 。
    振动加剧 ：转子质量分布不均引发的振动会缩短轴承寿命，影响其他机械部件的稳定性，严重时可能导致电机扫膛。
    生产工艺中断：严重的转子断条可能导致电机无法启动，影响生产。

    2.1.2 识别方法 ：极通过频率（PPF）

    MCSA 是诊断转子断条的有效方法 。在电流特征中，电动机极通过频率 ppf（滑差频率 x 极数）在频谱图上表现为工频〖 f〗_L的边带 ，在 〖 f〗_L ± ppf 处可看到ppf的峰值 。ppf峰值的大小是转子健康的重要指标。

    随着转子条的劣化（如高阻接点或裂纹） ，转子阻抗升高，导致电流频谱中的 PPF 峰值增大。通过检测电流信号中的 PPF 及其谐波分量 ，可以有效识别转子断条问题。
    与温度和振动分析相比，MCSA 在诊断转子断条故障方面具有明显优势。MCSA 能在转子条刚开始断裂时检测到异常频率，而温度和振动通常在早期阶段变化不明显，因此 MCSA 能够实现故障的早期检测。

    2.2 电机轴系偏心/不对中/不平衡

    2.2.1 故障描述
    电机轴系偏心 、传动系统不对中和负载不平衡通常是由于设备与负载不匹配、安装缺陷 、运行磨损、缺乏润滑或维护不当引起的 。这些故障会从早期的轻微振动逐渐发展为严重的机械问题，最终可能导致设备停机。

    图 联轴器异常磨损
    2.2.2 识别方法：转子旋转频率（RS）
    转子旋转频率（Rotor Speed, RS）是电机转子的旋转频率，通常与电源频率和电机的极数相关。电机工频两侧的转频边带幅值变化可反映出转子偏心、联轴器不对中和负载不平衡等机械故障的状态。
    通过分析电流信号，MCSA 能快速提取 RS 信号，监测机械故障引起的转频边带幅值变化，并结合多种故障特征值判断故障类型。
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    WLD8600-MT 电机缺陷诊断系统集成了先进的 MCSA 算法平台和边缘计算分析终端 ，旨在为用户提供高效可靠的电机健康监控系统。该系统不仅支持在线实时监测 ，还具备强大的数据分析能力，能够自动识别多种常见的电机故障类型 ，并提供维护建议。
    供稿 ：郭强

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