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目次
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《電機及傳動系統的無傳感器故障檢測與診斷方法》主要介紹電機及其傳動系統的無傳感器故障檢測與診斷技術的基本原理、內容和方法。在介紹電機定子電信號獲取、預處理技術及現代特殊診斷方法的基礎上，從建模、仿真、模擬試驗及實際應用等方面，介紹電機(異步電動機和風力發電機)內部及其傳動系統滾動軸承、齒輪和軸系等設備的機械故障檢測與診斷方法。
目次
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電機及其分類 1
1.2 交流異步電機及其傳動系統故障分類 1
1.3 無傳感器故障檢測與診斷技術概述 2
1.4 無傳感器故障檢測與診斷技術研究發展概況 4
1.4.1 電機定子電信號的獲取及微弱故障信號提取方法研究現狀 4
1.4.2 電機定子電信號的機械故障感應原理與模型仿真研究現狀 10
1.4.3 電動機及其驅動系統無傳感器故障診斷方法的研究現狀 11
1.4.4 風力發電機及其傳動系統無傳感器故障診斷方法的研究現狀 33
1.4.5 無傳感器故障檢測與診斷方法的應用前景及存在問題 41
第2章 電機定子電信號的獲取與分析 42
2.1 電機定子電信號測取傳感器 42
2.1.1 電流傳感器 42
2.1.2 電壓傳感器 45
2.1.3 傳感器放大電路設計及選型 46
2.2 電機定子電信號的時域分析方法 47
2.3 電機定子電信號的頻域分析方法 49
2.3.1 功率譜分析方法 50
2.3.2 細化譜分析方法 51
2.3.3 幅值與頻率解調分析方法 53
2.3.4 細化包絡譜分析方法 59
2.3.5 諧波阻抗和諧波導納分析法 60
2.4 Park矢量變換分析法 63
第3章 電機定子電信號的預處理方法 68
3.1 時域平均方法 68
3.2 維納濾波定子電流信號估計方法 69
3.3 瞬時功率法 71
3.4 瞬時解調功率法 74
3.5 小波變換分析方法 75
3.6 經驗模態分解分析方法 78
第4章 交流異步電機的瞬態與穩態特性分析 82
4.1 交流異步電機的仿真模型 82
4.1.1 交流異步電動機的仿真模型 82
4.1.2 交流異步發電機的仿真模型 88
4.2 交流異步電機起動瞬態與穩態過程仿真分析 92
4.2.1 交流異步電動機仿真分析 92
4.2.2 DFIG仿真分析 100
4.3 交流異步電動機定子電信號穩態試驗及分析 108
4.3.1 交流異步電動機空載試驗裝置 108
4.3.2 交流異步電動機空載試驗結果分析 108
第5章 交流異步電動機斷條及偏心故障檢測與診斷 120
5.1 交流異步電動機轉子斷條及偏心故障特徵 120
5.2 轉子斷條故障時交流異步電動機仿真模型及分析 123
5.3 變頻供電時的交流異步電動機斷條故障仿真模型及分析 127
5.4 轉子故障時的交流異步電動機故障診斷方法 133
5.4.1 轉子斷條故障時的模擬試驗及分析 133
5.4.2 轉子偏心故障時的模擬試驗及分析 136
第6章 傳動系統滾動軸承的故障診斷 139
6.1 滾動軸承失效形式和故障特徵頻率 139
6.2 滾動軸承故障的定子電信號感應原理與力學檢測模型 142
6.3 滾動軸承故障診斷的仿真分析 145
6.3.1 滾動軸承故障時的衝擊扭矩計算 145
6.3.2 滾動軸承故障時衝擊扭矩的電流響應仿真模型 150
6.3.3 滾動軸承故障診斷的仿真結果分析 151
6.4 滾動軸承故障診斷的試驗分析 156
6.4.1 交流異步電動機驅動系統滾動軸承故障診斷的試驗分析 156
6.4.2 DFIG主軸承故障診斷的模擬試驗分析 182
第7章 傳動系統齒輪的故障診斷 188
7.1 齒輪的失效形式 188
7.2 齒輪運動特點及故障特徵頻率 189
7.2.1 定軸輪系運行及故障頻率 189
7.2.2 動軸輪系（行星輪系）運行及故障頻率 190
7.3 齒輪故障時的電機定子電信號感應原理與模型 191
7.4 齒輪故障診斷的定子電流仿真分析 195
7.4.1 交流異步電動機驅動齒輪系統故障診斷的仿真分析 195
7.4.2 交流異步發電機齒輪故障診斷的仿真分析 201
7.5 齒輪故障診斷的模擬試驗分析 213
7.5.1 交流異步電動機驅動齒輪故障診斷的試驗分析 213
7.5.2 DFIG傳動直齒輪故障診斷的試驗分析 234
7.5.3 DFIG行星齒輪增速箱故障診斷試驗分析 264
第8章 傳動系統軸系故障檢測與診斷 284
8.1 傳動系統軸系的主要故障類型 284
8.2 軸系不平衡和不對中故障檢測與診斷 285
8.2.1 軸系不平衡故障檢測與診斷 286
8.2.2 軸系不對中故障檢測與診斷 292
8.3 軸系扭轉振動故障檢測與診斷 300
8.3.1 軸系扭轉振動故障檢測與診斷原理 301
8.3.2 軸系扭轉振動故障的定子電流信號分析法 303
8.4 往復式壓縮機軸系扭轉振動故障的測試與分析 314
參考文獻 320
前言
第1章 緒論 1
1.1 電機及其分類 1
1.2 交流異步電機及其傳動系統故障分類 1
1.3 無傳感器故障檢測與診斷技術概述 2
1.4 無傳感器故障檢測與診斷技術研究發展概況 4
1.4.1 電機定子電信號的獲取及微弱故障信號提取方法研究現狀 4
1.4.2 電機定子電信號的機械故障感應原理與模型仿真研究現狀 10
1.4.3 電動機及其驅動系統無傳感器故障診斷方法的研究現狀 11
1.4.4 風力發電機及其傳動系統無傳感器故障診斷方法的研究現狀 33
1.4.5 無傳感器故障檢測與診斷方法的應用前景及存在問題 41
第2章 電機定子電信號的獲取與分析 42
2.1 電機定子電信號測取傳感器 42
2.1.1 電流傳感器 42
2.1.2 電壓傳感器 45
2.1.3 傳感器放大電路設計及選型 46
2.2 電機定子電信號的時域分析方法 47
2.3 電機定子電信號的頻域分析方法 49
2.3.1 功率譜分析方法 50
2.3.2 細化譜分析方法 51
2.3.3 幅值與頻率解調分析方法 53
2.3.4 細化包絡譜分析方法 59
2.3.5 諧波阻抗和諧波導納分析法 60
2.4 Park矢量變換分析法 63
第3章 電機定子電信號的預處理方法 68
3.1 時域平均方法 68
3.2 維納濾波定子電流信號估計方法 69
3.3 瞬時功率法 71
3.4 瞬時解調功率法 74
3.5 小波變換分析方法 75
3.6 經驗模態分解分析方法 78
第4章 交流異步電機的瞬態與穩態特性分析 82
4.1 交流異步電機的仿真模型 82
4.1.1 交流異步電動機的仿真模型 82
4.1.2 交流異步發電機的仿真模型 88
4.2 交流異步電機起動瞬態與穩態過程仿真分析 92
4.2.1 交流異步電動機仿真分析 92
4.2.2 DFIG仿真分析 100
4.3 交流異步電動機定子電信號穩態試驗及分析 108
4.3.1 交流異步電動機空載試驗裝置 108
4.3.2 交流異步電動機空載試驗結果分析 108
第5章 交流異步電動機斷條及偏心故障檢測與診斷 120
5.1 交流異步電動機轉子斷條及偏心故障特徵 120
5.2 轉子斷條故障時交流異步電動機仿真模型及分析 123
5.3 變頻供電時的交流異步電動機斷條故障仿真模型及分析 127
5.4 轉子故障時的交流異步電動機故障診斷方法 133
5.4.1 轉子斷條故障時的模擬試驗及分析 133
5.4.2 轉子偏心故障時的模擬試驗及分析 136
第6章 傳動系統滾動軸承的故障診斷 139
6.1 滾動軸承失效形式和故障特徵頻率 139
6.2 滾動軸承故障的定子電信號感應原理與力學檢測模型 142
6.3 滾動軸承故障診斷的仿真分析 145
6.3.1 滾動軸承故障時的衝擊扭矩計算 145
6.3.2 滾動軸承故障時衝擊扭矩的電流響應仿真模型 150
6.3.3 滾動軸承故障診斷的仿真結果分析 151
6.4 滾動軸承故障診斷的試驗分析 156
6.4.1 交流異步電動機驅動系統滾動軸承故障診斷的試驗分析 156
6.4.2 DFIG主軸承故障診斷的模擬試驗分析 182
第7章 傳動系統齒輪的故障診斷 188
7.1 齒輪的失效形式 188
7.2 齒輪運動特點及故障特徵頻率 189
7.2.1 定軸輪系運行及故障頻率 189
7.2.2 動軸輪系（行星輪系）運行及故障頻率 190
7.3 齒輪故障時的電機定子電信號感應原理與模型 191
7.4 齒輪故障診斷的定子電流仿真分析 195
7.4.1 交流異步電動機驅動齒輪系統故障診斷的仿真分析 195
7.4.2 交流異步發電機齒輪故障診斷的仿真分析 201
7.5 齒輪故障診斷的模擬試驗分析 213
7.5.1 交流異步電動機驅動齒輪故障診斷的試驗分析 213
7.5.2 DFIG傳動直齒輪故障診斷的試驗分析 234
7.5.3 DFIG行星齒輪增速箱故障診斷試驗分析 264
第8章 傳動系統軸系故障檢測與診斷 284
8.1 傳動系統軸系的主要故障類型 284
8.2 軸系不平衡和不對中故障檢測與診斷 285
8.2.1 軸系不平衡故障檢測與診斷 286
8.2.2 軸系不對中故障檢測與診斷 292
8.3 軸系扭轉振動故障檢測與診斷 300
8.3.1 軸系扭轉振動故障檢測與診斷原理 301
8.3.2 軸系扭轉振動故障的定子電流信號分析法 303
8.4 往復式壓縮機軸系扭轉振動故障的測試與分析 314
參考文獻 320
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