三相電機故障診斷及容錯控制研究

紀合忠 張燕紅

摘 要：在目前的情況下，三相電機作為一種重要的驅動設備，在日常生活之中有著極為廣泛的運用，引起了越來越多的人的重視和關注。然而基于三相電機本身所具有的特點，其使用環境復雜，在這樣的情況下，就使得其在運轉的過程中，常常出現各種意想不到的問題，給正常的生產經營帶來諸多的問題和困難，一方面對設備的性能造成了不可逆的破壞，另一方面還可能引發各種危險和事故。面對這樣的情況，為了能夠從根本上緩解各種不穩定因素，相關的工作人員就要對三相電機的故障進行精確的診斷和處理。基于以上的原因，本文結合筆者多年的實踐經驗，就三相電機故障診斷以及容錯控制進行了分析和思考，并提出了自己的看法和觀點，通過與各位進行分享，希望能夠給各位帶來一些指導和幫助。

關鍵詞：三相電機；故障診斷；故障容錯控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.128

三相電機是一種十分關鍵的設備，由于其具有結構簡單，價格低廉、堅固耐用，制造、使用和維修方便等優點，因此，其有著極為廣泛的應用，在各個領域之中都發揮著關鍵的作用，然而，三相電機的使用環境十分復雜，使得在對其進行運用的過程之中，常常出現各種意想不到的故障，對正常的生產活動可能會帶來十分惡劣的影響，面對這樣的情況，對三相電機使用過程中出現的各種故障進行有針對性的控制，就具有十分關鍵的作用。

1 故障診斷與容錯控制的意義

在當前的情況下，伴隨著我們國家經濟發展水平的不斷提升，科學技術的發展呈現出高速增長的趨勢。在現如今這個階段，越來越多的新式設備層出不窮，與此同時，其功能和作用也相應的變得越來越完善[1]。這些設備在日常工作的時候，面臨著及其繁重的任務，并且，這些設備經常在高負荷的情況下進行運轉，在這樣的情況下，就導致其出現故障的幾率變得越來越高。三相電機若是出現故障，一方面會使其原有的性能出現最大限度的降低，嚴重的情況下還會引發各種嚴重的災害，因此，采取各種有針對性的措施，來對其故障進行有效的排除和修正就具有至關重要的影響和作用。由于傳統的診斷方式自身所固有的局限性，采取更加智能化的模式就顯得至關重要。相關的工作人員可以從以下幾個方面著手，從源頭上對各種故障進行系統的控制。

（1）相關的工作人員在三相電機出現故障以后，要在最短的時間內對故障進行確定，并根據故障的情況采取各種有效的應對措施。

（2）工作人員要能夠精確的對各種設備的使用壽命和故障的類型進行確定，并有針對性的提出各種維修措施和方案。

（3）另外，能夠自動對故障進行處理同樣也十分關鍵，通過這樣的手段，來使設備在最短的時間內恢復至故障以前的工作性能。另外，在必要的情況下，工作人員還可以犧牲部分性能，來保證三相電機運轉的穩定性[2]。

2 三相電機常見故障介紹

三相電機在通常的情況下，都是由定子、轉子以及軸承等部件所構成，其基本構造具有十分簡便的特點。然而，三相電機的演變過程卻具有十分復雜的特征，不僅包括物理層面的問題，化學層面的問題同樣也十分關鍵。相關的工作人員在對其進行使用的時候，其性能往往會受到多種因素的共同影響，在一般的情況下，其故障主要可以概括為以下幾個方面：

（1）定子繞組匝間短路。這是一種十分常見的三相電機故障之一，這種故障所占的比值約為三分之一，出現這種故障最為常見的一個原因就是同一相繞組的線圈由于絕緣體受到破壞而出現了短路這種故障。

（2）轉子導條和端環開裂。這種故障也是三相電機出現的主要故障之一，其出現的原因主要為由于三相電機在啟動的時候，導條可能會在很短的時間內出現大電流，從而導致轉子導條出現故障，并發生斷裂的情況。另外，這種故障在嚴重的情況下還會導致三相電機的電機被燒壞，對整個機器都會產生十分嚴重的破壞[3]。

（3）軸承故障。軸承出現故障也是一種十分普遍和常見的現象，由于軸承是三相電機的承載部分之一，在一般的情況下會出現磨損的情況，基于以上的原因，軸承出現故障也是比較常見和頻繁的情況。

3 三相電機故障診斷及容錯研究

為了能夠更加透徹的理解如何對三相電機出現的故障進行系統的診斷，現舉例進行說明。

（1）轉子位置檢測故障診斷研究。相關的工作人員如何精準的判斷哪一個傳感器出現了故障，首要的一個步驟就是要對轉子位置的信號進行精準的分析和控制，操作的具體方式和步驟可以概括為：第一，工作人員要把一個電周期進行劃分，分成6個區間，將VT1VT6定為區間1，然后每隔60°區間就加1，直到VT5VT6（既區間6），通過運用這樣的方式，不管是在三相電機在啟動的過程中，還是在運轉的過程之中，都能夠保持良好的狀態。在一般的情況下，三相電機的運轉速度同換相區間的精準態量保持著密切的關聯。在這樣的情況下，相關的工作人員就可以比照下一個區間以及上一個區間的長度和寬度來對傳感器進行檢查，比排除各種故障。

（2）轉子位置故障容錯控制研究。當傳感器出現故障的時候，相關人員可以轉變自身的策略，靈活的運用尚未損壞的傳感器來對轉子位置進行確定和評估，通過這樣的方式，來對三相電機進行容錯控制[4]。

若是在使用的過程之中，三相電機中一路傳感器出現故障，最為關鍵的一個環節就是要對兩個區間的寬度進行確定，通過這樣的方式，來對出現的問題進行妥善的解決和處理。

4 結束語

總而言之，三相電機在當今的社會之中發揮著至關重要的作用，在不同的行業之中都有著極為廣泛的運用，正是因為它所具有的重要地位，在對其進行使用的時候，若是出現故障，會造成諸多意想不到的損失。現如今的三相電機同以往相比較，穩定性已經實現了巨大的提升，然而由于工作環境的影響，依舊可能出現各種故障和問題，在這樣的情況下，相關的人員要采取有針對性的措施，對三相電機出現的故障進行及時的維修和檢測，以此來從容應對各種不利情況，從而從根本上確保電機擁有一個良好的運轉環境，給生產作業提供更加堅實的保障。

參考文獻：

[1]楊喜林.異步電動機定子匝間短路故障診斷方法[J].電機與控制應用，2016，07（07）：55-58.

[2]許伯強，李和明.異步電動機定子繞組匝間短路故障檢測方法研究[J].中國電機工程學報，2018，03（24）：177-182.

[3]徐小來，王莉，謝一靜.異步電動機定子繞組短路故障仿真研究[J].大電機技術，2016，11（01）：23-25.

[4]趙文祥，程明，花為等.雙凸極永磁電機故障分析與容錯控制策略[J].電工技術學報，2017，03（04）：71-91.

[5]崔寶磊.三相電機故障診斷及容錯控制研究[J].電子技術與軟件工程，2017，03（20）：129.