“基于小波分析和神经网络的电机故障
诊断方法”研究报告
摘要
电机是现代工业中最主要的动力能源和驱动设备之一，不仅需要进一步提高电机驱动自动化水平，更要求电机的运行具有很高的可靠性、安全性和稳定性。本文通过监测电机振动信号对直流电动机故障进行诊断研究，提出了基于小波分析和神经网络的电机故障诊断方法，利用小波变换提取振动信号特征，利用神经网络识别特征，输出电机相应的运行状态。
关键词：故障诊断小波分析神经网络振动信号
第一章引言
1.1课题的研究背景与研究意义
随着现代工业制造的发展，电机巳经成为当今生产活动和日常生活中最重要的原动力和驱动装置。由于电机大量的应用,使用环境的不同,所驱动的负载也各尽不同等原因，导致了电机故障时有发生，特别是一些运行环境恶劣、负载冲击性很大的场合中运行的电机，其故障率更高。近些年来,因关键电机设备故障而引起的事故时有发生，造成了惨重的经济损失。
一直以来,针对电机的各种故障，一般都选用成熟、可靠的继电保护措施。继电保护技术是在电力系统发展背景下产生的，其目的是对电力系统进行保护,避免在电力系统中发生灾难性事故。继电保护经历了4个发展阶段，第一个阶段是基于电磁式保护装置，第二个阶段是基于晶体管式继电保护装置，第三个阶段是基于集成电路继电保护装置，最后一个阶段是基于微机继电保护装置，也是目
前使用最广泛的继电保护装置。目前继电保护被广泛应用于电机设备系统中，其主要目的是当电机发生故障或异常时,在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将电机故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以避免事故发生恶化。外表上看,继电保护的作用很明显，但是它并没有从根本上避免事故的发生。因为只有当事故已经发生时，继电保护才会起作用。这可能导致一系列问题，比如继电保护可能会突然断开整个生产线中的电源，使整个生产线上的设备突然停电，不会造成其他设备的损害，也会造成一定的经济损失。正如文献[1]中所描述的：“设备的继电保护,并不意味着能够预防事故的发生，它只能在事故发生后采取行动；它是在悬崖绝壁下的救护车,而不是悬崖顶上保护行人的栅栏。”
为了从根本上避免灾难性事故的发生以及保证电机及其所驱动负载的安全运行，应对电机采取故障诊断。与采用继电保护相比，电机故障诊断具有的优点是电机故障诊断能够在电机故障初期就能发现故障，从而避免电机故障的进一步恶化。此外还可以为电机制造商提供经验，积累数据,有利于电机性能的提升，增强可靠性。
1.2 设备故障诊断技术的发展状况
设备故障诊断技术是从上世纪60 年代发展起来的一门新学科，从科学发展的大环境来看，设备故障诊断技术的产生也是各学科交叉发展的必然。随着人工智能、专家系统、神经网络技术和知识发现理论的发展，以及监测技术、计算机技术、电子技术和通讯技术等相关学科领域的进步发展，设备故障诊断技术从理论到实际应用都有了很大发展，已形成一门集数学、物理、力学、化学、电子技术、计算机技术、信息处理和人工智能等各种现代科学技术于一体的综合性极强的智能化故障诊断技术[7-9]。该学科以设备的管理、状态监测和故障诊断为内容，以建立新的维修体制为目标，在各个领域得到了推广和应用，它提高了对设备故障诊断的科学化、合理化、系统化、准确化等，大大丰富了人们在故障机理、故障识别与诊断等领域的知识，其作用和效益日趋显著。
1.2.1 国内外发展状况
目前，许多国家的大学和公司都在开展电机故障诊断技术的研究工作其中取得了较好研究成果的研究机构主要集中在欧洲、美国、日本的一些知名大学和一些知名电气公司，例如：美国的纽约大学、弗吉尼亚大学、南加利福尼亚大学等,日本的京东大学、大阪大学等，德国的通用电气公司和美国的ENTEK公司等。其中部研究成果已经被转化成产品投放到市场，如美国的ENTEK公司的交流感应电机诊断仪。我国对电机故障诊断技术也非常重视，例如在60年代就提出了带电实验的方法，该方法由于存在一些致命的缺点,并没有得到广泛的实践和应用。近年来，我国也进行了大量的电机故障诊断技术研究，并取得了一定的研究成果，特别是清华大学高景德、王祥行等在电机故障分析方面做出了重大贡献。
1.3 电机故障诊断技术
自19 世纪发明电机以来，由于电能应用方便，且电机的性能优良，便于控制，所以得到了迅速普及。电机是工业领域中最主要的动力能源和驱动设备，各行各业的使用场和性能要求千差万别，因此电机的种类、型号、结构林林总总，不同的环境对电机有不同的使用要求，不同的电机有不同的工作原理。
电机故障诊断技术发展到今天已经经历了三个阶段：
第一阶段：诊断结果在很大程度上取决于领域专家的感官和专业经验，对诊断信息只作简单的数据处理，比如人工定期维修制度。
第二阶段：是以传感器技术和动态测试技术为手段，以信号处理和建模处理为基础的现代化诊断技术，在工程中得到了广泛的应用。
第三阶段：为了满足复杂系统的诊断要求，随着计算机及人工智能的发展，诊断技术进入以知识处理为核心，信号处理、建模处理与知识处理相融合的第三发展阶段——智能诊断技术阶段。
状态监测和故障诊断；故障诊断的四个步骤为：信号检测、特征提取(信号处理)、状态识别和诊断决策。电机故障诊断的基本实施过程，电机的故障诊断技术的实施过程，一般可分为两个阶段、四个步骤。两个阶段分为状态监测和故障诊断；故障诊断的四个步骤为：信号检测、特征提取(信号处理)、状态识别和诊
断决策。电机故障诊断的基本实施过程，如图1-1所示：
图1-1 电机诊断基本过程
(1) 信号检测：按不同的诊断目的选择最能表现工作状态的信号，为故障分析诊断提供依据。
(2) 特征提取(信号处理)：将初始模式向量进行信号处理，维数压缩，形式变换，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待检模式，获得对诊断工作有价值的，既敏感又直观的信息。
(3) 状态识别：将待检模式与样式模式(故障档案)进行对比和状态分类。这一步是整个诊断过程的核心，需要建立判别函数，规定函数准则并力争使误差最小。
(4) 诊断决策：根据诊断系统的分析判断，做出相应决策，对设备的管理和维修工作进行必要的预测及干预，实现预知维修。
1.4 主要研究内容
由上述可知，自动化设备运行的稳定性受到了世界各个国家的普遍重视，故障诊断技术也成为各国学者竞相研究的热点。其中，智能诊断系统以其智能性和实性正受到越来越多的重视，小波分析和人工神经网络是该领域的研究热点之一。本文在广泛查阅国内外相关文献资料的基础上，针对实验室直流驱动系统的直流电动机对电机故障诊断方法进行系统研究，报告主要内容涉及以下几个方面：（1）阐述了研究内容的背景，概述了故障诊断技术的发展状况和理论体系构成；全面介绍了电机故障诊断的技术的特点和实施过程。
（2）在介绍了傅里叶分析和小波分析的基础上，系统的阐述了多分辨率分析及小波包分析理论，从理论上对小波包用于非平稳信号特征提取进行了可行性研究；（3）在介绍了人工神经元模型和神经网络优点的基础上，深入研究了BP 神经网络的拓扑结构和其正向传播和反向调整的算法原理，从理论上研究了应用BP
网络进行故障状态模式识别的优越性。
（4）对直流电动机的常见故障及其振动分析进行了研究，全面介绍了振动信号处理方法；介绍了小波与神经网络的结合方法，详细介绍了基于小波包的信号能量特征提取方法和步骤，并利用MATLAB 软件编程软件予以实现；并且详细介绍了应用BP 神经网络进行故障诊断分类的方法和步骤，并利用MATLAB 软件编程软件予以实现；系统阐述了振动信号采集系统及其相关问题；并对论文所述故障诊断方法进行了仿真实验研究。
第二章小波及小波包分析理论
小波变换的提出是一种对于数字信号处理在数学计算方法上的突破，也是对傅立叶变换的一种延伸与补充。小波变换是一种通过对信号进行平移和伸缩进行多尺度分析，并在时间与频率两个方向上对信号进行局部变换，可以有效的从数字信号中抽取有用信息。利用小波变换对数字信号进行分析已然成为一种新兴的数字信号处理技术，尤其因为其在微弱信号信息提取方面的优势，成为国内外数字信号处理技术研究的重点。
2.1 小波变换的基本原理
2.1.1 傅立叶分析
众所周知，傅立叶变换与傅立叶分析是现代数字信号处理技术的基石，它将信号分析从时域引入到频域内分析，可以从物理上对一个信号的进行更加清楚的解释。
从傅立叶级数的概念可以得出，任意一个周期信号都可以表示为直流分量和各次谐波分量叠加之后的结果。用更数学化的语言描述，即任意一个满足狄里赫利条件的周期函数都可以展开成为一组规范正交基的线性组合。这组规范正交基即为熟知的：
0cos()a f kw t =2-1
0sin()b f kw t =2-2
经典的傅立叶变换（FT ）定义如下：
()()j t F f t e dt ωω+∞--∞=?
2-3 ()()j t F t f e d ωωω+∞
--∞=? 2-4
其中式（2-4）称为傅立叶反变换（IFT ）。 F (ω)是ω的连续函数，称为信号 f (t )的频谱密度，简称频谱。
在实际中更多地用到了时域离散信号的傅里叶分析，尤其是在数字信号处理（DSP ）中。类似于连续信号，时域离散信号也可以根据是否为周期性，分为离散时间序列傅里叶变换（DTFT ）和离散傅立叶变换（DFT ）。前者主要针对非周期的离散时间信号，而后者主要针对周期性的离散时间信号。在实际应用中，大量接触到的是一段时间序列，既非周期也非无限长，理论上应用 DTFT ，但为了便于计算机实现，通常直接应用 DFT 公式进行求取，即：
傅立叶变换时一种全局变换，描绘的是整个时间段内频率的特性，而没有刻画特定时间段或频率段的特性，所以在分析很多非平稳信号时具有很大的局限性，比如轴承故障振动信号、地震信号和语音信号等，他们的统计特性随时间变化，即信号的频率是时变的；从实时性角度来说，从傅立叶变换的定义可以看出，传统的傅里叶变换是针对（ ?∞ ,+∞）所有的信号，即需要将所有信号采集完成才能给出结果，这样就满足不了实时处理的要求。准确描述非平稳信号必须使用具有局部性能的时域和频域的二维（t, w ）联合表示，或者说必须提取特定时间段和频率段内的信号特性。1946 年 Gabor 提出了窗口傅立叶变换，即在传统的傅立叶分析之前对信号进行加窗处理。这里的窗函数选择必须是实对称函数；在
某个小区间外迅速衰减为 0。这是一种最初有 Gabor 提出的较为简单的时频分析方法，而且窗函数都是短时函数，所以又称该方法为 Gabor 变换或短时傅立叶变换（STFT ）。
在解决加窗傅立叶变换的局限性的过程中催生了小波理论，从类比和继承的角度讲，将加窗傅立叶变换中的窗函数的选择按照某种规则进行改进和扩展，并用严格和抽象的数学理论描述，即产生了小波理论。从理论上上讲，小波分析理论是建立在实变函数、复变函数、泛函分析、调和分析等近代数学理论基础上的，这些近代成熟的数学理论为小波分析提供了重要的理论基础，同时也增加了小波理论的抽象性。
2.1.2 小波变换
类似于窗口傅立叶变换中的基本窗函数（母函数）平移得到一组形状相同窗函数，小波变换的出发点也是一个基本小波，通过伸缩和平移得到一组形状相似的小波。这个基本小波称为母小波，伸缩和平移产生的小波成为子小波或者小波基函数。之所以称为小波，是因为小波函数的两个重要特征得来的：一是振荡性，它是振荡波形，并且围绕时间轴的面积为零；二是衰减性,函数两端很快衰减到零。正是由于这种特性，使小波具有时频局部化特性。
连续小波变换最初提出来是作为一种解决短时傅立叶变换中分辨率问题的方 法。连续小波分析也是采用一种类似于短时傅立叶分析的方法,将信号与一个函 数相乘，类似于短时傅立叶变换中将信号与窗函数相乘，并且连续小波变换是将 时域信号分成不同的时间片段进行计算的。
连续小波变换定义如下式：
1(,)(,)()()
x x t CWT s s x t dt s ψψττψτψ-==
?
2-5 如上面等式所示，变换后的信号是一个分别包含变量τ和尺度参量上s 的函数。ψ(t)是变换函数，并且被成为母小波。母小波得名的原因是因为如下所述的两个有关小波分析的重要属性：
“小波”就是小区域，长度有限，均值为0的波形。所谓“小”是指它具有
衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。“母”这个词意味着在变换过程中所用到的支持不同区域的不同函数都是从一个主函数或者说是从一段母波中衍生出来的。换句话说，母小波是产生其他窗函数的原型。变量τ是与窗函数的位置有关的，随着窗通过信号的不同区域，τ也随之发生变换。显然，这与变换域中的时间信息紧密联系在一起。
从物理上阐述，小波变换的这个系数表示了信号在时域和频域中能量上的多样性。在工程应用方面，连续小波变换系数的平方通常被称为小波尺度图。而小波尺度图通常不用于机器的故障诊断中。
连续小波变换理论通常只适合于理论的分析和推导，由于现代计算机都采用数字处理方法，因此连续小波变换必须离散化，即进行离散小波变换（DWT ）以便于应用计算机进行数值计算。离散化的方法是把小波基函数进行离散化，即将自变量a 和τ进行离散化处理。则的离散小波函数，在实际应用中，通常进一步取常数a 0=2，τ0=1，则进一步得到信号2()()f t L R ∈，离散小波变换为：
*2,(,)(),()2()(2)j
j f j k R WT j k f t t f t t k dt ψψ--=??=-? 2-6
其中 j ，k 分别为频率范围指数和时间步长变化指数，这是一种性质较好的二进离散方案。离散化后的小波变换系数(,)f WT j k 与连续小波变换系数(,)f WT a τ相比，前者是关于整数 j ，k 的二维离散序列，而后者是关于实数 a ，τ的二维连续变量。
2.1.3 多分辨率分析
S.Mallat 与 Y.Meyer 提出了多分辨分析概念，简称 MRA （Multi-Resolution Analysis ），多分辨率分析又称为多尺度分析，是小波分析中的重要概念之一，也是小波分析计算机运算实现的重要理论前提。
MRA 是理解和构造小波的统一框架，无论在理论分析还是在构造、理解和应用小波方面，它都是十分重要的，是信号分解与重构快速算法实现的理论基础。多分辨分析的基本思想是把信号投影到一组互相正交的小波函数构成的子空间上，从函数空间的角度来研究函数或信号的多尺度表示，形成了信号在不同尺度上的展开，从而提取了信号在不同频带的特征，同时保留了信号在各尺度上的时
域特征。
2.1.4常用的小波函数
在工程实际中，以下几种小波函数的应用比较广泛：
1. Haar 小波：它是小波分析发展过程中用得最早的小波函数，也是最简单的小波，Haar 小波本身是一个阶跃函数，可以用解析的方法表达为如下形式：
2-7
Haar 小波是一个间断函数，它的支集长度为1，滤波器长度为2。
2. Daubechies 小波：它是由著名小波学者 Ingrid Daubechies 所创造，她发明的紧支集正交小波是小波领域的里程碑，使得小波的研究由理论转为可行Daubechies 系列小波简写为 dbN ，其中 N 表示阶数。db1 等同于 Haar 小波，其余的 db 系列小波函数都没有解析表达式。它们的支集长度和滤波器长度都是 2N 左右，消失矩为 N ，可见这个系列的小波扩展性比较好，可以比较灵活的权衡增加支集长度（为了提高能量的集中程度）带来的边界问题。
3. Morlet 小波(图2-1,a)：它是一个具有解析表达式的小波，但它不具有正交性，所以只能满足连续小波的允许条件，同时不存在紧支集，不能做离散小波变换和正交变换。其解析形式如下：
22()C e
cos(5)x x x ψ-= 2-8 此外，还有 Symlets 小波、Mexican Hat 小波、Meyer 小波（图2-1 ,b ）、Gauss
小波等。
a: Morlet 小波b:Meyer 小波
图2-1 两种常见小波函数主要性质
2.3 小波包算法
尽管如上文所描述的小波变换是一种具有更好扩展性和灵活性的时频分析方法，然而小波变换作为一个频域分析方法有一个严重的问题，就是在针对高频区域进行小波分析时，该方法有严重的缺陷。因此，当信号在高频区域分布紧密时小波变换很难提高其分辨率。为了提高高频区域中小波变换的分辨率，小波包变换得以被提出，小波包变换是基于小波变换提取了小波函数线性区域的分析方法。小波包基本继承了相应小波函数的基本属性，比如正交性以及频率分布等。小波包变换的结构也与离散小波变换比较类似，两者都有多尺度分析的框架。离散小波变换和小波包变换的主要区别在于小波包变换可以同时分裂多个细节和近似的描述，但是离散小波变换只能分裂出一个近似的描述。因此小波包变换在每一个尺度上有这相同的频率带宽而，离散小波变换就没有这个特点。小波包变换的这种分辨率模式保证了原始信号的信息不会因为变换增加或者减少信息。因此，在中频和高频区域有更好质量的信号可以用来进行更高频率的信号分析。可以说小波包变换适用于信号处理尤其适用于对非稳态信号进行处理,因为信号在进行小波包变换后各个尺度上有这相同的频带宽度而与频率本身的高或者低无关。
2.3.1小波包分析
下面给出了小波包计算方法的推广过程，定义子空间n
j U 是函数()n U x 的闭包空间，2n
j U 是函数2()n U x 的闭包空间，令()n U x 满足下面二尺度方程：
2-9
以一个三层的分解说明小波包分析的原理，其小波包分解树如图所示。
图2-2 三层小波包分解树结构图
图中 A 表示低频，D 表示高频，末尾的序号数表示小波包分解的层数(即尺度数)。分解具有关系：S=AAA3+DAA3+ADA3+DDA3+AAD3+DAD3+ADD3+DDD3。
2.3.2 小波包算法的实现
小波包分解可以对信号在全部的频带范围内进行正交分解。小波包算法的基本思想是将第一次分解结果的高频部分和低频部分利用二抽取运算，保留其偶数部分或奇数部分（即每隔一个数保留一个）。在进行下一步分解时，不仅将低频部分进行分解，同时也将高频部分进行分解，对分解结果仍采用二抽取运算，这样无论在低频段还是在高频段都具有相同的时频分辨率。这种空间分解方式可以一直反复进行下去，信号被分解到相邻的频率段上。随着分解层数的增加，频段划分得越来越细。为了提高分辨率，可以采取下面的信号重构方法。
下面直接给出小波包分解和重构算法的演算公式，设()n n j j g t U ，则()n
j g t 可表示为： 2-10
由此得出小波包分解算法如下：
2-11
小波包重构算法如下：
2-12 第三章基于BP网络的故障诊断方法的研究
3.1神经网络概述
神经网络是一种新型智能计算信息处理系统。它可以模仿人脑处理不完整的、不准确的、甚至非常模糊的信息，并能联想记忆，从部分信息中获得全部信息。即使系统受到一定程度干扰时，特征信息变化较大，神经网络仍能以优化工作状态来识别与处理，这对系统的在线实时监控和诊断有重要意义。而且神经网络能在数据量大、信息领域不完整以及存在噪音数据的情况下可以较好地表达出训练样本所要求的决策区域。因此，人工神经网络作为故障诊断的信息处理工具。
目前，基于神经网络的模式识别技术应用越来越广。由于神经网络的高速并行处理、分布存贮信息等特性符合人类视觉系统的基本工作原则，具有很强自学习性、自组织性、容错性、高度非线性、高的鲁棒性、联想记忆功能和推理意识功能等，能够实现目前基于计算理论层次上的模式识别理论所无法完成的模式信息处理工作。所以，采用神经网络进行模式识别，突破了传统模式识别技术的束缚，开辟了模式识别发展的新途径。同时神经网络识别也成为神经网络最成功和最有前途的应用领域之一。神经网络用于模式识别的网络模型主要包括：有导师学习网络、无导师学习网络、自监督学习网络和混合学习网络。这些网络模型都已成功地应用在模式识别各个领域。
神经网络识别系统的输入层接收待识别样本的特征向量，经过隐层神经元的
运算，输出层的输出就是识别结果，输出层的每个神经元代表一类，哪个输出神经元获胜，该样本就是该输出神经元所代表的那一类（所谓获胜就是该单元的输出远大于其他单元的输出）。
3.2反向传播BP网络
1986 年，D.E.Rumelhart 和J.L.McClelland 提出了一种利用误差反向传播训练算法的神经网络，简称BP(Back Propagation)网络，是一种具有隐含层的有导师指导的多层前馈网络。BP 神经网络系统地解决了多层网络中隐含单元连接权的学习问题，假设BP 网络的输入节点数为M、输出节点数为L，则此神经网络可以看成是从M 维欧氏空间到L维欧氏空间的高度非线性映射。
3.2.1BP算法原理
BP 学习算法的基本原理是梯度最速下降法，核心思想使调整权值使网络总误差小。采用梯度搜索技术，使网络的实际输出值与期望输出值得误差均方值最小。网络学习过程式一种误差边向后传播边修正权系数的过程。
多层网络采用BP 算法时，实际上包含了正向和反向传播两个阶段。在正向传播阶段，输入信息从输入层经隐含层逐层处理，并传向输出层，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果在输出层得不到期望输出，则转入反向传播，将误差信号沿原来的连接通道返回，通过修改各层神经元之间的连接权值，使误差信号最小。
M 个输入节点，L 个输出节点，网络的隐含层共有q 个单元的BP 神经网络拓扑结构如下图3-1所示。
图3-1 BP网络结构图
3.2.2BP网络前馈计算
在训练的学习阶段，设有N 个训练样本，先假定用其中的某一个样本p 的/输出模式对{ X p}和{Y p}对网络进行训练，隐含层的第i 个神经元在样本p 作用下的输入为：
3-1 式中，X j p和O j p分别为输入节点j 在样本作用时的输入和输出，对输入节点而言二者相当；W ij为输入层神经元j 与隐含层神经元i 之间的连接权值；i 为隐含层神经元i的阈值；M 为输入层的节点数，即输入向量的维数。
激活函数Sigmoid 型为，其表达式为：
3-2
则隐含层第i个神经元的输出O i p位：
3-3
隐含层激活函数g(net p i)为：
3-4 若其输出与给定模式对中的期望输出t p k不一致，则将其误差信号从输出端反向传播回来，并在传播过程中对加权系数不断修正，直到在输出层神经元上得到所需要的期望输出值t k p为止。对样本p 完成网络权系数调整后，再送入另一样本模式进行类似学习，直到完成N 个样本的训练学习为止。
第四章直流电机故障诊断系统
4.1 直流电机结构及故障分析
本文以诊断实验直流电动机转子系统机械类故障为主，诊断方法具有通用性。目前，直流电动机具有良好的启动性能且能在宽广的范围内平滑而经济的调速，所以仍然广泛应用于电力机车、无轨电车、轧钢机和启动设备上，所以对其故障研究具有重要的现实意义。
4.1.1 直流电机结构
直流电机典型机械结构图：
图4-1直流电机结构图
4.1.2 直流电机故障的震动分析
机械的振动总是伴随着机械的运转而存在的，直流电动机也不例外，即使是电机在最佳的运行状态，也将产生某些振动。由于转子、轴承、壳体、密封和固定等部分的结构及加工和安装方面的缺陷，使电机在运行时引起振动，振动的加剧又往往是电机破坏的主要原因，所以对电机这样的旋转机械进行振动监测和分析是非常必要的。振动参数更能直接地、快速准确地反映电机的运行状态，所以把对振动参数的监测作为对电机状态进行诊断的主要依据，通过对振动信号的分析，可以推断出振动原因和故障类型。
根据对现场使用的直流电动机的调查与分析，电机主要的故障有转子的不对中、不平衡、转轴弯曲、轴承动静碰摩和损坏及油膜振动等。这些故障都会引起电机在运行过程中的强烈振动，因此对电机故障按振动原因可以分为：
1.不对中
不对中是电机的常见故障，大多数发生在负载联轴器部位。所谓中是用联轴节联接起来的两根轴的中心线存在偏差，如产生轴线平行偏移，轴线生角偏移或者是两者的组合。一般由制造安装时存在轴线偏移或长期运行中磨损引起。另外，两端轴承孔在制造加工时不同轴度超差，轴承安装质量不佳或配合松动、元件损坏、电机端盖变形等均会产生不对中。在一般情况下，轴向振动急剧变大或严重超是不对中的典型特征。当转子存在不对中故障时，振动信号将含有工频的高次成分，尤其以 2 倍频振动非常明显。有关研究指出，如果在二阶振动频率上的振幅是工频振幅的30-75%时，此时不对中可被电机轴承受相当长的时间；当二阶频率振幅是工频振幅的75-150%时，则轴承可能发生故障，应加强状态监测；当二阶频率振幅超过工频振幅时，不对中会对联轴节产生严重影响。
2.不平衡
由不平衡引起的振动是电机最常见的故障类型之一。转子不平衡的基本原因如下：转子部件材质分布不均；转子绕线不均匀；转子沟槽内有大量积灰。电机在水平方向的刚度最小，由不平衡而产生的激振力在水平方向反应最强烈。水平方向的振值超差或发生剧变是不平衡故障的显著特征，而且由不平衡引起的振动
频率一般与转速同频。当转子材质不均、转子热不平衡、转子热弯曲引起振动时，其振动的主要特征之一是振动变化，即不平衡时振动随时间发生变化振动相位不稳定，有时会产生明显甩振。
3.动静碰摩
电机在运行过程中，由于装配不良、转子不平衡量过大、轴弯曲、机械松动或零部件缺陷等综合性原因，可能导致动静件之间发生碰摩。由于动静部分碰摩而产生的振动具有丰富的频谱特征，占据超低频、低频和高频的各个频带，特征频率复杂，特别是对于早期的微弱的碰摩故障，故障信号的特征提取相对困难。
4.油膜振动
油膜振动是轴承轴颈带动润滑油高速流动时，高速油流反过来激励轴颈，使其发生强烈振动的一种自激振动现象。转子稳定运转时，轴颈在轴承内仅绕其中心高速旋转;但失稳后，轴颈不仅绕轴颈中心高速旋转，而且轴颈中心本身将绕平衡点甩转或涡动。这种涡动频率一般大约为转轴转动角速度的一半，称为半速涡动。在转轴的临界转速比较低时，涡动频率可能与转轴的某一临界转速相等，其涡动振幅将被共振放大，即产生强烈的振动，此时称为油膜振动。由此可见，当转子发生油膜振动时，其振动的主要频率成分为临界转速左右的频率。
4.2仿真振动信号的时频分析实例
电机在运转状态可以通过振动信号全面反映，如果出现故障状态，通常信号会发生突变，即在局部信号段具有奇异性，而且通常电动机工作环境比较复杂，因此所得振动信号往往含有大量噪声，信号的信噪比较低。如下仿真生成直流电动机振动信号，叠加噪声和奇异点，利用小波分析仿真振动信号，提取其特征。
仿真信号有以下三部分组成：
4-1
4-2
4-3 以上f (t1)为分段正弦信号，f (t2)为近似矩形脉冲信号（产生奇异点），f (t3)为随机白噪声信号，其中t ∈Z。构造含噪原始信号f (t) = f (t1) + f (t2) + f (t3)如图4-2所示。
图4-2 仿真信号波形
首先选择db5 系列小波，利用Mallat 算法对 f (t )进行分解，然后利用阈值法处理细节系数，并根据处理后的细节系数重构 f (t )，得到消噪信号如图4-2所示。结果表明，利用小波分析可以有效地对仿真信号进行降噪滤波，提高信噪比。然后再选择db6 系列小波，利用Mallat 算法对上述消噪信号进行 3 层分解，检测奇异点，重构结果如图4-3所示，其中a3为第三层重构近似信号，d3为第3 层重构细节信号，d1为第 1 层重构细节信号。
图4-3小波重构的各种细节信号
从重构各频段细节信号d1, d2, d3可以明显看出在t=200、230 和500 左右均有幅度跳变，可以判定原信号在以上三个时域位置左右有奇异点出现，符合实际仿真信号。仿真结果表明小波分析可以准确检测非平稳信号的奇异点出现的时域信息。
4.3小波神经网络系统
4.3.1 小波神经网络的结合途径
小波分析由于其基函数的自动伸缩和平移特性，已成为信号处理的重要工具。神经网络由于可以实现输入到输出的非线性映射，并具有自学习和模式识别的能力，适用于诊断的自动化。将这两者加以结合，可以形成互补，更好的进行故障的诊断与识别。目前有两种结合途径：松散型结合，紧致性结合。本文采用松散型小波神经网络进行电机转子轴承的故障诊断研究。
4.3.2 小波分析与神经网络的松散性结合
本文运用松散型小波神经网络进行电机轴承故障诊断的总体构想是：以小波分析作为神经网络的前处理器，以提取故障特征；利用神经网络对输入和输出建立映射关系，输入取为故障特征量，输出取为多组特征向量，不同的输出向量表达某类故障模式，利用神经网络进行故障诊断分类。
诊断系统的设计思路是:
(l) 利用小波变换优良的时频局部化特性，提取故障特征。具体是利用小波变换将状态信号分解到不同的尺度上，使故障特征在某一或某些尺度上得以显化。
(2) 利用神经网络的非线性映射能力来处理电机轴承故障模式与故障特征之间的非线性映射关系。
4.4 小波神经网络故障诊断的步骤与实现
4.4.1 振动信号的小波包能量特征提取方法
本文采用分析电机振动信号诊断其转子故障，以他励直流电动机转子三种典型状态：正常、转子不对中、轴承碰摩为例进行研究。由于直流电机转子故障时机体振动会受到脉冲力的作用，在靠近脉冲力作用的时刻振动信号的能量比较大，而在远离脉冲力作用的时刻振动信号的主要成分是平稳振动信号和噪声以及低频干扰，信号能量相对较小。因此可以利用各个频带能量的变化来提取故障特征，频带能量可以由小波包分解系数来求取，具体步骤如下：
利用在时域和频域都有良好的局部化特性Daubenchies 小波系列中的 4 阶小波，对振动信号S( t) 进行3 层小波包分解，得到8 个子频带。假设原始信号S( t) 中信号最低频率为0，最高频率为 f ，则提取小波包分解信号S j（j=0，1，…，7）频带成分所代表的频率范围见表4-1。
电机的基础知识探讨分析 电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 电动机的种类 1．按工作电源分根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类根据电动机按起动与运行方式不同，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途分类可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类根据电动机按转子的结构不同，可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类根据电动机按运转速度不同，可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
课程设计报告 课程名称微机控制技术 设计题目电机测速系统 专业班级自动化0741 姓名 学号 指导教师 起止时间2010.12.27~2011.01.07 电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注：1. 课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸，实习报告建议双面打印（正文 采用宋体五号字）或手写。
摘要 现代工业现场和生活中多应用电机测速系统，所以对其了解及进一步研究很是必要。本次设计给我们提供了这样的一个机会。 设计测速电动机系统，实现按键能设定4个电机转动速度，PLC和上位机组态软件连接，PLC通过控制变频器输出不同频率三相电使电机转动起来，然后通过旋转编码器测量电机速度，旋转编码器输出接PLC高速计数输入通道，计算当前电机转速，并在上位机组态软件中上显示出来。 关键词 PLC 电动机旋转编码器变频器 Abstract： Motor speed system is applied to the modern industrial field and in life，So understanding and further study of it is very necessary. The design provides us with such a chance. Designing motor speed system which realize buttons which can set up four motor rotation speed，PLC can connect to upper unit configuration software,PLC control inverter which can export different frequencies,its exporting can make motor turn,then Rotary encoder measure motor’s speed through the revolving ,Rotary encoder’s outputing connect to PLC high-speed counting input,while it calculates the motor speed and in the upper unit configuration software displayed. Keywords: plc electric motor Rotary encoder inverter
神经网络工具箱应用于故障诊断 1.问题描述 电力系统的安全运行具有十分重要的意义。当高压变压器或其他类似设备在运行中出现局部过热、不完全放电或电弧放电等故障时，其内部绝缘油、绝缘纸等绝缘材料将分解产生多种气体，包括短链烃类气体（C2H2、CH4等）和H2、CO2等，这些气体称作特征气体。而特征气体的含量与故障的严重程度有着很密切的关系，如下图1所示。将BP神经网络应用于变压器故障诊断对大型变压器的运行有着非常重要的意义。 2.神经网络设计 (1)输入特征向量的确定 变压器的故障主要与甲烷（CH4）、氢气（H2）、总烃（C1＋C2）以及乙炔（C2H2）4 种气体的浓度有关，据此可以设定特征向量由这 4 种气体的浓度组成，即CH4、H2、C1＋C2（总烃）和C2H2，同时也设定了网络输入层的节点数为4个。 (2) 输出特征向量的确定 输出量代表系统要实现的功能目标，其选择确定相对容易一些。只要问题确定了，一般输出量也就确定了。在故障诊断问题中，输出量就代表可能的故障类型。变压器的典型故障类型有：一般过热故障、严重过热故障、局部放电故障、火花放电故障以及电弧放电故障等5种类型，因此这里选择 5 个向量作为网络的输出向量，即网络输出节点确定为 5 个。根据Sigmoid 函数输出值在0 到1 之间的特点，这里设定以0 到1 之间的数值大小表示对应的故障程度，也可以理解为发生此类故障的概率，数值越接近 1 表示发生此类故障的几率越大或说对应的故障程度越大。针对本系统，
设定输出值大于等于0．5 时认为有此类故障，小于0．5 时认为无此类故障。 (3)样本的收集 输入、输出向量确定好以后就可以进行样本的收集。 数据归一化处理时，注意：在归一化处理的时候，因考虑到各气体浓度值相差较大，如总烃的浓度比H2的浓度值高出几个数量级，因此在归一化处理的时候，分别对各个气体浓度值进行处理，即最大值和最小值取的是各气体的最值，而不是所有样本值中的最值。 在本实例中采用：MATLAB利用归一化公式 u=(x-min(min(x)))./(max(max(x))-min(min(x))) （1） 在公式1中x表示所需归一化处理的数据，u表示归一化后的结果 处理结果如下：
分析和研究电机的方法 综合介绍旋转点的分析步骤和研究方法： 一、分析电机的步骤 研究机—电能量转换过程的关键在于分析耦合磁场对电系统和机械系统的作用和反作用。因此分析电机时，一般来讲可有以下三个步骤： （1）电机内部物理情况的分析。这一步主要是分析空载和负载运行时电机内部的磁势和磁场，并建立物理模型。 （2）列出电机的运动方程。电机内部的磁场分析清楚以后，利用电磁感应定律和电磁力定律，即可求出各个绕组内的感应电势和作用在转子上的电磁转矩；再利用基尔霍夫定律、安培全电流定律、牛顿定律和能量守恒原理，即可列出各个绕组的电势方程式、电机的磁势方程式、转矩方程式和功率方程式。这些方程统称为电机的运动方程。这一步实质上就是把物理模型变为数学模型。 电机的运动方程，除了可用上述传统的方法建立之外，亦可以用汉密尔顿原理通过变分法来建立。 （3）求电机的运行特性和性能。列出运动方程后，求解这些方程，既可确定电机的运行特性和一些主要的运行数据。对于动力用电机，在稳态运行特性中，发电机以外特性最为重要，电动机以机械特性为最重要。所谓外特性就是指负载电流变化时，发电机端电压的变化曲线。所谓机械特性就是指电磁转矩变化时，电动机转速的变化曲线。此外，效率、功率因数、温升、过载能力等指标对电机亦很重要。暂态运行时，还要考虑电机的稳定性、暂态电流和暂态电磁转矩的大小等。对于控制电机，则要考察电机的速应性、精确性和可控性等指标。 二、研究电机的一些基本方法和理论 在分析电机内部的磁场并建立和求解电机的运动方程时，常常用到下列方法和理论：（1）不计磁路饱和时，常用叠加原理来分析电机内部的各个磁场和气隙合成磁场及其相应的感应电势。考虑饱和时，主磁通和漏磁通分开处理；主磁通用合成磁势和主磁 路的磁化曲线来确定，漏磁通的效果通常作为漏抗压降来处理。 （2）在解决交流电机中由于绕组匝数不等、相数不等、频率不同引起的困难时，常常用到归算法（即坐标变换法）。 （3）在分析交流电机的稳态运行时，常用等效电路和相量图。 （4）在分析交流电机的不对称运行时，常常用到双旋转磁场理论和对称分量法。 （5）在研究凸极电机（直流电机、凸极同步电机）时，常常用到双反应理论。 研究电机的另外一个重要方法，就是科学实验。 研究电机电磁性能的试验方法有二类，一类是直接法，一类是间接法。直接法就是让电机在接近实际工况的条件下进行试验，并把测得的数据与理论计算结果相比较，以判定理论计算是否正确。间接法就是利用一些比较简单的测试性试验（例如空载试验、短路试验等）测出电机的参数，然后间接算出电机的性能。对于中、大型电机和不具备进行直接负载试验的电机，间接法得到广泛使用。
项目：排除电动机常见故障 学习目的 掌握排除电动机常见故障方法 工作准备 电动机一台，万用表、电桥、常用电动工具 操作步骤 电源接通后，电动机不转，熔丝烧断 运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用，运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当，保证运行的稳定性，不能有晃动，保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动，搬运等，对于这种电动机要加强日常的维护和检查，保证电动机运转的稳定性。 1、事故现象： 原因分析： 1）缺一相电源，或定子绕组一接反。 2）定子绕组相间短路。 3）定子绕组接地。 4）定子绕组接线错误。 5）熔丝截面过小。 6）电源线短路或接地。 故障判断： 1）首先可用万用表电阻档检查电源开关三相触头是否可靠闭合。 2）如开关正常则用双臂电桥来测量电机定子绕组相间直阻，以判定定子绕组是否完好。 3）如电机直阻正常可用摇表测量电机定子绕组和电源线对地绝缘电阻，判断电源线或电机是否发生接地故障。 4）如电机定子和电源线绝缘均正常则检查电机电源熔丝（如有）所标熔断电流同电机功率是否相匹配。 5）如以上检查均正常则应考虑电机定子绕组是否接反，如怀疑绕组接反可使用直流法重新判定绕
组首尾端。 处理方法： 1）检修故障开关触头，消除缺相。 2）查出短路点，并修复。 3）消除接地。 4）查出误接，改正之。 5）换较粗的熔丝。 6）重换电源线。 2、事故现象：通电后电动机不转动，有嗡嗡声 原因分析： 1）定子、转子绕组断路或电源一相无电。 2）绕组引出线首末接错，或绕组内部接反。 3）电源回路接点松动，接触电阻大。 4）负载过大，或转子被卡住。 5）电源电压过低。 6）小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬。 7）轴承卡住。 故障判断： 1）首先可用万用表电压档检查三相电源是否电压过低或有缺相。 2）如电源电压正常则用双臂电桥来测量电机定子绕组相间直阻，以判定定子绕组是否完好。 3）如电机直阻正常可用手转动电机转子以判断电机是否有卡涩现象，如有卡涩可将电机与负载解开再转动转子看卡涩是否消失，如消失则应检查负载是否过大或卡涩；如卡涩现象仍存在则需将电机解体做进一步检查。 4）如电机没有卡涩现象就仔细检查电机电源线螺丝是否松动，电源线本身是否损坏。 5）如以上检查均正常则应考虑电机定子绕组是否接反，如怀疑绕组接反可使用直流法重新判定绕组首尾端。 处理方法：
收稿日期:2005209202 作者简介:于炳亮(1964-),男,研究员,从事海洋仪器表研究。 文章编号:100224026(2005)0520041202电机转速测量方法研究 于炳亮 (山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001) 摘要:介绍了几种基本的电机转速的数字测量方法,并以一种利用Intel 的8089单片机和旋转式光电编码器构 成的数字实时转速检测系统为例,详细阐述了如何选择和综合应用几种转速测量方法,来实验最佳的转速测 量。 关键词:电机;转速;测量 中图分类号:TH86 文献标识码:A 1 概述 转速是电动机极为重要的一个状态参数,在很多运动系统的测控中,都需要对电机的转速进行测量,速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。 在电机的转速测量中,影响测量精度的主要因素有两个:一是采样点的多少,采样点越多,速度测量结果越精确,尤其是对于低转速的测量。二是采样频率,采样频率越高,采样的数据就越准确。 2 常用的数字测量方法 电机转动速度的数字检测基本方法是利用与电动机同轴连接的光电脉冲发生器的输出脉冲频率与转速成正比的原理[1],根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有:M 法(测频法)、T 法(测周期法)和M ΠT 法(频率Π周期法)。 2.1 M 法(测频法) 在规定的检测时间内,检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。虽然检测时间一定,但检测的起止时间具有随机性,因此M 法测量转速在极端情况下会产生士1个转速脉冲的误差。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时,才有较高的测量精度,因此M 法适合于高速测量。 2.2 T 法(测周期法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下,时间的测量会产生士1个高频脉冲周期,因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间较大)时,才有较高的测量精度,所以T 法适合于低速测量。 第18卷 第5期 2005年12月 山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol 118 N o 15Dec 12005
人工神经网络在设备故障诊断中的应用 程瑞琪 (西南交通大学 成都 610031) 摘 要 介绍了神经网络技术在设备故障诊断中应用的2个主要方向———故障模式识别和诊断专家系统,对应用的方法、特点及存在的问题也 作了概略分析。 关键词 神经网络 故障诊断 模式识别 专家系统中图分类号 TP 18 近年来人工神经网络(Artificial neural network -ANN )的研究发展迅速,ANN 以其诸多优点在设备状态监测与故障诊断中受到了愈来愈广泛的重视,为设备故障诊断的研究开辟了一条新途径。 ANN 具有以下主要特征:①实现了并行处理机制,可提供高速的信息处理能力;②分布式信息存储,可提供联想与全息记忆的能力;③网络的拓扑结构具有非常大的可塑性,使系统有很高的自适应和自学习能力;④具有超巨量的联接关系,形成高度冗余,使系统具有很强的容错能力;⑤是一类大规模非线性系统,提供了系统自组织与协同的潜力。本文作者仅就ANN 用于故障模式识别及诊断专家系统这两个方面应用的主要方法、特点及存在的问题作概括介绍。 1 神经网络与故障模式识别 模式识别是ANN 应用的一个较成功的领域,诊断问题实质上就是一种模式分类,是将系统的状态区分为正常状态或某一种故障状态的问题。通常故障模式的分布是非常不规则的,故要求所用模式分类方法能在模式空间里形成各种非线性分割平面,ANN 的特性使其可以作为一类性能良好的非线性分类器。1.1 方法及特点 ANN 故障模式识别可用图1所示BP 模型来说明 。 图1 BP 网模型 其中网络输入节点对应故障征兆,输出节点对应故障原因。进行故障模式识别时,先用一批故障样本 对模型进行训练,以确定网络结构(隐层及其节点数)和参数(节点间的联接权);网络训练好后,故障的模式分类就是根据给定的一组征兆,实现征兆集到故障集之间非线性映射的过程。 用ANN 作故障模式识别的特点有:①可用于系统模型未知或系统模型较复杂及非线性系统的故障模式识别;②兼有故障信号的模式变换与特征提取功能;③对系统含有不确定因素、噪声及输入模式不完备的情况不太敏感;④可用于复杂多模式的故障诊断;⑤可用于离线诊断,也能适应实时监测的要求。1.2 模型 用于故障模式识别的ANN 模型按学习方式可分有监督学习模型和无监督学习模型两大类,前者主要包括B P 网和径向基函数(RB F )网;后者主要包括自适应共振(ART )网和自组织特征映射(SOM )网。1.2.1 有监督学习模型 BP 网是目前故障诊断中应用最多且较成熟的一种模型,其神经元的非线性映射函数采用Sigmoid 函数,网络训练采用误差反向传播(Back pr opagation )学习算法。BP 网的结构及学习算法简单,但应用中还存在2个问题:一是关于网络的学习,因BP 算法是自适应最小均方(LMS )算法的推广,故网络的学习速度较慢,且可能陷入局部极小值点,针对这一问题已有许多改进的BP 算法;二是关于网络的结构设计,即如何选取隐层及隐层节点数,目前尚无确定的理论和方法。根据Hecht -Nilson 的映射定理:对任何闭区间上的一个连续函数,总可以用含一层隐单元的感知器网来映射;目前应用中多采用含一层隐单元的BP 网。关于隐层节点下限的确定已有一些研究结果,鉴于问题的复杂性,此处不作说明。选择较多的隐层及隐层节点虽可加快学习速度,但使网络的结构变得复杂,网络的推广能力也会变差。实际应用中,通常用对测试样本与学习样本的误差进行交叉评价的试错 法来选择隐层及隐层节点数。 RB F 网是一种较新颖的ANN 模型,只有一层隐含层,输出节点是线性的,隐单元采用对称的高斯基 · 13·第12卷第1期 《机械研究与应用》 ME CHANICAL RESE ARCH &APPLICATION Vol 12No .1 1999
班级：07自动化 学号：0709111016 姓名：高顺 三相异步电动机的绕组常见故障分析与处理方法 关键词：断路电流不平衡短路绝缘损坏磁场不均绕组接地绕组接错 一、绕组开路 由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂，焊接后又未清除干净，就可能造成壶焊或松脱；受机械应力或碰撞时线圈短路、短路与接地故障也可使导线烧毁，在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时，另几根导线由于电流的增加而温度上升，引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间短路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断笼。 1. 故障现象 电动机不能启动，三相电流不平衡，有异常噪声或振动大，温升超过允许值或冒烟。 2. 产生原因 （1）在检修和维护保养时碰断或制造质量问题。 （2）绕组各元件、极（相）组和绕组与引接线等接线头焊接不良，长期运行过热脱焊。 （3）受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。 （4）匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。 3. 检查方法 （1）观察法。断点大多数发生在绕组端部，看有无碰折、接头出有无脱焊。（2）万用表法。利用电阻档，对“Y”型接法的将一根表棒接在“Y”形的中心点上，另一根依次接在三相绕组的首端，无穷大的一相为断点；“△”型接法的短开连接后，分别测每组绕组，无穷大的则为断路点。 （3）试灯法。方法同前，等不亮的一相为断路。 （4）兆欧表法。阻值趋向无穷大（即不为零值）的一相为断路点。 （5）电流表法。电机在运行时，用电流表测三相电流，若三相电流不平衡、又无短路现象，则电流较小的一相绕组有部分短断路故障。 （6）电桥法。当电机某一相电阻比其他两相电阻大时，说明该相绕组有部分断路故障； （7）电流平衡法。对于“Y”型接法的，可将三相绕组并联后，通入低电压大电流的交流电，如果三相绕组中的电流相差大于10%时，电流小的一端为断路；对于“△”型接法的，先将定子绕组的一个接点拆开，再逐相通入低压大电流，其中电流小的一相为断路。
2009 届毕业设计（论文）开题报告 二级学院：延陵学院班级：09电Y1 学生：尚严鑫学号：09120920 指导教师：张建生职称：教授 课题名称 课题类型 □毕业设计□毕业论文 起止时间 开题报告 （毕业设计：含课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等。字数为3000以上。） （毕业论文：含课题来源、研究价值，国内外研究现状，研究内容，研究方法，研究思路，论文提纲，预期目标，时间安排及参考文献等。字数为3000以上。） 一．课题来源及研究价值 步进电动机是将电脉冲信号转化为机械角位移或线位移的控制电机，它可以看作是一个比较特殊的运行方式的同步电机。步进电机是由专门的电源提供脉冲信号。当每输入一个电脉冲信号时，步进电机就会往前移动一小步，移动的角度大小叫做步距角，因此这种不同于普通的匀速旋转的电机被称为步进电动机。步进电动机是受走脉冲信号控制的，直线位移量、角位移量和电脉冲数的关系成正比例，所以电动机的线速度、转速也与脉冲频率构成正比关系。利用改变脉冲频率的高与低，可以在很大范围内调节电动机的转速，从而实现电机的快速启动、制动和反转控制。步进电机的优点是在不失步的情况下工作，步距误差不会积累。从而完全适用数字控制的开环系统中，并使整个系统运行可靠。是工业生产中性能优良的数字执行元件。随着单片机应用技术、电力电子技术和自动控制技术在工业生产中的普及和深入，步进电机的的需求量愈来愈大。根据调查显示，全球步进电机的年产量在以13%以上的速度增加。同时国内对步进电机的要求也与日增加。对步进电机的研究，提高步进电机的系统性能，可以改善劳动条件、节约能源、提高产品质量和经济效益。基于微型单片机的控制系统则通过软件控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机已经成为一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展需要。 步进电机作为数字式执行元件，具有成本低廉、容易控制、定位方便和步距误差不会长期累积等优点，被广泛应用在数控装置、绘图机、机械手、印刷和包装设备等工业、军事和医疗自动化领域中。在多种步进电机中，混合式步进电机集反应式和永磁式步进电机的优点于一身，应用更加普遍。但是步进电机在应用当中仍然存在一些制约性的因素，步进电机及其系
电机速度测试方法的研究 一、基本内容 通常，常用的测速方法有：旋转轴编码器测速、直流发电机测速、交流测速发电机测速、光电测速等。本实验中用到轴编码器测速、交直流测速发电机测速以及无接触式转速表测速。 1、轴编码器测速及其原理 增量式编码器由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。在主码盘（光电盘）周边上刻有节距相等的辐射状窄缝，形成均匀分布的透明区和不透明区。鉴向盘与主码盘平行，并刻有a、b两组透明检测窄缝，它们彼此错开1/4节距，以使A、B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。工作时，鉴向盘静止不动，主码盘与转轴一起转动，光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线被全部遮住，光电变换器输出电压为最小；当主码盘上的透明区正好与鉴向盘上的透明窄缝对齐时，光线全部通过，光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个刻线周期，光电变换器将输出一个近似的正弦波电压，且光电变换器A、B的输出电压相位差为90°。光电编码器的测量准确度与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，能分辨的角度α为： α=360°/n （1） 分辨率=1/n （2） 2、交直流测速发电机测速原理 通过负载带动发电机转动，发电机转动后根据电磁感应原理产生电动势，从而有对外输出电压U，输出电压U正比于转速，进而测出转速。 3、非接触式转速表测量原理 非接触式转速计系采用光电反射原理的量法（光学RPM 转速测量法）。转速计发射出的红外线经固定在待测目标上的反射条反射后，即携带有关转速的信息，当转速计接收到反射波后，经过处理即得到转速测量数据。 二、实验内容 1、采用无接触式转速表测速 序号n(r/min) n标准序号n(r/min) n标准 1 10 2 100 11 1100 1100 2 199 200 12 1201 1200 3 302 300 13 1300 1300 4 401 400 14 1400 1400 5 501 500 15 1501 1500 6 599 600 16 1600 1600 7 700 700 17 1700 1700
直流电动机常见故障分析与维修 1.引言 电动机在人们的工农业生产中发挥着巨大的作用，给人们的生活带来了极大的便利。直流电动机虽然结构较复杂，使用与维护较麻烦，价格较贵，但是由于其具有调速性能好，起动转矩大等优点, 本文分析了电动机的结构、工作原理以及在工作中的常见故障，并给出了一些日常维护的方法。 2.直流电动机的原理、结构与拆装 2.1直流电动机的工作原理 当把直流电动机的电刷A、B接到直流电源上时，从图2.1可以看出，电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。前面已经说过，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，因此，ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电动机左手定则判断，ab边受力的方向是向左，而cd边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以，ab边和cd边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在S极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此，电磁力Fdc的方向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N、S极范围内的导体中的电流方向总是不变的，因此，线圈两个边的受力方向也不变，这样，线圈就可以按照受力方向不停的旋转了，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其它工 作机械。 图2.1 从以上的分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变。换向器和电刷就是完成这个任务的装置。在直流发电机中，换向器和电刷的任务是把线圈中的交流电变为直流电向外输出；而在直流电动机中，则用换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键性部件。 当然，在实际的直流电动机中，也不只有一个线圈，而是有许多个线圈牢固地嵌在转子铁芯槽中，当导
基于BP神经网络的故障诊断方法
《智能控制基础》 研究生课程设计报告 题目基于BP神经网络的故障诊断方法学院机械与汽车工程学院 专业班级车辆工程 学号221601852020 学生姓名李跃轩 指导教师武晓莉 完成日期2016年12月10日
目录 1 设计概述 (2) 1.1研究对象介绍 (2) 1.2设计内容及目标 (2) 2 设计原理、方法及步骤 (3) 2.1基于BP算法的神经网络模型 (3) 2.2 神经网络信息融合故障诊断步骤 (4) 3 结果及分析 (6) 3.1数据仿真 (6) 3.2 结果分析 (9) 4 设计小结 (10) 参考文献 (10) 附录程序 (11)
1 设计概述 1.1研究对象介绍 信息融合是多源信息综合处理的一项新技术，是将来自某一目标(或状态)的多源信息加以智能化合成，产生比单一信息源更精确、更完全的估计和判决。信息融合所处理的多传感器信息具有更为复杂的形式，可以在不同的信息层次上出现。多传感器信息融合的优点突出地表现在信息的冗余性、容错性、互补性、实时性和低成本性。 神经网络是由大量互联的处理单元连接而成，它是基于现代神经生物学以及认知科学在信息处理领域应用的研究成果。它具有大规模并行模拟处理、连续时间动力学和网络全局作用等特点，有很强的自适应学习和非线性拟合能力，从而可以替代复杂耗时的传统算法，使信号处理过程更接近人类思维活动。 柴油机故障具有相似性，故障与征兆的关系不明确，具有较强的模糊性，故障特征相互交织，柴油机故障诊断是一个复杂的问题。综合柴油机故障的特点以及神经网络的优势，采用基于BP神经网络的多传感器信息融合技术对柴油机机械故障进行诊断。 1.2设计内容及目标 设计内容：针对传统故障诊断方法存在的诊断准确性不高的问题，提出了BP神经网络信息融合的方法，实现对柴油机的机械故障诊断。由多个传感器采
2016-2022年中国交流电机制造行业发展研究分 析与市场前景预测报告 报告编号：1627576
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.doczj.com/doc/e718438813.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 报告名称：2016-2022年中国交流电机制造行业发展研究分析与市场前景预测报告报告编号：1627576←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥7920 元可开具增值税专用发票 网上阅读： 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 电机作为风机、水泵、压缩机、机床、传输带等各种设备的驱动装置，广泛用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用设施等多个行业和领域，是用电量最大的耗电机械。近年来，在国家政策下，我国电机能效水平逐步提高，但总体能效水平仍然较低。从电机自身效率看，平均水平比国外低3-5个百分点，目前在用的高效电机仅占3%左右；从电机系统看，因匹配不合理，调节方式落后等原因，电机系统运行效率比国外先进水平低10-20个百分点。在用非高效电机的大量使用造成巨大的用电浪费。工业领域电机能效每提高一个百分点，可年节约用电260亿千瓦时左右。 在全球降低能耗的背景下，高效节能电机成为全球电机产业发展的共识。在电机系统节能方面，中国相继出台了一些指导政策，特别是2008年以后，加快了淘汰低效电机及拖动设备的速度，加强了高效节能电机推广力度；财政部和国家发改委将高效、超高效电机应用列入惠民工程；工业和信息化部也先后发布了两批“高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录”。随着新能源汽车保有量大幅增加，在政策刺激下，中国新能源汽车产业市场预期良好，带动驱动电机市场规模迅速增长。 据中国产业调研网发布的2016-2022年中国交流电机制造行业发展研究分析与市场前景预测报告显示，目前，中国电机占全球电机的市场份额约21.5%，这一数据随着国际经济大环境的回暖变化，还会增加。而国内市场，在下一个五年规划中较欧美市场和其他国家市场增长更快，特别是高效能电机的市场将有很大的增大空间。电机未来的趋势在2015年之后，电机需求将向IE2类标准电机转移，至于超高效率IE4类型的电机的市场占有率并不高。预计在2015年时IE4类型的超高效电机市场份额占5%，增长缓慢的原因主要是由于电机生产中原材料的价格过高而导致电机产品的价格过高。我国按照工业节能“十二五”规划要求，提出了以提升电机能效为目标，加快淘汰非高效电机，大力开发和推广高效电机产品，扩大高效电机市场份额；在建立健全废旧电机回收机制，
河南科技学院新科学院 电子课程设计报告 题目：电动机测速器设计 专业班级：电气工程及其自动化 姓名：曹旺 时间：2011年6月6日到6月17日指导教师：徐涛王玉萍 完成日期：2011年6月15日
目录 摘要 (1) 1 引言 (2) 1.1 电动机转速测量现状及前景 (2) 1.2 研发意义 (2) 2 总体设计方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计框图 (4) 3 设计原理分析 (4) 3.1 电源的选择 (4) 3.2 传感器电路 (4) 3.3 定时电路 (5) 3.4 控制电路 (7) 3.5 计数器电路 (7) 3.6 驱动显示电路 (8) 3.7总体电路 (9) 3.8 PCB文件的打印输出 (11) 4 总结与体会 (12) 参考文献 (13)
电动机测速器设计任务书 1.计设目的与要求 设计一电动机测速器装置，理解相关要求，自主完成对系统的相关设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1)能够测量电动机每秒钟所转的圈数并监视电动机的运转情况； （2）自己选择要测量的电动机的合适的转速范围； （3）运用相关的集成芯片对信号进行译码，用四位数码管显示电动机的转速（转/分）。 2 设计内容 （1）画出电路原理图，熟练掌握各种逻辑功能并正确使用逻辑关系； （2）确定相关元器件的合适的元件参数； （3）制作出电路仿真图示； （4）制作SCH文件的生成与打印输出； （5）制作PCB文件的生成与打印输出。 3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和电路图，并且有自己的有总结体会。 4 答辩 在规定时间内完成相关叙述并回答出提出的相关问题。
三相异步电动机常见故障分析与排除示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
三相异步电动机常见故障分析与排除示 范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 三相异步电动机应用广泛，但通过长期运行后，会发 生各种故障，及时判断故障原因，进行相应处理，是防止 故障扩大，保证设备正常运行的一项重要的工作。 一、通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和 冒烟。 1．故障原因①电源未通（至少两相未通）；②熔丝熔 断（至少两相熔断）；③过流继电器调得过小；④控制设 备接线错误。 2．故障排除①检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是 否有断点，修复；②检查熔丝型号、熔断原因，换新熔 丝；③调节继电器整定值与电动机配合；④改正接线。
二、通电后电动机不转，然后熔丝烧断 1．故障原因①缺一相电源，或定干线圈一相反接；②定子绕组相间短路；③定子绕组接地；④定子绕组接线错误；⑤熔丝截面过小；⑤电源线短路或接地。 2．故障排除①检查刀闸是否有一相未合好，可电源回路有一相断线；消除反接故障；②查出短路点，予以修复；③消除接地；④查出误接，予以更正；⑤更换熔丝； ③消除接地点。 三、通电后电动机不转有嗡嗡声 l．故障原因①定、转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；②绕组引出线始末端接错或绕组内部接反； ③电源回路接点松动，接触电阻大；④电动机负载过大或转子卡住；⑤电源电压过低；⑥小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；⑦轴承卡住。 2．故障排除①查明断点予以修复；②检查绕组极性；
基于新型神经网络的电网故障诊断方法 1引言 快速事故后恢复系统正常运行是减少电能中断时间和增强供电可靠性的必要条件。作为事故恢复的第一步,应实现快速、准确的故障诊断以隔离故障元件并采取相应措施以恢复电能供应。然而在线快速、准确地故障诊断仍是一个悬而未决的难题,尤其在保护和断路器不正常动作或多重故障的情况下,故障诊断更为困难。 故障诊断一般基于SCADA系统所提供的保护和断路器信息来判别电力系统中的故障元件。多种人工智能技术已用于解决此问题,如专家系统[1~4],随机优化技术[5~10]和人工神经网络[11~14]等等。其中基于专家系统的方法得到了广泛的注意和研究。这种方法能够提供强有力的推理并具解释能力,然而专家系统中知识的获取、组织、校核和维护等都非常困难,并成为其应用的瓶颈。而且,专家系统必须搜索庞大的知识库以得到最终的诊断结论,这使得它不能满足故障诊断实时的要求。另外,当系统中存在保护和断路器不正常动作时,专家系统可能会因缺乏识别错误信息的能力而导致错误的诊断结论。 用于故障诊断的另一种较有潜力的方法是基于工程随机优化的方法。这种方法的主要原则是将故障诊断表述为一个整数优化问题,随后使用全局优化方法,如波尔兹曼机[5]、遗传算法[6~8]、仿蚂蚁系统[9]或tabu搜索[10]等,去求解该优化问题。这种方法在实际应用过程中也出现了一些问题:如何确定这些随机优化方法的参数以实现快速正确的故障诊断;如何使这些方法适用于保护和断路器不正常动作的情况等等。 近年来,人工神经网络[11~14]引起了研究工作者的兴趣,因为它具有学习、泛化和容错能力。并且神经元的计算是并行的,这有利于实现实时应用。在神经网络的各种模型中,应用得最为广泛的模型就是BP(Back-Propagation)神经网络。标准的BP模型使用梯度下降算法训练,因此BP神经网络的结构必须是事先已知的,而且该学习算法收敛速度很慢,并有可能收敛于局部最小点。这些不利因素限制了BP模型在故障诊断中的应用。 本文提出使用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络[15~16]解决电力系统中的故障诊断问题。理论上讲RBF神经网络具有任意函数逼近能力[17]。
编者按我国已经成为世界上最大的中小型电机生产、使用和出口国，目前中小型电机行业具备一定规模的企业有８０余家，产品约有３００多个系列、近１５００个品种。随着科学技术水平的不断提高，中小型电机产品的产量及品种也将会逐步得到发展。根据国际通用估算方法，电动机装机容量为发电机装机容量的２．５～３．５倍，预计９１１２０２０年，我国电动机的装机容量将达Ｎ４５亿ｋＷ左右，目前我国电动机的装机容量在１２（７，ｋＷ左右，新增的３０多亿ｋＷ电机将为高效电机、专用电机带来巨大的市场空间。 行业发展现状 随着国民经济的高速发展和国际市场需求增长，中小型电机处于快速发展阶段。据国家统计局公布的数据，２００８年我国交流电动机的产量达到创纪录的１９８２５．５１万ｋＷ，２００９年全国交流电动机产量同比下降４．６个百分点，达１８７１０．１４７５ｋＷ。从国际市场需求来看， ２０”．０１．ＤＱＧＹ１４２００８年中小型电机的年出口量达３０００多万ｋＷ，出口额达２８．５８亿美元，然而受国际金融危机影响，２００９年出口额同比下降２１．２７％，为２２．５（）亿美元。我国已经成为世界上最大的中小型电机生产、使用和出口大国。目前中小型电机行业具有一定规模企业８０余家。中小型电机产品约 有３００多个系列、近１５００个品种。随着科学技术水平的
不断提高，中小型电机产品的产量及品种也将会逐步得到发展。 截至２００９年，据中小型电机行业统计，参加分会统计的５０多家企业工业总产值从２００５年度的２２２．９亿元，上升至２００９年度的３８７．９２亿元，增长７４．０３％；销售收入从２００５年度的２１９．１８亿元，上升至２００９年度的３９２．５３亿元，增长７９．０９％；其中电动机销售收入从２００５年度的１７３．１５亿元，上升至２００９年度的２６５．５４亿元，增长５３．５８％；利润从２００５年度的１０．９７亿元，上升至２００９年度的２７．９亿元，增长１５４．３３％。小型交流电动机产量从２００５年度的５４１３．２万千瓦，上升至２００９年度的５７７５．７万千瓦，增长６．７０％；大中型交流电动机产量从２００５年度的３３５７．３万千瓦，上升至２００９年度的５７２０．７万千瓦，增长７０．４０％；直流电机产量从２００５年度的７６９．６万千瓦，下降到２００９年度的５３１．８万千瓦，降低３０．９０％；一般交流发电机产量从２００５年度的５６２．２万千瓦，上升至２００９年度的１０２４．１万千瓦，增长８２．１６％；其中出口电机产量从２００５年度的１３６９．９万千瓦，冲高至２００８年度的２５０８．１万干瓦后回落到２００９年度的１５８１．５万千瓦，增长１５．４５％。 ２００９年，５２家电机企业产品销售总量达到１３５５４．５万千瓦，比２００５年５６家企业产品销售总量增打Ｄ３６６０．３万千瓦，产品销售总量增长了３７．ｏ％。其中交流电动机销售量１１７４４．９万千瓦，比２００５年５６家企业交流电动机销售量增加２７７８．１万千瓦，交流电动机销售量增长了３０．９８％；起重冶金电机的销售量从２００５年度的１４９６万千瓦，上升至２００９年度的２６２３．８万千瓦，增长了７５．３９％。 ２００９年在５２家企业中利润总 额超过２０００万元的企业有２２家， 利润总额超过６０００万元的企业 有１２家；产量超过３００万千瓦的 企业有１５家，产量超过４００万千 瓦的企业有１２家，产量超过６００ 万千瓦的企业有８家；电动机销 售收入突破１０亿元的企业有１０ 家。 国内外行业发展水平及差距对比 １．国内外行业发展水平 “十一五”期间，在国家实施节能减排及国务院十大产业调整和振兴规划的重大背景下，国家科技部对电机及系统节能给予了重点关注和支持，国家科技支撑计划“工业电机及典型泵阀节能关键技术研究”和８６３计划“达至ＵｘＥ３标准的节能型三相异步电动机核心技术研究”等重大项目的实施，使我国高效电机和变频调速专用电机设计技术、电机系统控制技术、电机及系统测试技术等方面取得了一些重要的技术突破，同时通过专利战略实施、技术标准制定等方面的工作，为自主知识产权的中小型电机及系统的产业化奠定了良好的基础。但在实现产业化方面与国外先进水平相比，存在电机精准设计、降耗降噪、系统节能、系统测试、变频绝缘结构及测试、电机及控制系统的精细化匹配、高性能工程型矢量控制、变频电机动态性能测试等关键技术滞后的现象，如表１所示。 ２．国内外差距对比分析 我国中小型电机及系统与国外同类先进产品相比，主要差距表现在以下几个方面： （１）能效标准执行的差距 美国自１９９７年起已开始强制推广使用高效率标准电机，２０１１年开始强制推行超高效率标准电机，欧盟及我国拟于２０１１年起强制推行高效率标准电机。而我国目前生产的中小型电机产品大多数是Ｙ、Ｙ２、Ｙ３及派生系列产品，绝大部分是普通效率标准ＩＥ１电机，比高效率标准 ＩＥ２平均低３％，比超高效率标准 ＩＥ３平均低５％。 （２）技术开发的差距 国外企业电机设计理念先 进，重视每一代产品的基础设 计。是所有后续衍生电机产品的 基础，所有的衍生电机开发采用 菜单式模块化选项，最多的衍生 电机模块化选项可达２００多个， 对于报价、设计、生产来说效率 非常高；对于大型、特种电机 ２０１１．０１．ＤｏＧＹ １５