感应电机运行状态监测系统的研究与设计

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感应电机因为具有结构简单、效率高和可靠性高等优点而被广泛的应用于轨道交通和工业控制领域。但是由于种种原因,感应电机在长期的运行过程中可能会出现各种故障,严重的时候甚至会造成较大的安全事故。研究表明,感应电机的电压、电流、转速和温度等信号量都能反映电机的运行状态,通过对这些信号量的实时监测可以及时有效的对电机的运行状态进行判断,对于保证其安全可靠的运行具有重要的意义。目前对感应电机状态监测系统的研究主要是结合监测系统获得的数据,研究相应的故障诊断方法对电机的运行状态进行评估,而对监测系统中传感器采集数据的可靠性的评估方法研究较少。因此,本文以实验室的两台感应电机的温度、电压、电流、转矩和转速为监测对象,搭建了一套感应电机运行状态的实时监测系统。首先对监测系统中使用的温度传感器的数据采集精度和数据采集的可靠性等问题进行了研究。一是对Pt100测温过程中存在的非线性测量误差进行了分析,通过MATLAB仿真证明了采用的最小二乘分段线性拟合方法在减小误差,保证温度数据采集精度上的良好效果。二是针对温度传感器运行过程中可能会出现故障,提供虚假数据的问题,利用一种基于贝叶斯估计的数据融合方法对多温度传感器采集的数据进行预处理,从而保证采集的温度数据是准确可靠的。然后对监测系统的具体设计与实现过程进行了详细的介绍。包括温度采集装置、电压采集装置、电流采集装置和采集传输装置的软硬件设计,以及上位机监控软件的设计。最后,通过利用开发的温度采集装置进行温度测试实验,结果表明采用最小二乘分段线性拟合方法补偿后的测温装置的精度能够满足要求;通过利用监测系统实际采集到的温度数据对本文采用的一种基于贝叶斯估计的数据融合方法进行验证,结果表明该方法能够有效的对传感器输出数据的可靠性进行评估,剔除虚假数据,从而保证监测数据的准确可靠。并对所开发的监测系统经过多方面的实验测试,结果表明系统运行正常,能够实现对电机运行状态的实时监测。研究成果不仅对感应电机状态监测系统的性能提升具有现实意义,同时作为一个实验平台,在开展其它科学实验以及教学演示当中能够发挥重要的作用,具有较好的应用价值。
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