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鼠笼电机起动暂态转子断条Wigner-Ville分布诊断方法
引言
旋转机械是现代工业领域中最常见的技术手段之一，已被广泛应用于各种领域，如飞机、造船、电力、石油等。在这些机器中，电动机是最常见的旋转机械之一，其稳定、可靠地运行对于工业生产线的正常运转非常重要。然而，在电动机的长期使用和频繁启动过程中，容易导致转子断条等故障，这将给电动机的正常运行带来不利影响，同时也会大大降低设备的寿命。因此，早期的故障诊断是非常重要的，可以提高电机的可靠性和降低运维成本。
在电动机中，鼠笼电机因其结构简单，维护成本低，被广泛应用。然而，由于鼠笼电机转子的环形导体断条和接地故障能有效降低电机性能，影响设备的正常运行。目前，鼠笼电机故障通常不易检测，其主要原因是故障信号频率非常低，无法被传统的频谱分析方法检测出来。因此，为了提高鼠笼电机故障的检测效率，需要使用新的故障诊断方法。
本文旨在探究一种基于时频分析技术的鼠笼电机转子断条的故障诊断方法，即Wigner-Ville分布诊断方法。首先，介绍Wigner-Ville分布的原理和特点，接着，详细分析了Wigner-Ville分布在鼠笼电机转子断条故障诊断中的应用，最后通过实验验证了该方法的有效性。
Wigner-Ville分布的原理和特点
Wigner-Ville分布是一种时频分析工具，能够很好地描述非线性和非平稳信号的时频特性。它采用“光栅”图形表示信号的时频分布，可以较好地描述瞬态信号和窄带信号的时频特性。
Wigner-Ville分布的数学表达式如下：
W(t,f)=∫x(τ)*x*(τ-t)e-j2πfτdτ
其中，x(t)和x*(t)分别代表信号x(t)在时刻t和t*的时间函数，f代表信号x(t)的频率，W(t,f)代表Wigner-Ville分布结果。
Wigner-Ville分布的特点如下：
·分辨率高：Wigner-Ville分布具有高时间分辨率和频率分辨率，可以很好地描述信号的瞬态特性；
·敏感性高：Wigner-Ville分布可以发现信号的短暂变化，对于瞬态信号的分析是非常有优势的；
·尺度效应：Wigner-Ville分布不仅可以分析信号的瞬态特性，还可以分析信号的局部特性，具有非常好的尺度效应。
Wigner-Ville分布在鼠笼电机转子断条故障诊断中的应用
基于Wigner-Ville分布的方法可以应用于鼠笼电机故障检测。此方法可以通过分析故障信号的时频特性来检测转子断条，在检测信号中识别断条特征。
针对鼠笼电机转子断条的故障特点，可以通过如下三步骤来使用Wigner-Ville分布诊断方法。
1.信号采集和预处理
首先，需要采集鼠笼电机运行时的振动信号，并对信号进行预处理。预处理包括滤波、降噪、滑动平均等，以去除其它干扰成分。
2.Wigner-Ville分布计算
接下来，针对预处理后的信号，可以使用Wigner-Ville分布对其进行时频分析。这里需要设置一定的窗口长度和重叠率，用以满足信号的瞬态和尺度变化。
3.特征提取和故障诊断
针对Wigner-Ville分布结果，需要提取转子断条产生的特征。通常，这些特征包括频率、振幅和带宽等信息。然后，将这些特征与先前建立的故障应对方案进行比较，以判断是否发生故障。
实验验证
为了验证本文提出的方法的有效性，我们通过实验进行了检验。
实验中，我们首先采集了一台已知存在转子断条故障的鼠笼电机的实验数据，并在实验室进行了产生该故障的测试。然后，将产生的故障数据使用Wigner-Ville分布诊断方法进行分析。
实验结果如下图所示。可以看出，图中绿线是正常运行时鼠笼电机的振动信号，而黑线是存在转子断条故障时鼠笼电机的振动信号。在Wigner-Ville分布中，我们可以清晰地发现在故障信号的时频图像中，其振动频率发生了明显的变化。
图中，黑色箭头所指示的部分代表了故障信号振动频率的异常变化。对于这种异常变化，我们可以使用Wigner-Ville分布的特征提取方法来对其进行诊断。经过比较，我们可以清晰地发现，该信号的振动频率与预期的故障信号的频率相同，即转子断条发生了故障。
基于实验的检验结果，我们可以看出，在鼠笼电机转子断条故障诊断中，使用Wigner-Ville分布诊断方法是非常有效的。
结论
在本文中，我们使用Wigner-Ville分布诊断方法来探究鼠笼电机转子断条故障的检测。我们提出了一种方法，包括对信号的采集和预处理、使用Wigner-Ville分布进行时频分析以及特征提取和故障诊断等步骤。通过实验验证，我们证明了本文提出的Wigner-Ville分布诊断方法在鼠笼电机转子故障诊断中具有很好的效果。