感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障的電磁場與溫度場研究.pdf

1、感應(yīng)電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門，特別是在電力、鋼鐵冶金、石油化工等部門起著重要的作用。在生產(chǎn)過程中，受制造工藝限制及作用在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上的綜合應(yīng)力，如電磁力、熱應(yīng)力及機械應(yīng)力的影響，有可能發(fā)生轉(zhuǎn)子導(dǎo)條開焊和斷裂等故障。驅(qū)動電機的突發(fā)故障，勢必造成一定的經(jīng)濟損失，并且影響到生產(chǎn)線的安全以及產(chǎn)品的質(zhì)量，所以，對感應(yīng)電機進行故障診斷和時時在線監(jiān)測能夠避免災(zāi)難性事故和減少維修費用。近年來，感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障的研究和在線診斷工作已成為熱點問題，本文從

2、電磁場和傳熱學(xué)的基本理論入手對籠型感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障問題進行研究，基于故障前后電機運行性能和轉(zhuǎn)子參數(shù)的變化，提取了故障特征量，為轉(zhuǎn)子斷條故障的在線監(jiān)測提供了理論依據(jù)和新方法。
　　基于多回路理論，定義了籠型感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障的有限元計算模型，在額定負載情況下，給出了磁場分布在故障前后的變化規(guī)律，定量分析了斷條故障對定、轉(zhuǎn)子鐵心上不同位置的磁密波形及其各次諧波成份的影響；研究了在轉(zhuǎn)子斷條故障影響下，定、轉(zhuǎn)子鐵心損耗隨時間的分布趨

3、勢，并對與斷裂導(dǎo)條臨近的轉(zhuǎn)子齒的鐵心損耗做了具體分析；提取故障后氣隙磁密三次諧波成份的故障特征量，為籠型感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障診斷及電機性能評估奠定理論基礎(chǔ)，并提出故障診斷的新方法。
　　基于時步有限元方法，研究了斷條故障對電機運行性能的影響，給出了電機定子的起動電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速隨著不同斷條根數(shù)而變化的規(guī)律，進而得到電機轉(zhuǎn)子不對稱運行時轉(zhuǎn)子電流、端環(huán)電流及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上所受的電磁力；確定了籠型感應(yīng)電機在正常及轉(zhuǎn)子斷條故障運行時的轉(zhuǎn)子參數(shù)

4、，并對故障前后轉(zhuǎn)子參數(shù)的變化與斷裂導(dǎo)條相鄰的導(dǎo)條電流增加的因果關(guān)系進行解釋說明；對感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子斷條的位置及其影響進行了研究，分析電機轉(zhuǎn)子斷條位置與定子電流中轉(zhuǎn)子繞組故障特征量之間的關(guān)系，并總結(jié)出其規(guī)律性；通過對故障前后定子相電流和相電壓的研究，基于電壓和電流的諧波成份在斷條前后變化的故障特征量，可為轉(zhuǎn)子斷條故障診斷提供又一有價值的理論依據(jù)。
　　依據(jù)堵轉(zhuǎn)工況時電機在正常及內(nèi)部故障情況下的電磁場計算結(jié)果，指出了堵轉(zhuǎn)及電機頻繁起動是

5、斷條故障多發(fā)的誘因，并解釋其原因；該工況下的磁場分布、定轉(zhuǎn)子電流分布與轉(zhuǎn)矩在故障前后的變化與負載運行時不同，本文針對這一問題做了具體分析，并指出了其對故障演化趨勢的影響；定量給出了氣隙磁密的徑向和切向分量及其各次諧波含量的變化規(guī)律，并研究了斷條故障對各分量的影響程度。
　　建立了正常電機、轉(zhuǎn)子斷裂一根導(dǎo)條及連續(xù)兩根斷條的定轉(zhuǎn)子全域溫度場求解數(shù)學(xué)模型。引入氣隙有效導(dǎo)熱系數(shù)的概念，提出了籠型感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子全域溫度場計算的新方法，從