感應電機轉子斷條故障的電磁場與溫度場研究.pdf

1、感應電動機廣泛應用于工業(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子導條上的綜合應力，如電磁力、熱應力及機械應力的影響，有可能發(fā)生轉子導條開焊和斷裂等故障。驅動電機的突發(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)品的質量，所以，對感應電機進行故障診斷和時時在線監(jiān)測能夠避免災難性事故和減少維修費用。近年來，感應電機轉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、電磁場和傳熱學的基本理論入手對籠型感應電機轉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子參數(shù)的變化，提取了故障特征量，為轉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，定義了籠型感應電機轉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；研究了在轉子斷條故障影響下，定、轉子鐵心損耗隨時間的分布趨

3、勢，并對與斷裂導條臨近的轉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，為籠型感應電機轉子斷條故障診斷及電機性能評估奠定理論基礎，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、轉矩和轉速隨著不同斷條根數(shù)而變化的規(guī)律，進而得到電機轉子不對稱運行時轉子電流、端環(huán)電流及轉子導條上所受的電磁力；確定了籠型感應電機在正常及轉子斷條故障運行時的轉子參數(shù)

4、，并對故障前后轉子參數(shù)的變化與斷裂導條相鄰的導條電流增加的因果關系進行解釋說明；對感應電動機轉子斷條的位置及其影響進行了研究，分析電機轉子斷條位置與定子電流中轉子繞組故障特征量之間的關系，并總結出其規(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)堵轉工況時電機在正常及內部故障情況下的電磁場計算結果，指出了堵轉及電機頻繁起動是

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、定轉子電流分布與轉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、轉子斷裂一根導條及連續(xù)兩根斷條的定轉子全域溫度場求解數(shù)學模型。引入氣隙有效導熱系數(shù)的概念，提出了籠型感應電動機定、轉子全域溫度場計算的新方法，從