笼型感应电动机断条故障磁场分析及定转子温度场计算

摘要

近年来，感应电机的发热与冷却问题日益受到重视，已成为当今电机设计中的重要问题之一。电机温升也是引起笼型感应电机转子断条故障的重要因素之一。过去对转子断条故障的研究还主要基于传统的电气方面的研究，而对感应电机转子断条故障运行时的热分析并未给予足够的重视。由于转子断条故障对电机温升具有较大影响，本文利用电机热分布的变化情况研究转子断条故障，从电机温度场变化的角度对电机转子断条故障研究进行初步尝试。 首先建立了一台笼型感应电动机转子断条故障运行时电磁分析的有限元求解模型，讨论了运用有限元方法求解电机内电磁场求解过程。应用有限元法研究了断条故障运行时电机磁场的分布，重点分析了断条故障对电机齿部磁场分布的影响，此外分析了断条对转子导条电流的影响。 针对过去传统的单一求解无轴向通风冷却电机定子温度场或转子温度场强加边界条件难以确定的问题，本文引入气隙有效导热系数的概念，提出了笼型感应电动机定、转子全域温度场计算的新方法，实现了定转子之间温度场与流体场的解耦，从而简化了定转子之间极为复杂的热交换过程。建立了电机定转子全域二维稳态温度场求解分析模型。 以温度场计算为核心，计算了电机有无转子断条故障运行时电机各部分损耗。在此基础上分析了感应电动机额定负载下，转子断条故障运行时定、转子的稳态温度场以及电机温度场对定子铜耗、散热翅高度以及定子绕组浸渍质量等相关因素的敏感性。实验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性和计算结果的正确性。该温度场计算模型可以应用到其它无轴向通风冷却感应电机有无转子断条故障运行时的温度场分析，并且可以从电机温度场变化的角度为电机断条故障提供理论诊断依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外在该方向的研究现状及分析

1.2.1感应电机温度场方面研究现状

1.2.2断条故障电气方面研究现状

1.3课题的来源及主要研究内容

第2章笼型感应电机断条故障磁场分析

2.1电机内电磁场分析的有限元模型

2.1.1转子断条回路及转子端部的处理

2.1.2基本假设条件和电磁场计算的有限元模型

2.2电机转子断条故障运行时的磁场分析

2.2.1电磁计算过程

2.2.2断条故障状态下磁场分析

2.2.3转子导条电流分析

2.3本章小结

第3章笼型感应电动机定转子全域温度场计算

3.1温度场计算的传热学基础

3.1.1导热微分方程

3.1.2导热微分方程式的边界条件

3.1.3微分方程的离散

3.2笼型感应电动机通风冷却系统的特点

3.3笼型感应电动机温度场计算模型

3.3.1气隙的准静止处理

3.3.2基本假设和求解域模型

3.3.3边界条件与相关系数的确定

3.4温度场计算结果分析

3.4.1电机定、转子温度场计算结果分析

3.4.2电机气隙温度分布规律及气隙温降计算

3.5电机温度场对相关参数的敏感性分析

3.5.1定子铜耗对电机温度场的影响

3.5.2机壳散热翅高度对电机温度场的影响

3.5.3定子绕组浸渍质量对电机温度场的影响

3.6本章小结

第4章感应电动机转子断条故障运行时温度场计算

4.1基本假设条件及求解域模型

4.2断条故障运行时电机定转子温度场数值计算与分析

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢