大型潜水电机弧偏心特征分析与检测技术研究

摘要

随着大电机技术的快速发展,汽轮机等大型旋转电机作为重要的能源动力装备,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。与此同时,为提高大型电机装备的可靠性和降低系统故障,大型旋转电机运行状态监测与故障诊断技术,近年来也受到电机领域学者的高度重视。气隙偏心故障作为大型旋转电机中非常普遍的故障,一直以来都是国内外相关领域专家学者研究的热点问题之一。本文以大型潜水感应电机为研究对象,在深入分析气隙偏心数学模型的基础上,提出了一种基于弧偏心模型的气隙偏心研究方法,详细分析了弧偏心情况下电机的参数、运行特征,并且给出了一种可以识别弧偏心的基于磁场检测线圈的气隙偏心综合检测方案。论文研究成果主要包括以下几个方面:　　1.通过分析偏心转子的旋转特性,从计算和检测两个角度建立了气隙弧偏心较为完整的数学模型,并且针对干式潜水电机转子温升较高的特点考虑了铁心热膨胀对气隙偏心的影响;　　2.分别应用绕组函数理论和磁路理论分析计算了弧偏心情况下的电感和不平衡磁拉力特征,并与轴向均匀的动态偏心情况下的特征进行了对比;　　3.采用有限元的方法分析了感应电机偏心情况下的磁场特征,结合单点磁场测量策略和多点磁场测量策略提出了一种基于磁场检测线圈的电机复杂气隙偏心检测方法及其实现方式。　　本文通过对旋转电机弧偏心问题较为系统的研究,得到了弧偏心的基本特征及检测技术方面初步却有意义的结论,为电机弧偏心的进一步深入研究以及其它偏心相关的一系列研究奠定了坚实的理论基础和提供了相关的参考价值。

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1 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 潜水电机概述

1.3 国内外研究动态

1.4 本文的主要工作及创新点

2 感应电机弧偏心模型的建立

2.1 概述

2.2 转轴旋转特性

2.3 计算型弧偏心建模

2.4 检测型弧偏心建模

2.5 定转子热膨胀对气隙的影响

2.6 本章小结

3 感应电机弧偏心状态下回路电感计算

3.1 概述

3.2 绕组函数法电感计算

3.3 弧偏心气隙磁导简化处理

3.4 定转子回路电感计算与比较

3.5 本章小结

4 感应电机弧偏心状态下不平衡磁拉力分析

4.1 概述

4.2 弧偏心状态下不平衡磁拉力分析

4.3 有限元计算与验证

4.4 本章小结

5 基于磁场特征量的感应电机偏心检测

5.1 概述

5.2 单点磁场测量策略

5.3 多点磁场测量策略

5.4 基于磁场检测线圈的感应电机复杂气隙偏心检测实现方法

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况