国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

永磁同步電機(jī)由于效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小等顯著優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用在航天、航空、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域，因此永磁同步電機(jī)需要具有更高的安全性和可靠性。但在實(shí)際運(yùn)行中，可能發(fā)生定子繞組匝間短路、永磁體失磁、轉(zhuǎn)子偏心等故障，其中匝間短路故障發(fā)生最為頻繁。

永磁同步電機(jī)由于環(huán)境潮濕、機(jī)械振動(dòng)、瞬時(shí)過(guò)電壓等原因可能導(dǎo)致繞組絕緣破損，造成電機(jī)匝間短路故障的發(fā)生，進(jìn)一步影響電機(jī)溫度場(chǎng)的分布。如不及時(shí)診斷故障，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致停機(jī)和人員傷亡，因此對(duì)永磁同步電機(jī)匝間短路故障溫度場(chǎng)的研究是十分必要的。

對(duì)于永磁同步電機(jī)匝間短路的研究，主要包括匝間短路故障的分析和診斷。例如，通過(guò)建立匝間短路故障的數(shù)學(xué)模型，提出了一種價(jià)值函數(shù)，分析其中的直流和2次諧波分量來(lái)診斷故障。在分析故障的三相等效電路時(shí)，如考慮飽和與空間諧波的影響，還能估計(jì)故障的嚴(yán)重度并對(duì)故障進(jìn)行定位。為降低匝間短路故障對(duì)電機(jī)的影響，可以采用降低功率運(yùn)行的方法減小短路故障電流，從而減小故障產(chǎn)生的熱應(yīng)力，增加電機(jī)的使用壽命。

在電機(jī)溫度場(chǎng)的研究中，由于永磁同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，永磁體溫度過(guò)高會(huì)使其部分失磁，影響電機(jī)的電磁性能，因此永磁同步電機(jī)溫度場(chǎng)的精準(zhǔn)計(jì)算是十分重要的。在電機(jī)溫度場(chǎng)的計(jì)算方面，主要有兩種方法：

第一種方法為有限元法，通過(guò)建立有限元模型，計(jì)算出對(duì)應(yīng)部分的熱生成率，輸入到模型中仿真，可以得到電機(jī)的溫度分布。通常情況下對(duì)于散線(xiàn)的繞組，需要考慮浸漆和繞組間空氣隙的影響，建立等效繞組和等效絕緣來(lái)替代計(jì)算。

為減小計(jì)算的誤差，部分學(xué)者分析轉(zhuǎn)子部分和端部繞組損耗的影響。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，溫度改變會(huì)影響材料的導(dǎo)熱性能，電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)具有耦合關(guān)系。為了準(zhǔn)確考慮耦合關(guān)系，建立了磁熱耦合的有限元模型，對(duì)磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行迭代耦合計(jì)算。

但影響溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的因素有很多，其中冷卻方式是研究溫度場(chǎng)分布的關(guān)鍵，主要分為自然冷卻、風(fēng)冷、水冷、油冷。為了考慮風(fēng)扇對(duì)電機(jī)散熱的影響，將流體與有限元法相結(jié)合，修正了流體流動(dòng)和溫度場(chǎng)變化的耦合方程，減小了計(jì)算量，提高了溫度場(chǎng)計(jì)算的精度。

第二種方法是建立集總參數(shù)熱路模型，忽略物體內(nèi)部的溫度變化，計(jì)算出相應(yīng)部件的熱容和熱阻，得到主要部件的平均溫度。通過(guò)建立集總參數(shù)熱路模型，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出電機(jī)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同。

在故障溫度場(chǎng)的研究方面，有學(xué)者研究了感應(yīng)電機(jī)匝間短路故障的溫度場(chǎng)，在不同位置和不同程度故障時(shí)，分析感應(yīng)電機(jī)定子繞組和機(jī)殼部分溫度的變化規(guī)律。如果利用溫度傳感器對(duì)電機(jī)的繞組進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，就可以準(zhǔn)確地診斷出匝間短路故障的位置。在研究故障溫度場(chǎng)時(shí)，不僅能夠分析匝間短路故障，還可以對(duì)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂故障進(jìn)行分析，提取故障特征量，進(jìn)而研究故障產(chǎn)生的原因以及有效的診斷方法。

國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者分別對(duì)永磁同步電機(jī)匝間短路故障的電磁場(chǎng)和診斷方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，但對(duì)故障溫度場(chǎng)的研究卻很少，而且不夠全面和深入。哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的研究人員以一臺(tái)永磁同步電機(jī)為例，利用有限元方法對(duì)永磁同步電機(jī)匝間短路故障溫度場(chǎng)進(jìn)行研究，研究了負(fù)載情況下電機(jī)正常運(yùn)行和匝間短路故障時(shí)的溫度場(chǎng)，分析故障前后電機(jī)溫度分布的變化規(guī)律以及局部過(guò)熱位置。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

在本研究中，科研人員考慮了永磁體渦流損耗、電機(jī)散熱翅處空氣流動(dòng)和電機(jī)負(fù)載側(cè)與風(fēng)扇側(cè)氣隙端腔空氣溫度對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響，把故障前后仿真的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到的結(jié)果基本一致，誤差在允許的范圍之內(nèi)。由此可見(jiàn)，能夠通過(guò)仿真結(jié)果準(zhǔn)確地反映電機(jī)實(shí)際的溫度分布及故障前后溫度的變化情況。

另外，在永磁同步電機(jī)發(fā)生匝間短路故障時(shí)，電機(jī)故障槽繞組的局部溫度會(huì)瞬間升高，并且大于對(duì)側(cè)正常繞組的溫度。繞組溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致絕緣加速老化，如果不及時(shí)處理將會(huì)發(fā)展為更為嚴(yán)重的相間短路故障，甚至損壞電機(jī)。

研究人員指出，由于風(fēng)扇散熱的影響，電機(jī)內(nèi)部負(fù)載側(cè)端腔和風(fēng)扇側(cè)端腔的空氣溫度不相等，負(fù)載側(cè)端腔的空氣溫度高于風(fēng)扇側(cè)，這會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)的散熱效果不同。隨著匝間短路故障的發(fā)生，兩側(cè)端腔的空氣溫度也隨著電機(jī)整體溫度的升高而升高。

他們發(fā)現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)定轉(zhuǎn)子間氣隙的溫度高于轉(zhuǎn)子部分，在31匝匝間短路故障后，定轉(zhuǎn)子間氣隙和轉(zhuǎn)子的溫度隨著故障繞組溫度的升高而增大，并且在故障發(fā)生后，兩者的溫度差也逐漸變大。

研究人員最后表示，匝間短路故障會(huì)使得故障繞組溫度迅速升高，因此可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)關(guān)鍵元件的溫度，在故障的早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，為快速并準(zhǔn)確地診斷永磁同步電機(jī)匝間短路故障提供依據(jù)。

本文編自2022年第2期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“永磁同步電機(jī)匝間短路故障溫度場(chǎng)分析”，作者為謝穎、胡圣明 等。