【正文】 的情況下，分析了斷條根數(shù)對轉(zhuǎn)子導條電流的影響，發(fā)現(xiàn)隨著斷條數(shù)增加，與斷條相鄰及相距一對極的導條的峰值電流都明顯增大，此外，無論斷條數(shù)多少，導條電流空間分布仍按一對極周期的規(guī)律變化。最后分析了斷條的相對位置對轉(zhuǎn)子導條電流以及反映到定子側(cè)的故障特征量的影響，并對故障特征最小時斷條的特殊位置做出了說明，即對于3根及以上斷條數(shù)，只要相互間距滿足的電角度的對稱條件，為斷條數(shù)，則轉(zhuǎn)子磁勢為圓形并且各導條電流大小一致。第5章 轉(zhuǎn)子斷條故障演變分析 轉(zhuǎn)子斷條發(fā)展過程在冷卻效果較差時，啟動電流產(chǎn)生的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力較大，當重載和頻繁啟動情況下，籠條與端環(huán)焊接處是經(jīng)常繁盛開焊和斷裂的部位。籠型繞組斷條的發(fā)生和發(fā)展過程如下，在即將斷裂的部位經(jīng)常出現(xiàn)過熱、很高的熱應(yīng)力或機械應(yīng)力；達到 疲勞極限時籠條斷裂，并產(chǎn)生電?。辉诶^續(xù)啟動時，相鄰的籠條流過更大的電流，并承受更大的機械應(yīng)力；造成更多籠條斷裂，故障更加擴大，產(chǎn)生較大的單邊磁拉力、是電機產(chǎn)生振動、噪聲、定子電流擺動和溫升增加、轉(zhuǎn)速波動。由上一章的分析可知，當電機轉(zhuǎn)子發(fā)生斷條故障時，轉(zhuǎn)子導條電流也就不再對稱，每根導條上電流也變得大小不一，有的導條電流大于正常電流，有的導條電流小于正常電流。流過電流較大的導條的發(fā)熱量也就比正常時要多，在電磁力和熱應(yīng)力的雙重作用下，這些導條極有可能誘發(fā)斷裂而使故障擴大。因此本章我們就認為在斷條故障的發(fā)展過程中，流過電流最大的那根導條為下一根斷裂的導條。用這個判定依據(jù)，通過分析斷條故障時導條電流的分布情況，判斷出流過最大電流的導條的位置，就可以推得轉(zhuǎn)子斷條故障的發(fā)展過程及演變的趨勢。 故障實例仿真分析為了更直觀的分析出轉(zhuǎn)子斷條故障的發(fā)展過程，本節(jié)以有22根導條的Y804電機為例，在求解數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，來分析轉(zhuǎn)子從1根斷條至4根斷條的發(fā)展過程。為了表示方便，在此將轉(zhuǎn)子導條按照1至22進行編號。當轉(zhuǎn)子發(fā)生一根斷條時，假設(shè)1號導條斷裂，即，第根轉(zhuǎn)子導條電流的最大值分布情況如表51所示。表51 時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A107131928142039152141016225111761218由表51看出，當1號導條斷裂后，2號導條和與2號導條相距一對極的13號導條電流最大。按照上一小節(jié)所述，我們認為電流最大的導條發(fā)生斷條的可能性是最大的。因此，第二根斷條就有可能是2號導條或13號導條。 第二根斷條為2號導條下面先討論第一種情況即，第二根斷條為2號導條時的情況。2號導條斷裂后，斷條為兩根，即1號和2號連續(xù)斷條，這種情況下，由仿真得出的轉(zhuǎn)子導條電流值如表52所示。表52 ，時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A1071319208142039152141016225111761218分析表52中數(shù)據(jù)可知，當斷條為1號二號導條時，13號導條流過的電流最大。因此，將13號導條做為下一根斷裂的導條，即第三根斷條，此時三根斷條分別為13，，即計算得到的電流值如表53所示。表53 ，時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A10713019208142039152141016225111761218由表53可以看出，當13號導條斷裂后，3號導條與14號導條的電流值最大。若3號導條為第四根斷條，即，，得出的導條電流值如表54所示。 表54 ，，時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A107130192081420309152141016225111761218由表54可知，因此，它最有可能是第五根斷裂的導條。若14號導條為第四根斷條，即，，得出的導條電流值如表55所示，由表中數(shù)據(jù)可知，因此，在這種情況下，它最有可能是第五根斷裂的導條。 表55 ，，時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A107130192081402039152141016225111761218 第二根斷條為13號導條以上討論的是第二根斷條為2號導條時的情況，當13號導條為第二根斷條時，轉(zhuǎn)子電流數(shù)據(jù)如表56所示。由表中數(shù)據(jù)可知，2號導條的電流最大。將其做為下一根斷裂的導條，則其斷裂時，轉(zhuǎn)子的三根根斷條為，，這與前面所討論的三根斷條時，的情況是一樣的，后面斷條的發(fā)展過程也是相同的，在此不再重復討論。表56 ，時的轉(zhuǎn)子電流/A/A/A/A1071301928142039152141016225111761218 由以上敘述，可以畫出轉(zhuǎn)子由一根斷條發(fā)展至五根斷條的樹狀圖，如圖51所示，圖中的數(shù)字表示斷條的序號。由圖中可以看出，1號導條斷裂后，第二根和第三根導條有可能是2號導條或13號導條；故障進一步發(fā)展，3號導條和14號導條將會是第四根或第五根斷裂的導條；最后電機的五根斷條為第114號導條。因此，當發(fā)生斷條后，與斷條相鄰的導條，以及與其相鄰導條相距一對極的導條斷裂的危險最大，并且當故障發(fā)展到一定程度后，很容易在這兩個位置形成連續(xù)斷條。圖51 斷條發(fā)展過程 本章小結(jié)本章通過分析發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)子每根導條電流的大小，根據(jù)在故障狀態(tài)下，流過電流越大，導條越容易斷裂的原則，來推導轉(zhuǎn)子斷條故障發(fā)展的過程。通過對一臺22根導條三相電機的仿真發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子有多根斷條時，斷條會在相距一對極的位置上連續(xù)分布。結(jié)論本文從三相籠型感應(yīng)電動機在ABC坐標系中的數(shù)學模型出發(fā)，首先用綜合矢量的方法建立了轉(zhuǎn)子正常時，轉(zhuǎn)子有N根導條的感應(yīng)電機的數(shù)學模型。然后在正常電機數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，分析了轉(zhuǎn)子發(fā)生斷條故障對定、轉(zhuǎn)子磁鏈的影響；由磁鏈方程出發(fā)，用綜合矢量的方法依次對轉(zhuǎn)子有一根、兩根、三根、四根斷條的籠型感應(yīng)電機進行了數(shù)學建模，并且在MATLAB中對故障電機的數(shù)學模型進行了編程求解，將所得到的曲線與數(shù)據(jù)與理論值進行比較，發(fā)現(xiàn)二者是吻合的，從而證明所建立的數(shù)學模型是有效可行的。在所得到的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，通過改變數(shù)學模型中的參數(shù)，對轉(zhuǎn)子處于不同狀態(tài)下的一臺型號為Y804的電動機機進行了仿真分析。一方面，分析了斷條根數(shù)對轉(zhuǎn)子導條電流的影響；另一方面，分析了斷條分布的位置對轉(zhuǎn)子導條電流以及反映到定子側(cè)的故障特征量的影響，并對斷條分布的特殊位置做出了說明；最后通過對發(fā)生斷條故障時轉(zhuǎn)子導條電流的分析，推演出了轉(zhuǎn)子斷條故障發(fā)展的過程，同時得知了斷條分布的位置情況。主要得出了以下結(jié)論： 得出了用現(xiàn)有測試手段難以獲取的轉(zhuǎn)子導條電流分布規(guī)律。電機正常時轉(zhuǎn)子導條電流是大小相等，空間對稱的；當電機發(fā)生斷條故障后，轉(zhuǎn)子電流不再對稱，導條電流值得分布不再均勻，連續(xù)斷條根數(shù)越多，導條電流的不對稱性也增加。 隨著斷條數(shù)增加，與斷條相鄰及相距一對極的導條的電流都明顯增大，而后者還要高于前者。此外，無論斷條數(shù)多少，導條電流空間分布都會按一對極周期的規(guī)律變化。 轉(zhuǎn)子電流的不對稱性也與斷條位置密切相關(guān)，斷條發(fā)生的位置不同，對轉(zhuǎn)子電流的影響也不同。當斷條相對位置為一對極距時，最大導條電流值達到相應(yīng)斷條數(shù)目的最高值；當相對位置滿足對稱條件且斷條數(shù)多于兩根時，導條電流的不對稱性最小。 基于故障特征隨斷條位置而變的事實，不宜把故障特征的大小作為故障嚴重程度的判據(jù)，如果多斷條位置恰好滿足磁勢對稱條件，電機將無故障特征顯現(xiàn)。故障特征是轉(zhuǎn)子磁勢不對稱的反映，其大小不僅與斷條數(shù)還與位置密切相關(guān)。對于2根斷條，如果相距電角，轉(zhuǎn)子磁勢為圓形，故障特征最?。粚τ?根及以上斷條，相應(yīng)位置條件為：相互間距電角(為斷條數(shù))。 當發(fā)生斷條后，與斷條相鄰的導條，以及與其相鄰導條相距一對極的導條斷裂的危險最大，并且當故障發(fā)展到一定程度后，很容易在這兩個位置形成連續(xù)斷條。盡管本文運用綜合矢量的方法建立了感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子斷條故障時的數(shù)學模型模型，能夠有效的仿真出轉(zhuǎn)子一根至四根斷條時的運行狀態(tài)。但是鑒于感應(yīng)電機本身電磁關(guān)系和實際應(yīng)用環(huán)境的復雜性，以及實驗條件的限制，為使本研究更加完善，應(yīng)從以下幾個方面考慮： 在電機的數(shù)學建模時，本文是將每段端環(huán)阻抗折算到導條中的，然后認為轉(zhuǎn)子每根導條的電阻相同，則無論斷條與否，每個轉(zhuǎn)子回路中的阻抗都是兩根導條的阻抗之和。當電機無故障時，這樣做是準確的，此時轉(zhuǎn)子回路由兩根導條與兩端各一根導條組成；但當斷條之后，轉(zhuǎn)子回路中的端環(huán)長度就會增加，阻抗也就增加了。為了解決這一問題，數(shù)學建模時可以將轉(zhuǎn)子導條電阻和端環(huán)電阻分開考慮，當然這樣也會使數(shù)學模型變得更加復雜。且本文的數(shù)學模型只適用于轉(zhuǎn)子最多四根斷條的情況，可進一步拓展其通用性，使其適用于更多斷條的電機。 在討論三根和四根斷條相對位置對導條電流分布以及故障特征量的影響時，由于存在的組合較多，本文只討論的其中幾種典型的情況，為使實驗數(shù)據(jù)更加完備，可進一步分析其他斷條位置情況下的導條電流和故障特征量。 本文的結(jié)論是在數(shù)值計算和理論分析的基礎(chǔ)上所得到的，還需要在實際生產(chǎn)中積累大量的數(shù)據(jù)去進一步的驗證；，用同樣的方法也可對其他型號的籠型三相感應(yīng)電機進行研究。參考文獻1 ,1992:25422 J. 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