定子铁心故障引起的电机轴电压仿真研究

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1、!!!=塑堕实验室科学第13卷第2期2010年4月CN12一l352／NLAB0RAT0RYSCIENCEVo1．13No．2Apr．2010定子铁心故障引起的电机轴电压仿真研究纪璇，武玉才(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：该文分析了定子铁心叠片接缝对电机磁通分布的影响，以及接缝不均匀时电机磁通的变化规律。采用不定积分的方法建立了电机动态过程产生的不平衡磁通的数学模型。应用ANSYS有限元软件模拟了接缝不均匀的电机磁场分布，提出可以通过轴电压信号监测定子铁心叠片接缝不均故障。关键词：轴电

2、压；定子铁芯；不平衡磁通；有限元中图分类号：TM341文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1672—4305．2010．02．032Thesimulationresearchofelectricitymachineshaftvoltage’causedbystatorcorebreakdownJIXuan．WUYu—cai(SchoolofElectricalElectronicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，C

3、hina)Abstract：Thepaperhasanalyzedtheinfluenceofthelaminatedstatorcoreseamontheelectromag—neticfluxdistribution，aswellastheelectromagneticfluxchangerulewhenseamisnon-uni~rm．U-singtheindefiniteintegralmethod，themathematicalmodeloftheunbalancingfluxisestablishedw

4、hichisproducedduringtheprocessoftheelectricalmachinerydynamic．Thepapersimulatesthenon-uni~rmseammotorfluxfielddistributionthroughtheANSYSsoftware，andproposestheideathattheshaftvoltagesignalcanmonitorthelaminatedstatorcoreunevenbreakdown．Keywords：shaftvoltage；s

5、tatorcore；unbalancingflux；finiteelement早在上世纪初人们已经发现：轴承表面状态恶叠片接缝引起的交链转轴的交变磁通至今没有建立化不仅与机械原因有关，还与电气原因有关¨J，电数学模型。机运行过程中转子产生轴向电势差，一旦发生击穿电机叠片接缝的不均匀必然导致磁路磁阻的不形成放电回路，大电流密度可以产生很高的局部温对称，引起磁场分布变化，随着转子转动，这种磁场度，烧熔轴承表面J。分布又呈现出周期性交替，转子每转过一周重复一目前，轴电压的研究已取得一些成果，但仍次，磁场分布的周期性交变进

6、一步在转轴上感应轴有某些问题亟待解决。以定子铁心叠片接缝产生轴电压，因此叠片接缝一磁场一轴电压三者之间存在着电压为例，有学者提出了采用磁路的基尔霍夫定不可分割的联系。本文以电机普遍存在叠片接缝不律分析问题，有学者首次提出了叠片接缝数量与均匀作为研究对象，分析了电机内的磁场变化规律电机极对数比值对轴电压的影响，指出：当2／p(k及其引起的轴电压。表示定子铁心碟片接缝数，P表示磁极数)经过约分1机理分析化简后，分子为奇数，则产生轴电压，分子为偶数不产生轴电压，该法则在后续研究中得到广泛引定子铁心叠片接缝的不均匀导致电机

7、磁路磁阻用，为电机设计提供了有益指导。然而，由于安的不对称，当电机转子转动时便产生与转轴相交链装及运行中等原因，电机叠片接缝间隙不可能完全的交变磁通，从而产生交变电势_8J，这便是铁心接相同，很容易出现叠片接缝的不均匀问题，研究未考缝的不均匀产生轴电压的机理。如图1所示，图1虑这种不对称给电机轴电压带来的影响。此外，对(a)为电机定子铁心不分缝的情况，不存在与转轴实骖室科交链的磁通；图1(b)和图1(c)为相隔180。对称的数，随转子旋转周期性变化。在定子上建立固定坐位置存在两个铁心叠片接缝，电机在原位置和转过标系

8、X-O—Y，以定转子合成磁场的轴线作为Y轴建90。位置时的磁通分布情况，出现了与转轴交链的磁立旋转坐标系X一0一Y，两坐标系的圆点重合，t=0通，且两个时刻与转轴交链的磁通方向相反，随着转时刻两坐标系重合。随着转子转动，两者之间产生子旋转，这种交链磁通的变化将周期性重复。0=tot角度，如图2(a)所示：Y-Y接缝l．x’．．——f==二接缝2Y接缝1F==