三相异步电动机故障分析与检测.docx

三相异步电动机故障分析与检测电动机的常见的故障：转子断条故障，气隙偏心，定子绕组匝间故障。 各类故障的分析：转子断条故障是指笼型感应电动机转子导条断裂故障。笼型感应电动机频繁启动和过载运行会使转子导条受到极大的径向交变应力的作用当导条断裂严重时候，会使电动机启动时间加长，甚至不能启动，导条断裂还会引起相邻导条断裂，甚至带来定子绕组绝缘故障。定子是电动机最常出现故障的部位，定子绕组故障主要是因为绝缘破坏而引起的各种表现形式的故障，如匝间短路、单相对地短路、相间短路和局部放电等等。气隙偏心故障主要是由生产装配不正确、轴承弯曲或磨损、电机转速过高所导致。气隙偏心分为静态偏心和动态偏心两种 检测的意义： 感应电动机是依靠定、转子间的电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的机器。作为传动机械，感应电动机广泛应用于电厂、炼钢厂、舰艇等工业和国防军事领域，其安全运行至关重要。感应电动机的故障检测是保障感应电动机安全运行的关键措施之一。 检测途径：传统的电机电磁设计和故障分析都基于经典的电机电路计算方法，即“路”的戏思想 。虽然这种方法计算简单，但由于电机空间的复杂性，它不能考虑电机材料的磁饱和、定转子齿槽形状和集肤效应等因素给电机带来的影响。随着计算机技术的高速发展，使将有限元“场”的方法引入到电机的分析中成为可能，它能精确的分析出电机的运行情况，以便进行故障诊断和优化设计。而ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。其电磁模块和电路模块能很好的对电机的电路和电磁场进行分析，具有很强的实现耦合功能，并且具有强大的后处理功能，能够以图表、曲线等形式显示或输出，以供我们分析处理。 检测方法：异步电机 电机内的电磁场从它的分布区域及其作用来看，大致可分为（1）气隙磁场（2）凸极同步电机磁极间的漏磁场或直流电机主磁极与换向极间的漏磁场；（3）槽内漏磁场；（4）绕组端部电磁场；（5）铁心中的磁场；（6）实心转子中的电磁场等本文主要从两个方面来分析磁场，其一：气隙磁场；其一：槽内漏磁场。主要思想：通过运用ANSYS软件对气隙磁场与槽内磁场进行建模。对转子断条进行虚拟建模，分析三相异步在正常时与故障后气隙磁场以及槽内磁场的参数变化，如若可能，通过实验我们将会发现当转子断条时，气隙磁场以及槽内磁场的具有规律的变化，从而为检测电动机故障提供一种新的检测方法。检测气隙偏心以及绕组匝间故障的方法亦然。 电磁场分析的基本原理：电磁场理论是由一套麦克斯韦方程组描述的，它的分析和研究也是基于麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组实际上是由安培环路律法拉第电磁感应定律高斯定律和高斯磁通定律四个定律组成的，其微分形式如下：槽内磁场分析： ANSYS稳态仿真分析，气隙磁密傅立叶分析 采用棱边无法计算电动机沟槽中静态磁场分布参数说明 假定沟槽顶部和底部的铁材料都是理想的可加磁力线垂直条件 棱边无法的原理采用ANSYS软件，对其创建物理环境，建立模型，赋予特性，划分网络。测量值有磁场Hy，通量By，电流密度Jz，焦耳热损耗J10ss，总H受力Fx。气隙磁场：有限元分ANSYS Maxwell 3D 能够对电机三维电磁场进行准确的分析计算， 为电机的仿真、优化以及内部磁场的分析提供了强有力的工具。通过电动机的一些参数，对之进行三维建模，根据图像的特点，对之利用傅里叶细化，来分析得出来的数值。电机中的电磁场问题一般归结为一个偏微分方程的边值问题。但是有限元法不是直接以它为对象去求解，而是首先从偏微分方程边值问题出发找出一个称为能量泛函的积分式。令它在满足第一类边界条件的前提下取极值，即构成条件变分问题。这个条件变分问题是和偏微分方程边值问题是等价的。与此同时，将场的求解区域剖分成有限个单元，在每个单元内部，近似的认为任意点的求解函数是单元节点的函数值之间随着坐标变换而线性变化的，因此在单元中构造出插值函数，然后把插值函数带入能量泛函的积分式，把泛函离散化为多元函数。根据极值原理，将能量函数对每个一个自变量求偏导数，并令其等于零，便得到一个线性代数或是非线性方程组，最后对此方程组有第一类边界条件做出修正并借助于电子计算机求解。整个求解过程可以总结为以下步骤：①给出与待求边值问题相应的泛函及其变分问题。②剖分场域D，并选出相应的插值函数。③将变分问题离散化为一种多元函数的极值问题，得到一组代数方程组。④选择合适的代数解法求解方程组，即可得到待求边值问题的数值解。结尾：做这篇文章，我们翻阅大量的资料，对所找的资料，停留在一知半解的层面上，里面所讲述的ANSYS，有限元方法，我们还没接触到，但是我们有一颗爱智慧的心，我们会把握住生活中的分分秒秒对现在还不懂得知识进行深入的理解。我们对自己充满信心！！！