潜水电机偏心故障下的磁场特性分析及其在线检测

发布时间：2017-09-29 01:32

  本文关键词：潜水电机偏心故障下的磁场特性分析及其在线检测

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【摘要】：电机偏心指定转子间气隙大小不均匀的一种现象,它一种常见的电机故障类型,调查表明80%的机械故障都与其有关。偏心轻则导致电机性能下降,重则引起转子扫膛,迫使电机停转。潜水电机在人民日常生活、农业、工业等各个行业都发挥着作用,更是肩负着国家安全防治水的重要职责。有些潜水电机由于工作环境的限制,如井用潜水电机,拥有细长的结构,在重力、不平衡磁拉力、转子挠度等综合影响下,较易发生偏心故障。潜水电机一旦因偏心故障停机,不仅仅带来经济损失,甚至会危害生命。因此,研究潜水电机偏心故障发生机理及寻找相应的检测方法,对于减少人民生命财产安全具有重要意义。目前常用的偏心检测方法包括基于定子电流特征信号检测、振动检测。基于定子电流特征信号检测的方法受到电机定子绕组极对数与转子槽数配合的限制,适用范围有限：振动检测方法对测量设备精度要求高且诊断结果误差较大。由于偏心故障首先引起的是气隙磁场的改变,因此,本文首先分析了偏心状态下潜水电机气隙磁场分布特点,然后提出了基于磁场信号的偏心检测方法,该方法适用范围广、抗干扰能力强。本文主要工作按以下顺序逐渐展开：(1)利用解析法计算气隙磁场：首先建立考虑定转子开槽影响的偏心状态下的气隙磁导模型,然后利用磁势-磁导方法求出气隙磁场,最后确定由于偏心引入的新的磁场谐波,以此作为检测偏心故障的特征信号；(2)对偏心故障下定子电流与气隙磁场特征谐波进行对比分析,确定差异；(3)分析转子槽数对检测信号是否存在及幅值大小的影响；(4)提出在潜水电机定子齿部放置检测线圈间接测量气隙磁场的方法,通过有限元仿真验证利用气隙磁场检测偏心方法的有效性；(5)提出利用电机定子槽漏磁、定子轭部磁场特征信号检测偏心的方法,并进行仿真验证；(6)分别提出基于定子槽漏磁、定子齿部磁场的多点磁场特征测量方法,并详细介绍检测线圈的排列规律,该方法不仅能诊断偏心故障类型,还能大致确定最小气隙位置；文章的最后还对关于潜水电机偏心故障检测需要解决的问题和下一步工作进行了阐述与展望。
【关键词】：偏心 潜水电机 磁场 特征信号 检测线圈
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM358
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 潜水电机的发展现状16-19
• 1.2 本课题研究的背景和意义19-21
• 1.3 国内外研究进展21-23
• 1.3.1 电机偏心分类21-22
• 1.3.2 电机偏心研究内容22-23
• 1.4 本文的主要工作23-26
• 2 偏心故障下的潜水电机气隙磁场计算26-39
• 2.1 概述26
• 2.2 定转子开槽对气隙磁导的影响26-29
• 2.3 计算气隙磁场29-34
• 2.4 计算定子电流34-35
• 2.5 基于磁场偏心检测的特征信号确定35-37
• 2.6 转子槽数对检测信号的影响37-38
• 2.7 本章小结38-39
• 3 磁场特性仿真验证与分析39-49
• 3.1 概述39
• 3.2 仿真模型的建立39-41
• 3.3 检测信号的仿真验证41-45
• 3.3.1 静态偏心41-42
• 3.3.2 动态偏心42-44
• 3.3.3 混合偏心44-45
• 3.4 转子槽数对检测信号影响的仿真验证45-48
• 3.4.1 高频谐波检测信号45-47
• 3.4.2 低频谐波检测信号47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 基于磁场特征量的潜水电机偏心检测49-63
• 4.1 概述49
• 4.2 基于定子槽漏磁检测方法49-62
• 4.2.1 偏心故障下定子槽漏磁分析49-50
• 4.2.2 有限元仿真计算50-56
• 4.2.3 偏心故障下定子轭部磁场分析56-57
• 4.2.4 有限元仿真计算57-62
• 4.3 本章小结62-63
• 5 多点磁场特征量测量方法63-67
• 5.1 概述63
• 5.2 多点定子槽漏磁测量技术63-64
• 5.3 多点定子齿部磁场测量技术64-65
• 5.4 判断依据65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 6 结论67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况75-76

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本文编号：939248