静电屏蔽法抑制轴承电流研究

发布时间：2017-09-08 22:11

  本文关键词：静电屏蔽法抑制轴承电流研究

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【摘要】：在近几十年里,变频电机轴承里则一直存在着高频轴承电流,最终导致了轴承的使用寿命大幅缩短。特别是随着IGBT技术的不断发展,轴承电压、轴承电流的问题也就更加严重,从而引起了人们的格外关注,因此有效抑制高频轴承电流的技术亟需研究。首先,在现代变频电机控制系统中,由变频器引起的高频共模电压,通过电机内部的高频耦合寄生电容形成回路。当电机正常运转时,轴承内便会形成一层绝缘油膜,将电机转子与机壳隔开,形成了寄生电容,其在高频共模电压等效电路中的分压,即为轴承电压。轴承电压随着高频共模电压变化时,不断对寄生电容充电,当其超过轴承油膜的最大承压值时,就会在轴承内发生放电轴承电流,损坏轴承。为了抑制轴承电流,本文基于电磁屏蔽理论提出了静电屏蔽法抑制轴承电流。其原理就是在电机槽中插入屏蔽铜槽楔,从电路上来看,就是在绕组与转子之间建立旁路电容,将高频共模电压分流走,从而抑制了轴承电压；从电磁场的角度来看,绕组中高频共模电压,会在气隙间建立一个高频的电磁场,而插入的屏蔽铜槽楔则会屏蔽掉这种高频的电磁场,从而抑制了轴承电压。然后,为了证明所提出的静电屏蔽法能够抑制轴承电流,文章从以下几方面来阐述。第一,通过电磁计算和电磁屏蔽的原理为电机的静电屏蔽法抑制轴承电流提供了理论依据；并结合电磁计算与电磁屏蔽原理,从理论上分析了铜槽楔对高频电磁场和工频电磁场的屏蔽作用；第二,提出了电磁屏蔽后电机的高频共模电压等效电路,并与电磁屏蔽前电机的高频共模电压等效电路对比分析,得出了屏蔽前后的轴承电压以及屏蔽效果。第三,通过有限元软件对静电屏蔽铜槽楔电机进行了仿真,一方面,对屏蔽前后的电机进行了高频电磁场仿真,并加以对比；另一方面,通过电机仿真软件FLUX对电机屏蔽前后进行仿真,并对电机屏蔽前后的磁场分布和电机屏蔽前后的运行性能加以对比。第四,研制的一台静电屏蔽铜槽楔电机证实了本文的观点。一方面,测量了静电屏蔽铜槽楔电机的寄生电容,并和实验测量的轴承电压验证了本文提出的高频共模电压等效电路;另一方面,测量了屏蔽前后的轴承电流,并进行对比,验证了静电屏蔽铜槽楔电机对轴承电流的影响效果；此外,还对屏蔽铜槽楔电机进行了空载实验、短路实验等,分析了铜槽楔对于电机性能的影响。最后,与其他方法相比较,本文提出的静电屏蔽法抑制轴承电流是十分有效实用的。
【关键词】：共模电压 轴承电流 静电屏蔽 铜槽楔 抑制技术
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM344.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题研究的背景9-17
• 1.1.1 轴电压和轴承电压9-10
• 1.1.2 共模电压10-13
• 1.1.3 轴承电流13-16
• 1.1.4 课题研究的意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-20
• 1.2.1 国内研究动态17-18
• 1.2.2 国外研究状况18-20
• 1.3 相关课题国内研究现状20-21
• 1.4 研究内容及难点21-22
• 1.4.1 主要研究内容21
• 1.4.2 研究的难点及解决方法21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第2章 电磁屏蔽基本理论23-31
• 2.1 电磁屏蔽基本理论23-28
• 2.1.1 屏蔽效能精确解24-26
• 2.1.2 反射损耗26-27
• 2.1.3 吸收损耗27-28
• 2.1.4 多反射损耗28
• 2.2 电磁屏蔽的分类28-30
• 2.2.1 磁场屏蔽28-29
• 2.2.2 电场屏蔽29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 静电屏蔽电机原理及电磁仿真31-43
• 3.1 静电屏蔽电机等效模型电路建立与分析31-33
• 3.2 电磁场计算与屏蔽分析33-36
• 3.3 电磁仿真研究36-42
• 3.3.1 高频电磁仿真36-39
• 3.3.2 低频电磁仿真39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 实验研究43-56
• 4.1 电机寄生电容测量44-46
• 4.1.1 测量实验平台搭建44-45
• 4.1.2 测量实验原理45-46
• 4.1.3 测量计算与结果46
• 4.2 轴承电压实验分析46-48
• 4.2.1 轴承电压测量实验平台搭建46-47
• 4.2.2 轴承电压测量实验结果与分析47-48
• 4.3 轴承电流实验分析48-50
• 4.3.1 轴承电流测量实验平台搭建48-49
• 4.3.2 轴承电流测量结果与分析49-50
• 4.4 静电屏蔽电机性能的实验研究50-55
• 4.4.1 静电屏蔽铜槽楔电机空载实验51-53
• 4.4.2 静电屏蔽铜槽楔电机短路实验53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 在学研究成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈国强;陈国忠;徐明;张杰;高坡;刘志强;;风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及改进措施[J];神华科技;2014年05期

2 严冠豪;刘园;杨俊飞;;变频电机轴电流的分析[J];防爆电机;2014年05期

3 Adam Willwerth;钟武凌;;变频驱动电机轴承电气损伤原因及对策[J];制冷与空调;2014年04期

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5 刘瑞芳;陈嘉W，

本文编号：816604