笼型感应电机断条故障时流热耦合分析及转子热应力计算
感应电机结构简单,维修成本低,使用寿命长,广泛使用于日常生活、工厂设备、港口码头、油田煤矿等各个领域.随着国民经济的发展,电机单机容量不断增加,热负荷也随之提高,电机运行的可靠性及使用寿命受到直接影响,因此对感应电机的发热和冷却问题的研究显得日益重要.本文以一台Y802-2笼型感应电机为例,对正常转子、断一根导条转子和断两根导条转子的电机三维流体流动与传热进行了计算,并以温度场结果为载荷对电机转子热应力进行了研究.本文研究工作能够为电机的故障诊断提供依据,亦可为其他类型感应电机的分析提供参考.首先,根据样机的通风结构及传热特点,建立了外部近似无限大流场空间与电机三维有限元结构模型,其中旋转流体区域被特殊考虑.采用有限体积法对流体运动方程和能量方程进行耦合求解,可以得到流场中流体介质的运动状态及流场参数的变化规律.其次,基于傅里叶法则及牛顿换热定律,利用数值方法对电机各散热表面的散热系数进行求解.对额定负载下电机三维全域温度场进行计算,得到了电机关键位置的温度分布及热流密度分布,并进一步分析了断条数量对电机温度场分布的影响.将仿真分析得到的温度场结果和实验测量值进行了比较,证明了本文模型及研究方法的有效性.最后,以温度结果为载荷,对电机转子进行了热应力分析.研究得到了三种情况下鼠笼的形变程度、位移分布及应力分量曲线,提出了基于热应力作用下笼条可能出现断裂的位置,并且预估了故障电机可能进一步发生笼条断裂的位置,为感应电机的故障诊断提供了依据.
- 作者：
- 李洋洋
- 学位授予单位：
- 哈尔滨理工大学
- 专业名称：
- 电机与电器
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 谢颖
- 中图分类号：
- TM346
- 关键词：
- 感应电机；断条故障；流体场；温度场；热应力
- induction motor； broken bar fault； fluid field； thermal field； thermal stress