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《福州大学》 2010年
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基于定子绕组三维温度场模型的异步电动机保护技术的研究

杨明发  
【摘要】:由于作为主要动力源的异步电动机在经济建设中发挥着重要作用,因此高水平的异步电动机保护技术研究始终是电器领域主要的研究方向之一。 异步电动机保护技术研究的关键是建立准确的电动机保护模型。本文针对现有异步电动机保护技术研究与应用存在的问题,以实际测量异步电动机易测部位的温度分布为基础,应用求解传热反问题的方法建立了比较准确的定子全域三维温度场仿真模型。以该温度场仿真模型为基础建立了异步电动机定子温度分布虚拟测试平台。基于定子最高温度检测与保护的思路,提出异步电动机定子绕组最高温度的软测量保护模型、定子绕组最高温度预测保护模型与定子绕组最高温度在线检测保护模型。最后提出了基于异步电动机保护模型的保护方案及其实现方法。本文的研究思路也可适用于各种类型电机的温度保护。 论文的主要研究内容包括: 一、本文对电动机保护器的发展历程与现状、电动机保护模型与相关技术的研究概况做了较详细的综述,指出了电动机保护技术存在的问题及发展的方向。 二、构建了异步电动机定子温度分布实际测试系统,对典型运行状态下的异步电动机定子三维温度分布进行了测试。本文对定子三维温度分布的状况进行分析并提出改善最高温度区域散热条件,降低定子绕组最高温度的思路。 三、在电动机发热理论的基础上,建立了定子全域三维温度场仿真基本模型。根据传热反问题的思路采用正交试验法进行基本模型相关热参数和边界条件的反计算,建立了较为准确的定子全域三维温度场仿真模型。 四、建立基于定子全域三维温度场仿真模型的异步电动机定子温度分布虚拟测试平台。应用该平台对各种运行状态下的电动机稳态温度分布及瞬态温度变化进行虚拟测试和研究。在此基础上提出优化电动机散热结构、提高电动机长期过载运行能力的措施。 五、以定子最高温度检测与保护为原则,基于定子绕组集中参数热模型建立了异步电动机定子绕组最高温度软测量保护模型和定子绕组最高温度预测保护模型。在建立以上保护模型的过程中应用虚拟测试平台研究并确定模型的关键参数,通过实验验证以上模型及其参数的准确性。此外,提出了基于电流与定子绕组最高温度在线直接检测的保护模型。 六、研究异步电动机定子绕组最高温度保护技术方案,提出基于定子绕组最高温度软测量的保护方案、基于定子绕组最高温度预测的保护方案和基于定子绕组最高温度在线检测的保护方案,对三种保护方案的特点与应用进行了比较。 显然,本文根据电动机发热理论,建立基于传热反问题的定子全域三维温度场仿真模型的虚拟测试平台。在此基础上,针对运行最高温度保护原则提出了新的保护模型与保护方案以及提高其额定负载与过载性能的措施。本文提出的异步电动机保护技术的总体研究思路与成果将推动异步电动机保护技术的研究与应用,对于其他类型的电机保护技术研究也有借鉴作用。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM343

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