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异步电动机绕组故障分析及其检测方法研究

许伯强  
【摘要】: 本文对异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障特征进行了机理、仿真与实验分析。在此基础上,提出了异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障检测新方法;首次提出了笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障联合检测方法;基于参数辨识技术,提出了异步电动机定转子绕组过热故障检测新方法。仿真与实验结果表明,以上方法是切实可行的。本文的主要研究成果如下: 1. 详细推导了YN接、Y接、D接笼型异步电动机在正常、转子断条及定子绕组匝间短路故障情况下的多回路数学模型。 2. 对笼型异步电动机转子断条故障特征做了机理分析,以笼型异步电动机多回路数学模型为基础,首次完成了转子导条持续断裂故障的暂态仿真,同时对转子断条故障进行了实验研究。通过对大量仿真、实验数据的详尽分析,系统而全面地总结了转子断条故障特征。在此基础上,提出了基于连续细化傅里叶变换、神经网络与自适应滤波技术的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法。 3. 对异步电动机定子绕组匝间短路故障特征进行了机理、仿真与实验分析。基于神经网络技术,提出了以定子负序导纳平均值作为故障特征量的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测方法。基于连续细化傅里叶变换技术,提出了以定子绕组(等效)阻抗角作为故障特征量的异步电动机定子绕组匝间短路故障检测新方法,首次指出若定子某相绕组发生匝间短路故障,则其相邻滞后相(等效)阻抗角在定子三相绕组中恒为最大,据此可以识别定子绕组匝间短路故障发生相。 4. 首次提出了笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障联合检测方法,应用该方法可以正确识别笼型异步电动机转子断条与定子绕组匝间短路故障,进一步提高故障检测可靠性。 5. 基于异步电动机坐标系统派克数学模型,推导出异步电动机对称稳态运行时的定转子电阻辨识算法。在此基础上,提出了基于参数辨识技术的异步电动机定转子绕组过热故障检测新方法。 6. 研制成功异步电动机绕组故障检测系统,于2001年10月在山西娘子关发电厂投入运行并获得好评。该系统已通过现场验收。


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