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变频供电下异步电机电磁振动的特性分析

刘佳男  
【摘要】:电力电子技术和现代控制理论的发展使交流调速技术得到了迅速发展,变频调速因其优异的性能被广泛的应用于各个工业领域。但采用变频器供电后,电机绕组中输入的电流不再是标准的正弦波,而是含有一系列谐波。这些谐波的存在会使电机的气隙磁场变得更加复杂,对电机的电磁力产生影响,进而影响电机的振动。因此,本文主要研究变频器供电情况下电机的电磁振动,主要分为以下几个方面:首先,利用有限元法和近似解析计算相结合的方法对变频器供电情况下的电磁力进行分析。推导出变频供电情况下电磁力解析计算的表达式;搭建场路耦合时步有限元仿真模型,仿真分析了电机的电磁力。对比正弦供电和变频供电情况下电机电磁力的频谱,得出变频供电对电机电磁力分布的影响。然后,进行电机结构振动计算分析。对电机进行模态分析,得出电机的振型及固有频率,并通过模态实验验证仿真计算的准确性,为电机电磁振动计算和电机振动实验分析打下基础。以计算得到的电磁力作为载荷,施加在电机定子齿表面,计算得到不同供电条件下电机的变形及振动加速度。通过对仿真结果的分析,得出变频供电对电机振动规律的影响。最后,对样机进行振动实验。通过对电机不同运行状态下的振动加速度频谱的对比分析,识别出引起电机振动的激振力来源。将实验结果与仿真结果对比,验证电磁振动计算方法的准确性,并且对比分析了变频供电不同载波频率和控制策略对电机振动的影响。


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