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电机机械故障与电机电流关系研究

张佳楠  
【摘要】:风力发电是目前世界上最受关注的清洁能源发电技术,对于人类社会改变能源结构具有重要作用,对地球环境的未来有深刻影响。风力发电系统在实际运行中会出现故障,影响风电场正常发电,降低风力发电经济水平。因此,对于风力发电机的故障诊断十分必要。目前经常使用的技术是振动信号检测风机故障,应用比较成熟,但是硬件成本高,传感器安装位置受限,且因工作环境恶劣,信噪比不高,维护成本高。定子电流检测法作为一种新型电机故障诊断技术,具有成本低、安装方便等一系列优点,更适合当前风力发电精细化管理趋势,得到国内外研究人员的关注。本文首先介绍了电机主要故障类型和故障诊断技术的现状及发展趋势,研究了国内外相关课题的研究现状。其次介绍定子电流检测法的基本原理和发展现状,对于各类电机故障利用定子电流检测法诊断的原理、发展情况。利用轴承故障特征频率推导轴承故障情况下气隙磁场随时间和位置的变化情况,为推导故障情况下定子电流特征频率做铺垫。本文详细分析轴承故障和气隙偏心故障机理,以电机学、电磁理论为基础,研究故障发生后电机内部参量的变化情况,推导不同故障定子电流特征频率,并进一步得到气隙偏心和轴承故障同时发生时的电机内部参数情况和定子电流特征频率。利用ANSOFT Maxwell有限元仿真软件对电机进行建模,并模拟偏心故障情况,和工程电磁场仿真软件ANSYS Simplorer软件进行联合仿真模拟轴承故障以及偏心故障和轴承故障同时存在的情况,从根本机理上对电机进行故障建模并仿真,Labview软件进行频谱处理,验证理论推导结果的正确性。


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