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瞧一瞧:研究电机绝缘过早损坏的原因与改进

发布时间:2022-03-23 16:02:39 阅读: 来源:粉笔厂家
研究电机绝缘过早损坏的原因与改进 引言变频调速系统因自身特点得到广泛应用,但应用过程中出现变频http://www.edianji.com/ 电机绝缘过早损坏的情况。高速机车牵引逆变器广泛采用IGBT等高速开关器件,输出电压是具有陡上升沿的连续脉冲拆迁通知后多久赔付,它在变频牵引电机定子绕组中的不均匀分布是造成绕组绝缘过早损坏的主要因素之一。但其具体分布还不清楚,故需研究其暂态电压分布情况,为变频牵引电机设计提供必要的理论依据以防止电机定子绝缘的过早损坏。本文首先根据多传输线理论分析了电流在绕组中的传播过程,在考虑定子绕组高频损耗的情况下,提出了用于计算变频牵引电机定子绕组暂态电压分布的等效电路。用有限元分析软件AN2SYS计算了等效电路分布参数值,并在此基础上用MATLAB软件计算出绕组暂态电压分布。1 基于多传输线理论的分析变频牵引电机功率>1000kW,定子绕组为成型绕组,每个槽中都有双层绕组http://www.edianji.com/ 线圈。线圈部分在定子槽中、部分在槽外,具体分布参数有所不同,故把线圈分成5部分 .本文研究的定子槽中线圈包含9匝绕组。为方便理解计算,以4匝绕组为研究对象。将4匝绕组的单个线圈分为j1,j2,j3,j4和j55部分。由于定子铁心在高频下有屏蔽作用,所以忽略5部分间的耦合关系,认为它们首尾连接形成一个线圈,只考虑同一槽内线圈各匝间的耦合。设绕组中传输的电磁波为横电磁波(TEM),导体为无损传输线,每部分等效电路分布参数主要由对地和导体间电容、电感及导体间互感组成,V1~V44匝绕组的单元分布参数等效电路如,建立电流方程如下:d[I]/dx=-[C]d[U]/dt,(1)d[U]/dx=-[L]d[I]/dt,(2)其中:[C]=Cg1 C12 C13 C14-C12-C13-C14-C21Cg2 C21 C23 C24-C23-C24-C31-C32Cg3 C31 C32 C34-C34-C41-C42-C43Cg4 C41 C42 C43,[L]=L1M12M13M14M21L2M23M24M31M32L3M34M41M42M43L4,[U]=u1u2u3u4,[I]=i1i2i3i4由式(1)、(2)得 d2[U]/dx2=[L][C]d2[U]dt2,同一介质无损传输线有[12][L][C]=[I]/v2德城房屋拆迁律师,(3)其中,I是单位矩阵,v是波速。故可得d2[U]/dx2=[I]/v2d2[U]/dt2,其解为:u1=u15(x±vt),u2=u25(x±vt),u3=u35(x±vt),u4=u45(x±vt)。其中5(t)是单元脉冲函数,数学上表示t时刻下单位集总电源的效应。而对于电流有:d[I]/dt=±v[I],(4)由式(2)、(4)得:[U]=±[Z][I],其中,Z=v[L].由(3)式可得:[L]=[C]-1/v2,(5)故电机的特性阻抗Z=[C]-1/v,根据以上分析,电流在电机绕组的传播过程可用绕组的等效自感、互感和匝间、匝对地电容来描述,电机的特性阻抗也可由等效电感和电容来计算。2 分布参数等效电路模型高频下涡流效应使定子铁心对磁通有良好的屏蔽作用,可忽略相邻槽中各绕组间的耦合。而定子槽中层间邻近绕组的耦合相对于同一线圈邻近绕组间的耦合属于次级效应。同一相中相邻两线圈分别放置在不同的槽内,忽略线圈间的电磁耦合,认为只是简单的串接在一起。以一匝为最小单位,考虑匝自感、匝间互感、匝间及匝对地电容等分布参数。因高频下集肤效应使线圈导体的损耗增加,等效电阻值不容忽视,故建立等效模型需考虑绕组的高频损耗.3 分布参数的计算线圈各匝间复杂的电磁耦合现象很难实际测量。有限元法可在考虑高频效应的条件下,计算定子线圈在陡脉冲下绕组的分布参数值.首先根据定子槽结构建立二维模型,包括导体、匝间绝缘、对地绝缘、外包绝缘、槽楔和层间绝缘、气隙和http://www.edianji.com/ 转子。然后定义各部分区域材料单元和属性(主要包括相对磁导率和电阻等)、划分网格,本文设置自动网格划分,软件可自动调整网格划分密度.为求解所需值、收敛有限元的求解,应进行自由度的耦合和指定边界条件兴山厂房拆迁律师。最后加载和求解。电感值与频率变化有关,考虑绕组中涡流效应用瞬态电磁场分析法计算电感值。每匝导体分别加载电压源,其他导体电势设为0.通过软件命令流进行电磁场有限元分析得到加载导体对应的绕组自感。任意相邻两匝间的互感值为Mi-j=kLiLj,式中,k为耦合系数(取0.8~0.9).因电容值不受频率的影响,故利用ANSYS静态分析求解等值电容参数值,包括对地电容和任意绕组匝间电容值。在静电场分析过程中,各个步骤同瞬态求解过程一样。对求解导体施加电压,其他导体不加载,而且导体对应区域不划分网格。考虑高频下的集肤效应和邻近效应,用解析公式计算绕组电阻的结果表明,相邻绕组匝间的互感及电容远大于同其他匝间的互感及电容,故本文只考虑了相邻绕组匝间互感及电容。4 匝间电压分布用定子绕组分布参数等效电路模型,输入具有陡上升沿的阶跃电压信号(幅值2.8kV,上升沿时间0.1μs).可看到绕组对地暂态电压达到稳态分布前所经历的两个阶段:当上升沿时间<100ns时,输入电压波上升沿的等效频率很高,的电感支路呈现高阻抗,电流不通过线圈电感,电压沿绕组的分布几乎取决于电容链。随后,施加电压的等效频率下降,线圈中电流增加,电感和电容均起作用,电磁振荡逐渐展开,最终稳态为输入电压值。匝数越靠后,波形越平缓,即每匝对地电压波形为前一匝波形削减后的重复。从幅值上看,首匝对地电压幅值最大,比脉冲幅值约高25.变频牵引电机末端线圈匝间暂态电压分布如b.脉冲达到最大值后过一段时间线圈各匝才出现电压最大峰值。经过1.05μs后首匝电压幅值最高约1700V,达到施加电压幅值的61.8;经过1.35μs,v2-3的最大匝间电压为1176V,不到首匝的70.由b可见,v1-2幅值最大,后面几个匝间电压幅值相差不远,且达到幅值的时间依次延后。这是因为输入脉冲很陡,大部分电流经过首匝的对地电容流向地,故首匝承受了大部分压降,电压脉冲经过首匝后,幅值与陡度都有所下降,减小了后面几匝的匝间电压。在PWM电源的连续脉冲作用下,最大匝间暂态电压重复施加在电机绕组绝缘上,很有可能在首匝附近造成绝缘破坏。5 结 论仿真结果表明,变频牵引电机末端线圈首匝承受的对地电压、匝间电压幅值最大,首匝对地绝缘、匝间绝缘可能发生过早损坏。故设计过程中应加强首匝线圈的绝缘强度。 来源:http://www.edianji.com/ypnew_view.asp?id=971 上一篇:诚招HAFNER/哈夫纳电磁阀华北代理商 下一篇:家具除味剂-去除家具甲醛-板材家具除味剂