异步电动机故障仿真与保护的研究

论文摘要

异步电动机因其具有较高的性价比及良好的环境适应性,在电力系统及各种生产中被作为主要的动力设备而得到了广泛的应用。异步电动机的运行状况直接影响到工业生产的正常进行。一旦发生严重的故障,不仅电机自身将损坏,还将导致整个工业生产的中断。异步电动机的常见故障主要可以分为定子故障、转子故障及轴承故障。由于定子绕组的绝缘是电动机中最为薄弱的环节,因而定子绕组的故障在异步电动机中所占的比例还是很高的,而定子绕组故障往往威胁着电动机的安全运行,因此,研究异步电动机的各种故障类型及对各种故障制定出具体的继电保护措施,无论对于避免重大事故的发生,还是查找故障原因及故障维修,都具有非常重要的意义。此外,本文对鼠笼式异步电动机比较常见的转子断条故障、端环断裂故障进行了仿真研究,一方面通过理论推导得出了电机在发生此类故障时的故障特征,并根据多回路理论建立了电机在故障状态下的仿真模型,对电机在转子断条故障下的运行状态进行了仿真,仿真结果证实了理论推导的正确性。另一方面,本文还对此类故障特征信号的提取方法进行了研究,为进一步研制相关实际装置打下了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义与目的
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 异步电动机多回路数学模型研究
• 2.1 异步电动机多回路数学模型
• 2.1.1 异步电动机定转子回路
• 2.1.2 笼型异步电动机在正常情况下的基本方程式
• 2.1.3 笼型异步电动机在转子断条情况下的基本方程式
• 2.2 本章小结
• 第三章 异步电动机转子断条故障的数字仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 鼠笼式异步电动机转子断条故障特征机理分析
• 3.3 鼠笼式异步电动机转子断条故障的数值仿真
• 3.3.1 转子断条故障数值仿真的意义
• 3.3.2 转子断条故障数值仿真模型
• 3.3.3 基于多回路法的鼠笼式感应电机的分析方法
• 3.3.4 异步电动机转子断条后的多回路状态方程
• 3.3.5 状态方程的数值解法
• 3.3.6 仿真程序的编写
• 3.3.7 仿真结果
• 3.4 转子断条故障特征提取方法的研究
• 3.4.1 故障特征提取方法回顾
• 3.4.1.1 自适应滤波方法
• 3.4.1.2 希尔伯特变换方法
• 3.4.2 基于连续细化傅里叶变换的检测方法
• 3.4.2.1 连续细化傅里叶变换方法介绍
• 3.4.2.2 基于MATLAB 的连续细化傅里叶变换检测方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 异步电动机外部故障的数字仿真研究
• 4.1 异步电动机外部故障特征分析
• 4.2 异步电动机外部故障的数字仿真
• 4.2.1 对称短路故障
• 4.2.2 非接地不对称故障
• 4.2.3 接地不对称故障
• 4.3 异步电动机短路反馈电流的研究
• 4.3.1 短路反馈电流的影响
• 4.3.2 短路反馈电流的机理分析与公式推导
• 4.3.3 大容量异步电动机反馈电流的实用计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 异步电动机继电保护的研究
• 5.1 电动机故障情况分析
• 5.2 电动机综合保护配置
• 5.2.1 绕组保护
• 5.2.2 供电系统保护
• 5.2.3 轴承保护
• 5.3 保护原理与功能
• 5.3.1 电流速断保护
• 5.3.2 过负荷保护
• 5.3.3 启动时间过长和堵转保护
• 5.3.4 负序过流保护
• 5.3.5 单相接地保护
• 5.3.6 低电压保护
• 5.4 不同电压等级对保护整定电流的影响
• 5.5 异步电动机负序电流保护
• 第六章 结语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况