无刷励磁机旋转整流器二极管开路故障的轴电压特征研究

内转子式三相无刷励磁机旋转整流器二极管单管开路故障发生频率较高且不易直接监测,可能诱发多个二极管故障的连锁效应,严重影响发电机组的安全可靠运行,根据故障在轴电压中形成的特征谐波进行在线监测是一种新型检测方法。首先分析了旋转整流器二极管单管开路故障时励磁机电枢磁动势特征,利用气隙磁导法得到交链电枢转轴交变磁通表达式,进而预测二极管开路故障后,励磁机轴电压中将出现Pωr/2π整数倍频率的谐波。最后以一台5.8 MW的三相无刷励磁机为例进行有限元仿真,结果与理论预期相符,证明了轴电压信号可用于内转子式无刷励磁机的旋转整流桥二极管开路故障在线监测。

电缆参数对变频驱动电机轴电压和轴电流的影响

变频驱动系统中变频器共模电压会引起电机轴电压继而造成轴承电腐蚀,带来巨大的危害。变频器与电机之间连接电缆的寄生参数对电机轴电压和轴电流影响的机理仍有待确定。该文提出了电缆-电机系统的轴电流模型,分别给出电机及电缆参数的提取方法,研究了电缆类型及长度变化对系统阻抗曲线的影响规律,对系统阻抗特性进行了仿真及实验验证。建立变频器-电缆-感应电机轴电流系统仿真模型,并搭建轴电流实验台进行测试,测试结果验证了模型的正确性。研究结果表明,电缆的电容参数是影响电机轴电压的关键因素,采用屏蔽电缆或增加电缆长度会增大电缆寄生电容,增加定子接地电流、降低电机容性轴电压;采用屏蔽电缆电机轴两端电压高于非屏蔽电缆。

考虑列车整车接地的牵引电机轴电压和轴电流分析与抑制措施

[目的]城市轨道交通列车大多采用PWM(脉冲宽度调制)变频驱动系统,该系统在运行中经常出现轴电压与轴电流过高而导致的轴承电腐蚀问题。因此在考虑列车整车接地的条件下,有必要对牵引电机轴电压和轴电流过高的问题进行深入研究。[方法]简要解析牵引电机轴电压与轴电流形成机理。分别对两种采用不同接地方案的典型车型进行轴电流路径分析,以此为基础建立含车辆接地回路和牵引系统的高频等效电路模型,通过仿真分析两种接地方案下的轴电压、轴电流特性。对比不同轴电压、轴电流抑制措施的效果,从列车整车接地的角度提出一种电路优化设计方案。[结果及结论]接地系统优化方案有效减小了接地线缆长度,从而减小了线缆电感。该优化方案既能规避静电屏蔽法对牵引电机效率,以及碳刷接地法对保护接地的影响,又能与这两种牵引传动系统内部优化方案相兼容。仿真结果验证了该优化方案能有效降低轴电压与轴电流,同时可以兼顾车体回流与车体电位的改善。

电动汽车电驱动系统容性轴电压建模研究

基于高频和低频信号的不同特征,进行了分离建模,提出了一种无需通电便可预测电动汽车电驱动系统容性轴电压的模型和估计方法。在轴电压模型的基础上,进一步考虑变速箱的影响,建立了变速箱的电路模型,从而可获得变速箱传动轴与电机轴的轴电压估计,实现电动汽车电驱动系统的轴电压建模和计算。通过实验对电机轴电压进行了测量,并将实测电机轴电压与仿真数据进行了对比,对比结果验证了模型的准确性。

车用驱动电机轴电压产生传导和抑制方法研究

【目的】针对车用驱动电机长时间运转后,由于轴电压导致的电机轴承电蚀问题,分析驱动电机轴电压的产生机理以及提出相应的抑制方法,以提高车用驱动电机设计的可靠性。【方法】通过使用Matlab建立永磁同步电机的控制模型,建立轴承油膜击穿的模型,结合电磁仿真软件计算电机的寄生电容,分析轴电压与控制器母线电压、开关频率、共模电压、扭矩等的关系。【结果】验证了轴电压的频率和控制器的开关频率相同,轴电压和控制器的共模电压在波形上存在镜像关系,幅值约是共模电压幅值的3%,轴电压与电机扭矩变化的关联度较低。【结论】使用该模型可以方便地研究电机各工况下的轴电压情况,依据提出的抑制方法,可在电驱动系统开发初期,采取相应措施降低轴电压及相关危害。

变频驱动系统电机接地状况对轴电压影响的研究

PWM变频驱动使电机获得良好的调速和运行性能,日益得到广泛应用。但由于变频器输出存在共模电压,导致产生轴电压及轴电流,引起轴承早期失效。轴电压是衡量轴电流危害的一个指标。电机机壳接地阻抗与驱动侧负载接地阻抗的大小会影响轴电压、轴电流的波形与幅值。该文围绕电机及负载的接地状况对PWM变频系统轴电压的影响展开研究。建立了考虑定转子接地阻抗的共模等效电路,利用惠斯通桥电路模型,分析和预测轴电压与接地阻抗的关系,结果表明随定子接地阻抗或转轴接地阻抗增大,轴电压呈V字型变化。设计并进行了实验,测量不同接地阻抗下的轴电压,结果与理论分析一致。表明可通过适当调整驱动侧设备接地阻抗,实现降低轴电压的目的。

防爆电机轴电压损伤机理及防治

介绍了轴电压的损伤机理并阐述电机轴电流防止措施,从而避免对轴承造成损伤。

变频驱动电机轴电压轴承电流研究

本文对变频驱动电机的轴电压和轴承电流进行研究,主要探讨了变频驱动电机在不同工况下轴电压和轴承电流的变化规律以及其对电机寿命的影响。本研究通过实验测量和模拟分析,探究了变频驱动电机轴电压和轴承电流的变化规律。在此基础上,本研究提出了相应的寿命预测和优化控制策略,旨在通过降低轴电压和轴承电流的波动,延长电机的使用寿命。通过实验验证,该策略能够有效降低轴电压和轴承电流的波动,提高电机的使用寿命,具有一定的实际应用价值。

自并励汽轮发电机组轴电压分析及其防护对策

对大型自并励汽轮发电机组的轴电压问题进行了分析,并针对性提出了解决这些问题的对策和经验。

一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器

为抑制由PWM逆变器输出的共模电压而导致电机轴承的损坏,提出了前馈有源滤波器。滤波器包括无源共模电压检测网络,推挽电路以及四绕组共模变压器。滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压,将其叠加到逆变器输出上,从而达到消除共模电压进而消除轴电压和轴承电流的目的。文中还给出了部分滤波器参数的确定方法。仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压,从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压,轴承电流等, 延长了轴承的寿命,提高了PWM驱动系统的可靠性。

PWM驱动感应电机轴电压轴承电流

文中建立了PWM驱动感应电机系统的集总参数共模等效电路模型,并给出了等效电路关键参数的计算公式。以3kW变频电机为研究对象,通过仿真和实验验证了PWM驱动感应电机的共模等效电路和关键参数计算值的正确性。分析了轴电压、轴承电流的产生机理与共模电压的关系,同时研究了载波频率和电机运行频率对PWM驱动感应电机的共模电压、轴电压、轴承电流的影响。为研究轴承电流的抑制措施,提高PWM驱动感应电机轴承运行寿命提供理论依据。

基于轴电压的隐极同步发电机转子典型故障诊断

针对隐极同步发电机的转子偏心和转子绕组匝间短路故障,采用气隙磁导法分析故障状态的发电机气隙磁场,并计算得到与转子故障对应的畸变磁场特征量。通过相关文献数据及故障模拟机组上的轴电压实验证明,轴电压信号系畸变的磁通所感应,确立了利用轴电压信号检测转子典型故障的方法,为隐极同步发电机转子故障诊断提供了新的途径。

转子绕组匝间短路对电机轴电压的影响

研究转子绕组匝间短路故障与电机轴电压的联系,采用气隙磁导法分析电机气隙磁场,建立考虑定子齿槽效的气隙磁导模型。当转子绕组匝间短路故障发生后,轴电压信号中将出现与齿槽数对应的故障特征频率,该特征频率可以作为诊断转子绕组匝间短路故障的依据。在故障模拟电机上进行实验,验证了所提方法的正确性。

半直驱永磁风力发电机轴电压测量及抑制方法研究

针对兆瓦级半直驱永磁发电机轴电压测量及抑制问题展开研究。首先从驱动系统和叠片方式上对轴电压产生机理进行了解析分析,并在叠片方式上进行有限元计算以验证分析的合理性。然后研究了不同变频器供电、叠片方式、不同接地线长度以及不同绕组排布方式下对轴电压测量影响,最后对该机组轴电压抑制问题提出两种抑制方法。最终研究表明,该研究为减小轴电压测量干扰和轴电压抑制提供切实可行的依据。

汽轮发电机中静止励磁轴电压的分析与抑制

采用静止励磁的大型汽轮发电机,整流输出的共模电压施加在轴系对地电容上,产生一种交流轴电压。该轴电压大于20V时,容易击穿油膜,产生电腐蚀,严重损伤轴承。为了抑制这种轴电压,提出了一种对称互补RC模块的方法。该模块由转子汽机端、励磁端无源RC接地电路与整流输出侧的对称滤波器构成。汽机端RC接地电路主要消除直流和低频轴电压;励磁端RC电路主要抑制高频轴电压脉冲。当接地电刷故障时,对称滤波器起后备保护作用,综合运用可以将各种轴电压降低到无害水平。通过对一台600MW汽轮发电机励磁系统和轴系建模仿真,将采取不同防范措施后的仿真结果进行对比分析,验证了该方法的有效性和可靠性。

基于电磁场数值计算的变频供电感应电机耦合电容与轴电压的分析

PWM变频供电驱动电机系统共模电压在电机耦合电容作用下会在轴承上产生轴电压和轴电流,影响电机的安全运行。对电机耦合电容的准确计算有助于合理预测轴电压的大小。本文在分析驱动系统共模模型基础上,建立了电机耦合电容计算的有限元分析模型,求得电容参数。比较了二维和三维有限元下电容计算结果,指出绕组端部对定子绕组与转子间耦合电容Cwr有较大的影响,计及端部时得到的电容Cwr更接近实测结果。采用定子绕组电磁散线计算模型可以大大提高定子绕组与铁心间电容Cwf计算精度。在不同电机端部结构参数下进行分析计算,发现定子绕组端部伸直部分长度和鼠笼端环的轴向长度是影响电容Cwr的两个主要参数。对变频供电下的感应电动机进行三维瞬态电场有限元分析,表明轴电压为共模电压的镜像,证明了电容分析模型是有效的。

汽轮发电机组轴电压产生原因分析与处理

神华国华准格尔发电有限公司4号机组出现轴电压高的故障,进而导致轴瓦发生电腐蚀。分析认为大轴接地不良和由静止励磁整流换相耦合产生的高频高峰值轴电压是导致轴电压高的主要原因。通过用专用接地电刷代替传统碳刷,同时在DE端及RC端加装了轴电压监测装置等改造措施,使励磁系统产生的尖峰提前消耗在RC模块中,未进入转子,耦合到大轴产生轴电压,从而避免了大轴电腐蚀。改造后,励端轴电压的峰值由625 V降至4.9 V,达到了预期效果。

PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制

为了抑制PWM驱动电机系统中的高频共模电压和轴电压,提出一种无源滤波器拓扑结构。通过对传导干扰传播途径的分析,设计滤波器拓扑结构及其参数。该滤波器包括了一个共模滤波器和一个差模滤波器,连接在PWM逆变器的输出侧及整流器的输入侧,共模滤波器分别消除逆变器输出侧与电机之间的共模电压及整流器交流侧的共模电压,差模滤波器消除三相线和线之间的高频差模电压及衰减电机终端出现的过电压。实验结果表明本文提出的方法有效地抑制了共模电压和轴电压,并且使系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标,验证了所提出无源滤波器拓扑结构的正确性及参数选择的有效性。

大容量PWM逆变器对交流电机的轴电压和轴承电流的影响

本文就在大容量 PWM逆变器供电情况下 ,逆变器对交流电机的轴承造成损坏的起因 ,影响和补救措施作了综述 。

兆瓦级风力发电机轴电压现场测量与分析

阐述了风力发电机轴电压产生的原因以及危害。结合兆瓦级风力发电机的现场实际安装,设计了相应的试验测量方案,并实测了轴电压和轴电流波形。采用专业软件对实测波形进行分析,通过比较其有效值、峰峰值以及FFT波形,结果显示出在不同接地方式下轴电压和轴电流存在差异;发电机转轴2侧接地电刷均接地时轴电压最小,电刷均不接地时轴电压最大;且轴电流在1 000 Hz和2 000 Hz处有明显的电流分量。在风力发电机运行期间,保证发电机的总体绝缘状况良好和转轴2侧的接地电刷可靠接地,以确保发电机正常可靠运行。