New Approach to the Power Selection for Asynchronous Motor

The heating calculation of three-phase squirrel- cage asynchronous motor on the condition of starting for a prescribed rotary angle is firstly studied with time dissection method and its corresponding algorithm is provided. Then based upon the algorithm, a new method for motor power selection is established. Motor initial power determined by load power ischecked and modified in terms of time crit erion, heating criterion,and starting torque criterion.An appropriate motor power which meets three criterions is obtained at last, in the meantime, working displacement matrix andfrequency matrix used for control are acquired. Lifting motor of MDJ1800 low-level high- speed palletizer is taken as a reaI case in the paper.

低阶谐波相位对异步牵引电机振动的影响

随着高铁的高速发展,异步牵引电机的振动噪声问题近年来已得到了广泛的关注和研究。本文重点探究了低阶谐波相位对异步电机电磁力波的影响。利用等效电路定性分析了考虑谐波后定转子侧电流相位的关系。对一台异步牵引电机进行电磁力分析,通过二维傅里叶分析提取电磁力波主要阶次和频率,分析了三阶主要电磁力波随谐波相位的变化。最后通过有限元仿真得到不同谐波相位下的电机振动情况,表明在空间阶次较低的情况下,电机振动和电磁力波与谐波相位的关系具有一致性。

牵引异步电机气动和电磁混合噪声预测研究

高速列车牵引异步电机在高转速下的噪声主要由气动噪声和电磁噪声组成,且前者为主导成分。该研究为准确地预测该类型电机高转速下的气动和电磁混合噪声特性,首先建立了电机气动声源的仿真计算模型,包括基于计算流体动力学的流场计算和Lighthill声类比的声场计算;其次建立了电磁振动的计算模型,其中包含了Maxwell电磁场计算和基于模态叠加法的谐响应分析;最后通过有限元法和边界元法建立电机气动和电磁混合噪声的计算模型,最终得到电机混合噪声在各测点的总声压级和电机的声功率级,并与试验结果进行对比。结果表明,在4000 r/min和5600 r/min两个转速下的仿真计算的声功率级与试验值差距不超过0.6 dB(A),各测点总声压级与试验值接近,证明混合噪声的计算模型能够准确有效地预测牵引异步电机气动和电磁混合噪声。

考虑部件振动特性的电炉异步电机电气控制方法

异步电机的驱动系统在运行过程中呈现出高度非线性、强耦合和多变量等特点,转子磁链电压及电流参数难以确定,使得控制误差及稳定性较差。为此,提出考虑部件振动特性的电炉异步电机电气控制方法。通过对电炉异步电机径向磁拉力的分析,了解电炉异步电机部件振动的特性,基于部件振动特性,了解转子磁链电压和电流的变化规律,并将采集到的转子磁链电压及电流信息作为输入信号,提供给PID控制器进行电炉异步电机电气控制。实验结果表明,所提方法的位置控制误差基本为0,电压的控制曲线平稳,说明所提方法精度高稳定性强,具有实用性。

变频器驱动异步电机振动频谱特征分析

为提出一种更加有效的电机振动抑制算法,对电机振动频谱特性进行讨论。介绍了异步电机调速系统振动数据采集单元以及不同运行状态下的电机振动数据采集,给出了调压器调压和变频器变频调速2种情况下不同转速的电机振动频谱图和转速谱图。通过这些谱图,分别对电机振动特征、变频器载波频率对电机振动特征的影响进行了对比分析。谱图分析表明,采用变频器驱动异步电机时,一阶转频引起的强迫振动与自由振动波形会发生畸变,且电机振动峰值增大。随着变频器载波频率的增加,电机振动幅值将显著降低。变频器引入的高阶振动谐波转矩使得电机的振动特征更加复杂。电机振动频谱特征分析为电机振动抑制算法设计与算法评价提供了基础。

基于振动信号分析的异步电机转子故障特征提取

研究异步电机转子断条、动态偏心这两种状态下的故障特征,并通过实验室的鼠笼式异步电机转子故障实验系统,对采集的定子电流信号首先通过FFT变换,进行归一化处理,提取出定子电流特征向量;对采集的电机机壳X-Y振动信号则通过db3小波包分析进行去噪处理和频域能量特征向量的提取。

基于有限元模型的电机零部件与整机结构振动关联特性

针对电机由多个复杂零部件组合而成导致系统振动故障难以准确诊断的问题,推导了含定子绕组、铁芯、端盖、转轴等电机零部件系统结构动力学方程,采用有限元法构建了某型异步电机零部件与整机系统动力学模型,并运用锤击法验证了建模法的有效性。通过分析无相对位移连接组件与整机有限元模型的固有频率值,得出底板、定子绕组、转轴、铁芯、前端盖及后端盖零部件对整机前三阶模态的贡献程度依次增大;研究零部件间连接方式对电机固有频率的影响,发现电机各阶固有频率随着零部件间连接刚度值增大而增加规律,这些可为电机振动故障分析与动力学设计提供参考。

低噪声低振动异步电动机关键技术研究

本文分析了产生异步电动机噪声和振动的主要来源 ,并对几种降低异步电动机噪声和振动的关键技术进行了研究和分析。

基于小波降噪和共振解调法的异步电机故障诊断方法

针对异步电机故障时的振动信号特征,提出了一种基于峭度、小波降噪和共振解调法相结合的异步电机故障诊断方法。通过对正常、离心开关打开不完全、定转子扫膛、后轴承损坏等4种状态的单相交流异步电机进行故障试验,利用NI CompactRIO平台搭载振动信号采集卡,采集电机前端盖侧面和顶端的振动信号,进行峭度统计分析,同时通过小波降噪和共振解调法提取振动信号的频域故障特征。试验结果表明,提出的方法能够良好地实现异步电机故障诊断。

鼠笼异步电动机电磁噪声的仿真分析

依据鼠笼异步电动机电磁噪声产生的机理,该文从电磁力、机械振动和声辐射特性三个方面进行仿真得到电磁噪声。利用电压作为输入的场路耦合时步有限元模型计算电流、磁场和径向电磁力,并分析径向电磁力的谐波;基于机械有限元模型研究定子振动模态以及在电磁力激励下的振动响应;利用声学边界元模型计算电动机的辐射声场。试验测量结果验证了电磁噪声仿真计算的有效性。基于该文电磁噪声仿真方法可在设计阶段对电磁噪声进行定量预估,有助于低噪声电动机的设计研发。

异步伺服电机安装平台的模态与谐响应分析

以某可靠性试验台用异步伺服电机安装平台为研究对象,拟对其动态特性开展研究。利用ANSYS软件建立安装平台结构有限元模型,对结构在不同预应力状态下的模态进行仿真,确定不同状态下结构的固有频率和振型,分析系统隔振效率随工作频率的变化规律,确定系统在常用工作频率下的隔振效率。基于谐响应仿真,研究电机底座上表面的位移、应力及应变分布,分析最大响应点随激励频率的变化规律,进而确定工装平台的振动敏感区域。上述研究为其它安装平台机械结构的动态优化设计奠定了理论基础。

小波包分析在电动机转子断条故障诊断中的应用

采用改进型小波包算法从电气和机械方面提取信号的故障特征,提出一种基于小波包分析频带能量的故障诊断方法。经实验可知,该方法能够更全面的快速检测到转子断条故障的存在而且准确率高,在许多工程实践中可以应用。

基于S函数三相异步电机复合故障特征研究

为获取电机定子绕组与轴承复合故障特征,采用多回路数学模型和周期性振动特征负载模型进行分析和研究。通过多相异步电机策略构造定子匝间短路故障数学模型,Simulink中的S函数为基础编写数学模型。将轴承扭转振动作为负载输入,建立Matlab/Simulink三相异步电机正常状态和复合故障的仿真模型,并分析亚同步状态下正常、短路故障、轴承故障和复合故障的运行状况。结果表明,复合状态下电流信号除存在单故障特征频率与基频分量增大外,还将产生低于工频的谐波分量。最后通过电磁转矩和转速验证了模型的正确性,为复合故障特征检测提供理论支撑。

Lyapunov指数在异步电动机机械振动识别中的应用

基于非线性动力学理论,研究异步电动机振动信号的Lyapunov指数特征,并应用于故障诊断和识别。首先,搭建试验平台,并模拟异步电动机正常工作、转子不对中和底座安装不良的三种转动状态。分析电动机三种振动信号的波形,并进行去噪和预处理。然后,基于BBA算法计算振动信号在不同工作状态下的Lyapunov指数谱,选取最大Lyapunov指数作为特征用于识别异步电动机的机械振动;最后,为了对该分析方法的有效性及抗干扰性进行验证,引入了随机噪声,分析所提出算法在不同参数下的受噪声的影响水平。研究结果显示,异步电动机在正常运行时,其最大Lyapunov指数值在0.3~0.7;安装不良时其最大Lyapunov指数值在0~0.3,表明这两种工作状态下电动机振动信号序列出自于一个混沌过程;在电动机处于转子不对中状态时,其最大Lyapunov指数值近似为零,表明其振动序列中基本不存在混沌属性。在该研究结果的基础上,配合特征融合与机器学习分类算法,将有效提高异步电动机机械振动识别的准确率和效率。

三相异步电机电磁振动有限元计算分析

本文主要研究异步电机空载运行情况下的电磁振动。建立了三相异步电机时步有限元模型,计算了电机瞬态电磁场,得到了电机空载稳态运行状态下的磁场分布情况,进而应用麦克斯韦应力张量法计算电机径向电磁力。对径向电磁力做频谱分析,与解析计算进行对比分析,确定径向电磁力谐波主要成分。利用Ansys有限元软件建立电机三维结构有限元模型,将电机瞬态场计算得到的径向电磁力施加在电机定子齿表面上,计算电机的电磁振动响应。最后,将仿真结果与实验结果进行对比分析,验证仿真计算的准确性。实验结果表明,应用本文方法可以准确计算出电机的电磁振动的频谱分布,可以用于在电机设计阶段对电磁振动的分析。

电厂循环供水泵站立式异步电动机振动分析

针对扬州第二发电有限公司循环供水泵站立式异步电动机振动问题,从安装、检修和制造等方面分析了振动原因。在排除了因安装质量引发机械振动的因素后,现场通过频谱分析作进一步的振动测试分析,确定机组振动主要是由电动机电磁振动引起的。采取在定子线圈上增加三根均压线措施后,减小了电磁力的不平衡,振动减小至0.01mm左右,机组运行正常。

基于变频控制器的高频摇振器控制系统的设计与实现

分析了高频摇振器的控制原理,用变频驱动代替伺服电动机完成对摇振器振幅的位置控制。采用S7-1200PLC作为核心控制器控制变频器与异步电动机达到控制精度,设计了基于变频器控制异步电机的摇振器工作系统。该系统包括硬件与软件的设计,并增加触摸面板便于控制系统的操作。实验和测试结果表明,该系统能快速可靠地完成控制要求,简捷实用。

同步坐标系下异步感应电机外转子弹性振动分析

针对旋转磁载荷造成的外转子异步感应电机的弹性振动问题,通过建立与旋转磁载荷转速一致的同步坐标系消除了参数时变性的影响。依Hamilton原理建立了外转子时不变横向振动动力学模型,并运用经典振动理论分析了基本机电参数对系统稳定性的影响,还给出了解析形式的不稳定边界,经坐标变换建立了惯性坐标系下外转子的参激动力学模型。应用Floquét理论计算了系统的发散和颤振不稳定域,并利用Runge-Kutta方法求解响应,结果表明两种动力学模型的结果一致,验证了磁场同步坐标系建模方法及动力稳定性计算结果的正确性。

经验模态分解法在电动机铁心故障检测中的应用

三相异步是电动机的定子铁心发生变形、松动或偏心,维护人员难以发现电动机这些异常情况的,但异步电动机的这些故障通常都将引起振动。因此可以通过检测电动机振动信号,用经验模态分解法和Hilbert变换的方法分析这一振动信号,以此形成衡量电动机故障程度的判据来判断电动机运行是否正常,尽早发现电动机运行故障。实验证明铁心发生故障后,高次谐波的振动能量分布越丰富,故障越严重,能量变化越大。在一定程度上是一种行之有效地方法。

悬挂式惯性振动设备多场耦合瞬态过程分析

为了研究悬挂式振动设备启动瞬态共振的产生机理与抑制方法,提出了考虑几何非线性的轴向受力横向大变形柔性吊杆梁模型,并基于异步电机瞬态过程理论,对悬挂式振动设备启动多场耦合瞬态过程进行了数值模拟。采用非线性弹性理论和Euler-Bernoulli梁理论建立了非线性柔性吊杆梁力学模型并进行了数值求解,得到了柔性吊杆自由端横向变形非线性弹性特性曲线。考虑异步电动机瞬态过程,建立了振动设备刚、柔、电启动瞬态过程多场耦合模型。数值仿真结果揭示了振动设备瞬态共振的产生机理和偏心距自调激振方式瞬态共振的抑制机理。在相同条件下,电磁转矩振荡衰减时间在原激振方式下约为0.5 s,在自调式激振方式下低于0.2 s;最大瞬态振幅在原激振方式下为133.89 mm,在自调式激振方式下为90.6 mm,瞬态共振得到了很好的抑制。