无刷同步电机转子电流测量及旋转整流器故障检测

本文介绍无刷同步电机转子电流的测量方法和旋转整流器故障的监测原理及检测方法。     

无刷交流发电机主机转子绕组短路故障诊断方法

1 前言 自励恒压无刷交流发电机中,输出电压和励磁电流出现异常是其常见故障,而励磁系统、励磁机定子绕组、励磁机转子绕组、旋转整流器或主机转子绕组中任一环节发生故障均会导致发电机输出电压和励磁电流出现异常,由于在发电机运行时励磁系统和励磁机定子绕组在机械上处于静止状态,可以方便地对其进行测试诊断,许多文献对这部分的故障诊断方法都有较为详细的论述,对此本文不再赘述,而励磁机转子绕组,旋转整流器和主机转子绕组均在转子上同轴安装,且往往只有发电机工作即转子高速旋转时在离心力作用下故障才显现,静止状态的测试手段难以发现,这给发电机故障判断和故障点的定位带来很大的困难。因此,如何在转子旋转中通过间接检测来准确确定故障部位从而采取针对性的维修措施是一个值得探索的问题。 下面以某型无刷同步发电机为例进行探讨。     

BPZ系列旋转整流器变频机组

本系列变频机由异步电动机、凸极式同步发电机、交流励磁机及旋转整流器组成,制成同机座。发电机为旋转磁极式,定子是交流电枢绕组,转子是多极励磁绕组,与发电机同一轴上装有一个交流励磁机及旋转整流器。交流励磁机也是一个凸极式同步发电机,它的极数一般是主发电机的一倍。因此,它的输出频率一般是主发电机的一倍,它与主发电机相反。转子是交流电枢绕组,定子是多极励磁绕组,转子电枢绕组感应的电压经过旋     

YEJ电机缩短制动时间的措施

电磁失电制动器常应用于与Y系列电机配套成为YEJ系列电磁制动电机。由于制动器电压一般为直流170V、96V，需经半波整流器整流获得。半波整流器是直接安装在电机接线盒内的，其输入端并接在电机的2个接线端子上。普通YEJ电机的接线方式如图1。当电机断电时，半波整流器交流侧也断电，而电机转子仍在减速旋转，并形成再生发电现象。     

水轮发电机组无刷励磁转子过电压故障及改进实践

无刷励磁系统是采用交流励磁机对发电机进行励磁，交流励磁机磁极线圈安装在定子上，省去了滑环、碳刷。转子为三相电枢绕组，电枢输出的交流电经同轴旋转的整流器转换成直流供给同步发电机的励磁绕组。由于无刷励磁系统中取消了直流励磁机，根除了直流励磁机换向器冒火故障。同时旋转整流器的整流元件，在强大的离心力作用下，具有良好的散热性，往往比较可靠，所以在小型水电站发电机上得到较多的应用。这种励磁方式常见的故障是当自动励磁调节器退出（对于小型发电机调节器退出较常发生）改为手动运行时，由于某种原因发电机甩负荷产生危…     

多相无刷励磁系统旋转整流器故障检测新方法

多相无刷励磁系统旋转整流器的故障检测一直以来是个技术难题,没有很好的解决方案。本文以理论分析和仿真计算结果为指导,选定合适的故障特征量,设定合理的故障判据,研发了旋转整流器的故障检测装置,在现场试验中能够准确判断旋转整流器的一相开路、两相开路故障,为多相无刷励磁系统旋转整流器故障检测提供了一种更加有效的解决方案。使用该装置能够消除现有的旋转无刷励磁系统故障检测的死区,为无刷励磁系统的安全运行提供技术保障。     

大功率交流电动机转子变频调速系统的分析

介绍了转子变频的主电路和工作原理，并指出其优点。引入了PWM整流技术，使得串级调速系统的功率因数得到提高，谐波含量也大大减少。对转子变频进行了数学建模，并采用状态空间平均法得到了斩波器的传递函数；通过坐标变换，得到了PWM整流器在旋转坐标系的数学模型，给出了相应的控制策略和仿真，并给出了实验波形及相关结论。     

核电站无刷励磁系统的电枢电流谐波分析研究

无刷励磁系统是核电站汽轮发电机组的重要组成部分。无刷励磁系统的旋转整流器同转子一起旋转时,旋转整流器由于承受着强离心力的作用会出现各种故障,而不同故障时电枢电流的谐波是不同的。针对六相无刷励磁系统励磁机旋转整流器在正常运行、一臂开路和一臂短路3种情况下的电枢电流谐波进行理论分析,并在Matlab中Simulink的环境下搭建三相、六相无刷系统进行仿真分析。通过与三相无刷励磁系统进行比较,得出六相无刷励磁系统的故障特征与三相无刷励磁系统相似,三相无刷励磁系统故障检测方法可以用于六相无刷励磁系统。     

交流励磁机旋转整流器故障的微机识别快速报警装置研究

本文研究了一种快速识别交流励磁机旋转整流器故障的微机检测方法,并采用这种方法研制出以MCS-51系列单片机8031为核心的交流励磁机旋转整流器故障检测的微机报警装置,该装置已在15kW无刷励磁同步发电机上投入运行。本文较详细地介绍了这种装置系统的工作原理和硬件、软件设计。     

基于谐波分析的旋转整流器故障检测

通过MATLAB建立了无刷励磁系统的模型,并进行了仿真。利用发电机故障模拟平台对旋转整流器早期故障进行了试验研究。通过仿真和试验的对比分析,提出了一种基于谐波分析的旋转整流器在线故障检测新方法。该方法不仅能够判断是否发生故障,还能够辨别故障类型,为旋转整流器的故障诊断研究提供了新思路。     

直流电动机新论

作者在对新一代直流电动机(New DCM)的研究中发现并提出了直流旋转磁场这一电机学的新概念,是用换向控制器来控制电子换向器中功率开关管的导通状态及变化顺序,让通电直流电枢绕组磁势沿电枢表面圆周旋转而达到的。与交流旋转磁场一样,都是电枢绕组电路产生的磁势,它的旋转是由于电枢绕组线圈内电流瞬时值沿圆周分布变化引起的,与定转子机械相对运动没有关系。从转子的角度看电枢的旋转磁势是直流绕组电流还是交流绕组电流产生的并没有什么区别,所以对应不同的转子结构也能构成类似于交流同步电动机和交流异步电动机基本作用原理的电动机,又有所区别,出现了直流同步电动机和直流异步电动机的新概念和新名称。该文的研究有助于加深认识和开阔思路。     

高温超导电机转子冷却技术的研究

本文针对高温超导电机关键技术之一的转子冷却技术,从旋转管道流动和池沸腾的基本理论出发,对现有的集中式旋转热管、浸泡式冷却方式和三种新型的冷却方式即:分布式旋转热管、分层开放式蒸发冷却和旋转管道蒸发冷却,总结并建立了分别适用于这些转子冷却方式的沸腾换热模型;另外对于旋转管道蒸发冷却的流体动力学问题,参照静止两相流流动阻力的计算模型来分析这种冷却方式的流动阻力。在模型计算、载荷和漏热等边界条件基础上,采用ANSYS温度场静态计算模块对各种冷却方式进行了仿真,得到各种工况的温度分布。建立了一台能实现五种高温超导电机冷却方式的综合性实验平台,对五种冷却方式进行了详细的换热和流动的实验研究,从温升和分布均匀度而言,浸泡式冷却的效果最好,其他几种方式次之。同时对比实验数据与仿真结果,表明理论模型能较为准确地预测实验结果。     

Analysis of rotor slotting saliency in induction motor sensorless control

This paper deals with induction machines study by Finite Element Analysis (FEA) for position sensorless control drives based on rotating voltage carrier injection. It focuses the analysis of the rotor slotting saliency, under the variations of: (1) supply of the machine (both the high frequency rotating voltage carrier and the fundamental frequency supply), (2) reference flux of the drive, (3) load torque, and (4) rotor geometry design. The relative spatial harmonic of the stator inductance space-vector responsible for the rotor slotting effect has been chosen as an index for evaluating the response to the high frequency carrier. A methodology for retrieving the stator inductance space-vector from a FEA is proposed as well. Results of the variation of the rotor slotting spatial harmonic of the stator inductance with the carrier frequency, the rotor flux linkage, the load torque and the rotor geometry are presented.     

磁悬浮电动机刚性转子径向位置的控制

以双磁悬浮电动机4自由度刚性转子系统为对象,研究了磁悬浮系统转子径向位置的控制.对于双磁悬浮电动机系统,两端的磁悬浮电动机所产生的电磁力,除了可以作用在本端, 还会影响到另一端,同时,转子的陀螺效应又进一步增加了系统的复杂程度.因此必须对4个径向位置进行控制.首先根据转子的动力学方程,建立起磁悬浮系统的状态空间方程;然后,采用输入向量补偿和基于二次型最优的状态反馈方法, 构造出磁悬浮系统的控制算法,实现4自由度径向位置的控制.通过仿真研究,进一步验证了控制策略的有效性.     

Excitation scheme of brushless self-excited-type three-phasesynchronous machine

AC excitation schemes of a brushless self-excited-type three-phase synchronous machine are presented. The rotor field windings of the machine are short circuited with the diodes, and an exciter or other exciting equipment is not required in this machine. On the positive-phase-sequence rotating field of the stator, the plural rotating fields with different speeds from it are superimposed by using a machine-side voltage source PWM inverter/converter, and the field MMF is obtained by half rectifying AC voltages induced in the rotor field windings. Two excitation schemes are proposed that have the advantage of the reduction of the torque pulsation as compared with the scheme that superimposes the singular rotating field with a different speed from the positive-phase-sequence field. This is confirmed by simulation, and experimental results are given     

采用Park变换感应电机转子复合故障检测

针对感应电机转子断条与偏心故障特征受定子电流基波信号的影响而难以提取的难点,提出了一种基于旋转Park变换滤波的感应电机转子复合故障检测方法.该方法利用电压与电流基波频率相等,通过旋转Park变换,将电流Park矢量的基波正序分量完全滤除而不影响其它的谐波分量,从而使转子断条和偏心故障特征更清晰地显示出来,然后对旋转Park变换滤波后的电流Park矢量的频谱进行分析,可以准确检测到电机转子复合故障时的故障特征.解决了电流频谱分析方法转子故障特征频率分量容易被基波湮没而难以突出故障特征的问题.实验结果表明,应用该方法可有效的对电机转子复合故障进行实时检测.     

双定子感应电动机等效电路分析

首先引入旋转等效的概念,将双定子感应电机两个定子之间的相对旋转,看成定子不动,而转子对应部分扭转了一个角度α,又通过引入“相拉折算”的概念,将两个定子之间旋转角的变化,等效为转子相绕组有效匝数的变化,于是能够进行绕组折算,得到折算后的基本方程式,进而导出与常规感应电机相似的“Ｔ”形和“Г”形等效电路。     

Analysis and comparison of PM synchronous motor and induction motortype magnetic bearings

In this paper, a general solution of radial position control applicable to PM synchronous type and induction type rotating motors is presented. The rotor of the permanent magnet motor is assumed to have sinusoidally distributed magnetic poles along the axial surface, while the rotor of the induction type motor is assumed to have uniform magnetic property. The inner wall of the stator is also assumed to have a current sheet, which can produce an arbitrary current distribution. The same number of magnetic poles gives the rotating torque to the rotor, while plus/minus two poles of the motoring control produces a pure radial force to the rotor. By controlling the magnitude and phase of the plus/minus two-pole current distribution relative to the motoring magnetic pole, the radial force can be controlled in the radial coordinate. This general solution is experimentally confirmed by using a simple experimental setup     

Study of dynamics of a rotating rotor in active magnetic bearings

The construction of the control system is considered using the dynamics of an electromagnet-rotor on the basis of standard PID controllers. It is shown that one can provide ample resources on the stabilization in the gap of a stationary rotor, as well as a rotating one, under the separate control with linear laws for each electromagnet. The results of modeling confirm the possibility of achieving the desired dynamics of the rotating rotor with the influence of acting perturbations.     

Analysis of three-phase wound motors under unbalanced conditions

The analysis of three-phase wound motors with unbalanced supply voltages and unbalanced rotor-phase impedances is presented. The rotating field theory and coupling impedances approach are used in modelling the motor in the steady state. The effect of rotor skewing is considered. The relationships between stator and rotor quantities, in a general form, are obtained. The analysis is verified by comparison with the conventional equations for currents and torque.