电机轴电流的分析

电机轴电流的分析

电机轴电流的分析 电 机 轴 电 流 的 分 析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性， 根据现场实际运 行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支 架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存 在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重 的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及 更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、 硅钢片等叠装因素， 再加上铁芯槽、 通风孔等的存在， 造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴 的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压 脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的 两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、 测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因 如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。 轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低 的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压 增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴 电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过， 由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局 部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小 凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状 是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与 转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电

基于电机电流特征分析(MCSA)的断条异步电机诊断研究

基于电机电流特征分析（MCSA）的断条异步电机诊断研究 SpectraQuest Inc. 8205 Hermitage Road Richmond, V A 23228 (804)261-3300 https://www.wendangku.net/doc/809474546.html, 2006.1 摘要：使用机械故障仿真器（MFS），采用电机电流特征分析（MCSA）和振动分析方法，研究异步电动机常见类型故障的诊断。故障包括电故障和机械故障，如转子断条、定子绕组短路和电机轴损坏。本文是电机诊断系列文章的第一篇。 1.实验装置 本实验使用SpectraQuest公司的机械故障仿真器进行实验。 MFS如图1所示。 图 1.机械故障仿真器(MFS) 安装在MFS上的鼠笼式异步电动机有如下主要特性：3相，60赫兹，电机功率0.5马力，转速3450转/分。根据给出的数据，可推算出极对数为1。 本实验使用两个具有不同数量断条的转子。一个转子有3根断条，另一个转子有6根断条。 研究中使用的电流检测器如图2所示。

图 2 电流探针 对三个电机进行实验：一个完好的电机，一个有三根断条的电机，一个有六根断条的电机。本实验采用电机控制器将电源行频率固定在35Hz。用转速计检测转子的转速，每次实验记录下转速。电机控制器和转速计如图3所示。从电源行频率和转子转速数据中可得到每单位的转差率。 图 3 电机控制器和转速计 实验时，改变电机的负载，研究负载对电流特征的影响。如图4所示，转矩输入连接着齿轮箱输出轴，通过调节转矩输入装置，改变电机的负载。 图4 转矩输入调节 2.结果与讨论

使用VibraQuest 的软件/硬件系统对数据进行分析。 2.1基线数据 在频率范围的基线数据如图5所示。注意振幅以dB 为单位。通过图6(a)-(d)，可以观察出转子转速随负载减少。 (a)转子转速2045转/分 (b) 转子转速2041转/分 (c)转子转速2036转/分 (d) 转子转速2032转/分 图 5 电流频谱基线 图5的峰值为行频率35Hz 。断条转子的诊断需要检测两倍的转差率边带及行频率分量，等式l 给出如下。 112sb f f sf =± （1） 其中 1f ：行频率 s: 每单位转差率 不同负载状态下，由转子速度和行频率可得到一个单位转差率。然后两倍的转差率边带能通过等式(1)计算出来。如果电机转子有断条，预测峰值为图6箭头所指的频率。观察图形可知，尽管是完好的电机，仍然会在箭头所指的位置出现两倍的转差率边带。但是这些两倍转差率边带没有明显的谐波。 2.2 三断条数据 图6 显示三断条电机的电流频谱数据。

变频电机轴电流的防止

收稿日期:2002-11-20 于晓东 男 1974年生;毕业于佳木斯大学工学院电气工程系电气技术专业,现从事电气技术工作. 变频电机轴电流的防止 于晓东1 李振宇2 李积继 3 1 佳木斯合成实业有限责任公司,黑龙江佳木斯(154007) 2 东芝大连有限公司,辽宁大连(116600) 摘 要 阐述采用逆变器供电的变频电机,因电源存在许多高压脉冲,高频谐波增多,以及电动机铁心磁路不平衡等,在电机绕组和转轴上产生感应电压。为减少轴电流的危害,除电机制造需满足磁路平衡外,提出加装电源滤波器,前后轴承都要绝缘处理等防止变频电动机轴电流危害的措施。 关键词 变频电动机 轴电流 防止 Prevention of Bearing C urrent in Variable Frequency Motor Y u Xiaodong ,Li Zhenyu ,and Li Jiji Abstract The paper discusses that,for the variablei frequency motor fed from the inverter,inducted voltage appears at the winding and shaft because the power supply has many high voltage pulses,the high frequency harmonic increas es,and the magnetic circuit of motor core is not balance.To decrease the harm caused by bearing current,some measures,such as mounting the power filter and insulating the front and rear bearings are presented,in addition that the magnetic circuit is required to be balance in manufacturing the motor. Key words Variable frequency motor,bearing current,prevention. 1 引言 通常在大型电机中特别是采用扇形冲片迭制铁心的电机,如果磁场不对称等易产生轴电流。近年来采用变频调速驱动装置的小电机也出现不容忽视的轴电流,导致小电机的轴承过早损坏,直接影响和降低了电动机运行的可靠寿命,引起电机用户和电机制造厂商的关注。 2 轴电流的危害 变频电机轴端安装的辅助装置如测速计、编码器等,易与两轴承或两轴承之一构成轴电流回 路(见图1轴电流数学模型图)。该轴电流对电机 轴承造成破坏,对测速计、编码器等辅助装置的安全构成威胁 。 图1 轴电流数学模型 在电机正常运转情况下,轴承内形成一层润滑油膜,能起一定的绝缘作用,即使电机运转出现较低的轴电压,也不会产生轴电流。但是当轴电 18 防爆电机 (E XPLOSION-PROOF ELEC TRIC MAC HINE) 2003 年第2期(总第115期) 2003年6月30日出版

风力发电机轴电压轴电流的研究。

风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及防范措施 摘要：风力发电机轴承失效频繁发生,在研究应用条件和调查轴承失效的基础上,基本确认了造成轴承失效的根本原因:双馈感应发电机变频驱动所导致的轴承过电流和相应的电腐蚀及润滑、磨损等。本文概述分析了轴电压轴电流产生的原理和造成的危害，详述了对轴电压的抑制措施，并在风电场推广应用，实践验证了轴电流抑制技术的有效性。 关键词：风力发电；轴承；轴电流；解决方案 Wind turbine generator shaft voltage and shaft current on the bearing and preventive measures CHEN Guo-qiang，CHEN Guo-zhong，XXX Shen Hua Ji Tuan Guo Hu(TongLiao)Wind power Abstract：Bearing failures of windturbine generator are occurring frequently. Based on application studies and bearing investigations main root causes have been identified: electrical current passage, electrical erosion respectively, due to frequency converter supply of doubly-fedinduction generator sand lubrication and wear related problems.This paper analyzed the cause of shaft voltage and shaft current and its related harm in doubly-fed wind turbine architecture. Measures to suppress the shaft voltage and shaft current are detailed and put into practice in pilot wind farms. The effectiveness of the measures are approved by field data. Key words:wind power generation；Bearing；Shaft current；The solution 一、研究背景 xx风电场，装有56台华锐SL1500机组，于2015年1月并网发电，在运行的2年中由于发电机轴承的损坏给机组正常运行产生了严重的影响，造成一定的经济损失。经统计2013年共计更换发电机驱动侧轴承19次，年损坏率达28%，更换非驱动侧轴承22次，年损坏率达33%，造成直接和间接经济损失近百万元，因此，研究发电机轴承的损坏原因并提出改进措施显得尤为重要。 二、研究目的

变频电机轴电压与轴电流产生机理分析

变频电机轴电压与轴电流产生机理分析（一） 1 引言 当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链产生轴电压。这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。到90年代，以IGBT为功率器件的PWM逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。文献[1]指出，具有高载波频率（例如10kHz以上）的IGBT逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。Busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了PWM驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。为讨论高频PWM脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。 在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将PWM电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。本文在逆变器输出端串小电感并辅以RC吸收网络，可有效抑制PWM 逆变器驱动下出现的轴电流。 2 共模电压与轴电压 一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。 正弦波电源驱动时，通过计算可知=0。在PWM逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。事实上，只是共模电压的一种表现形式，由于静电耦合，电机各部分间存在着大小不等的分布电容，因此构成电机的零序回路。根据传输线理论，一个分布参数电路可用等效的具有相同输入输出关系的集总参数π网络模型代替。 因此，电机分布参数电路可用集总参数电路来等效，形成轴电压的绕组--转子耦合部分电路如图2a)所示，其中Vbrg为轴电压，Ibrg为轴承电流，Va，Vb和Vc为电机输入电压。尽管Iws不流过轴承，但它与轴承电流在定子绕组上有相同的路径，势必对轴承电流有所影响。为便于分析，绕组中心点到定子的耦合部分将不予考虑。为计算方便，将图2 a)简化为图2 b)所示等效单相驱动电路模型。图中Z1为电源中点对地阻抗，Z2为旁路阻抗，表征驱动回路中的共模电抗线圈、线路电抗器和长电缆等；R0和L0为定子的零序电阻和电感；Csf、Csr和Crf分别为电机定子对地、定子对转子和转子对地电容；Rb为轴承回路电阻；Cb 和R1为轴承油膜的电容和非线性阻抗；Usg和Urg分别为定子绕组与转子中性点对地电压。 对于采用逆变器供电的电机，当轴承油膜未被击穿时，由于载波频率高，电容的容抗大大减小，与Xcb相比，Rb很小而R1很大，由于PWM驱动电压为非正弦电压，计算时先将其分解，然后分别求取，轴电压有效值为： 3 轴承模型与轴承电流的产生 由于分布电容的存在和高频脉冲输入电压的激励作用，电机轴上形成耦合共模电压。事实上，轴电压的出现不仅与上面两个因素有关，且和轴承结构有着直接关系。转子前后端均

解析国标图集_常用电机控制电路图_

BUILDING ELECTRICITY 2011年 第期 Jun.2011Vol.30No.6 6 *：国家科技支撑计划子课题，课题名称：村镇小康住宅规划设计成套技术研究（课题任务书编号：2006BAJ04A01），子课 题名称：村镇住宅设备与设施设计技术集成及软件开发（子课题任务书编号：2006BAJ04A01-3）。Xu Lingxian Sun Lan （China Institute of Building Standard Design &Research ，Beijing 100048，China ） 徐玲献 孙 兰（中国建筑标准设计研究院，北京市 100048） Explanation and Analysis of National Standardization Collective Drawings Control Circuit Diagrams of Common Electric Machines * 解析国标图集《常用电机控制电路图》摘 要 对多年来国家建筑标准设计图集 10D303-2～3《常用电机控制电路图》（2010年合订本，已修编出版发行）使用中遇到的疑问进行汇总、解析，以加深读者对10D303-2～3的理解。 关键词信号灯端子标志消防控制室的监控消防风机消防水泵 过负荷 水源水池水位 双 速风机 0引言 国家建筑标准设计图集10D303-2～3《常用电 机控制电路图》 （2010年合订本） （以下简称 10D303）适用于民用及一般工业建筑内3/N /PE ～220/380V 50Hz 系统中常用风机和水泵的控制，是对99D303-2《常用风机控制电路图》和01D303-3《常用水泵控制电路图》的修编。根据现行的国家标 准，对图集中涉及到的项目分类代码和图形符号进行了修改，并在原图集方案的基础上，增加了两用单速风机、平时用双速风机、射流风机联动排风机及冷冻（冷却）水泵控制电路图。根据节能环保的要求，增加了YDT 型双速风机的控制方案。并根据电气产品的发展，增加了控制与保护开关电器（CPS ）和电机控制器的控制方案，供设计人员直接选用。 10D303从立项调研、修编到送印，历经两年多的时间，期间收到了不少反馈意见和建议，为图集的编制提供了宝贵的建议，在此答谢。 《常用电机控制电路图》 （2002年合订本）发行 十余年中一直受到读者青睐，使用者涉及设计、生产和建造等多领域，通过国标热线和其他途径咨询问题的读者很多。问题中除风机和水泵的控制电路外，经常牵涉到现行的国家标准、制图要求和电气设计技术等多方面的内容，有些问题无法通过修编图集 10D303直接解决，因此借助《建筑电气》平台，把《常用电机控制电路图》经常咨询的问题归纳汇总、解析，以利于读者更好使用和理解10D303图集。 1有关国家标准、规范和制图要求的问题 1．1指示器（信号灯）和操作器（按钮）的颜色 标识 10D303中有关信号灯和按钮的颜色标识是依据国家标准GB /T 4025-2003/IEC 60073：1996《人-机界面标志标识的基本和安全规则 指示器和 作者信息 徐玲献，女，中国建筑标准设计研究院，高级工程师，主任工程师。 孙兰，女，中国建筑标准设计研究院，教授级高级工程师，院副总工程师。 Abstract The collective drawings of national building standard design 10D303-2~3Control Circuit Diagrams of Common Electric Machines （2010bound volume ）has been revised and published.This paper summarizes and analyzes the questions encountered during use over the years so as to deepen the readers 'understanding of the collective drawings. Key words Signal light Terminal symbol Fire control room monitoring Fire fan Fire pump Overload Water level of the water tank of water source Two -speed fans * 34 330

电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施

电动机轴电流引起的轴承烧损及防止措施 摘要：文章介绍了采用滚动轴承的大中型电动机轴电流产生的原因及其对电动机轴瓦造成的损害，并结合实践经验介绍了轴电流烧伤轴瓦的特征及处理方法。 关键词：轴承烧损；电动机；分析；轴电流；措施 某电厂一台新电机为沈阳电机股份有限公司生产，型号为YKK500－4，额定容量为800 kW，额定电压6 kV，额定转速1 490 r/min，额定电流94 A，F级绝缘，其电机轴承为滚动轴承，安装在某炉的二次风机上。自2002年8月24曰首次投运后，电机驱动端轴承温度出现异常，至9月1曰，温度达到86 ℃ ，电机6个测温点报警，同时驱动端振动增大，用远红外测温装置测量电机本体温度为60 ℃，国产黄油润滑脂大量以液体形式流出。因特殊原因，当时该炉不能停运，故只能采取紧急措施，用轴流风机对电机通风降温，电机驱动端轴承温度有所下降。 1检修及试运情况 2002年9月9曰，停炉后对电机进行解体检查，发现转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承严重过热、变黑，轴承及轴承盒内已无润滑油脂，轴承盒内套磨出0.5 mm左右的沟槽，轴承盒外盖止口磨掉1 mm 左右，轴承盒内分布着大量黑色铁末；同时，轴承内套轨道存在大量麻坑，电机本体内外存有大量溢出的黄油，非驱动端NU228E轴承内套轨道上磨出多道划痕。电机轴承小盖及轴承盒磨损严重。 由于电机有振动现象，轴承小盖及轴承盒磨损也非常严重，当时检修人员认为是转子轴承机械配合不好。检修中更换了转子驱动端NU228E、6228E 2套轴承，非驱动端NU228轴承；更换了与轴承配套的耐高温润滑脂，重新制作了轴承盒并加装新内套。检查电机通风道未发现问题。检修完毕，电机通电运行30 min后，发现驱动端轴承温度已达86 ℃，决定立即停运。解体后发现轴承内套轨道有大量麻点，已不能使用。 2电机轴承烧损原因分析 从2次损坏的轴承内套看，其轨道上都存在大量麻点。仔细观察，发现这些麻点都是由放电产生。引起放电的原因是电机转子存在较大轴电压，在此电压下电机产生严重的轴电流，电流通过转子和轴承时发生放电现象，使轴承内套产生麻点。麻点又使轴承与转子间的摩擦阻力加大，轴承温度迅速上升。在电机首次投运后，曾出现轴承温度异常现象，此温度异常与轴电流引起的麻点有关，温度升高造成了轴承盒与轴承外套配合出现问题，引起轴承与轴承外套相对运动并磨损轴承盒外盖和内套；同时也使得轴承温度继续升高，黄油受热熔化溢出。由于磨损严重，电机驱动端轴承出现位移，造成转子驱动端与非驱动端不同心，轴承径向受力不均，致使轴承滚柱与内套磨出划痕。在第一次检修时，由于轴承小盖及轴承盒磨损非常严重，电机振动明显，机械划伤的痕迹掩盖了大部分放电麻点，再加上轴电流在电机轴承上引起的烧损事故较少，从而使检修人员忽略了轴电流的存在。 由于滚动轴承维护方便、运行可靠，因此在中小型电机中得到广泛应用。但随着滚动轴承制造技术的发展，现代中型、大型电机在制造时也多采用滚动轴承。实际上，采用此种轴承的大、中型电机，只要有轴电流存在，滚动轴承的使用寿命就极其短暂。有的运行1～2月，有的运行几d甚至几h便出现轴承温度高、振动或噪音。因此，必须高度重视此类新投入运行的大、中型电机的轴电流。

对电动机轴电流的分析及防范

对电动机轴电流的分析及防范 〔摘要〕轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性，根据现场实际运行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题. 〔关键词〕电动机轴电流轴电压 1轴电流的危害 在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2轴电压和轴电流的产生 轴电压是电动机两轴承端或电机转轴与轴承间所产生的电压，其产生原因一般有以下几种： (1) 磁不平衡产生轴电压 电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压 在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保

护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3轴电流对轴承的破坏 正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4轴电流的防范 针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施： (1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。 (2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流，往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，以切断轴电流的回路。 (3) 为了避免其他电动机附件导线绝缘破损造成的轴电流，往往要求检修运行人员细致检查并加强导线或垫片绝缘，以消除不必要的轴电流隐患。 一般通过以上处理，大多电动机的轴电流微乎其微，已对电动机构不成实质上危害。现场实践证明，经上述方式处理后实际使用寿命可由原几十个小时提高到上万小时，效果比较明显，尤其对高压电动机轴电流的防范效果好，对安全生产具有积极作用。

直流电机运行特性分析(薛升俊蔡旭阳王镒川)

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：电机学实验与仿真 设计题目：直流电机运行特性地分析院系：电气工程及自动化学院班级： 0806108班 设计者：薛升俊.蔡旭阳.王镒川学号： 1080610829 1080610824 1080610820 设计时间： 2011年1月3日 哈尔滨工业大学

目录 1. 仿真目地 (3) 2. 仿真原理与内容 (4) 2.1. 并励电动机地运行特性 (4) 2.2. 串励电动机地运行特性 (6) 2.3. 积复励电动机地运行特性 (7) 2.4. 差复励电动机地运行特性 (9) 3. 仿真结论 (12) 4. 仿真感想 (13) 5. 源程序 (14)

1.仿真目地 1.通过对不同励磁方式直流电动机地运行特性地分析比较,掌握因 励磁方式地不同对直流电机特性地影响； 2.应用MATLAB语句进行软件编程,对直流电机地运行特性进行了仿 真分析,表明MATLAB语言可作为电机仿真分析中地一种方便.快捷.有力工具； 3.通过建模.仿真,加深对直流电机运行特性地直观认识和理解地同 时,熟悉了MATLAB进行工程分析地方法与运用.

2. 仿真原理与内容 直流电动机地运行特性包括工作特性和机械特性（即转速—转矩特性）.直流电动机地工作特性是指N U U =,励磁不变,电动机地转矩. 转速.效率与电枢电流或者输出功率地关系曲线.直流电动机地机械特性是指N U U =,fN f I I =,电枢回路电阻为常数时,转速与转矩之间地 关系曲线)(e T f n =. 由于直流电机地运行性能因励磁方式地不同有很大差异,我们将其分为四类,分别加以研究其转速特性和机械特性. 并励电动机地运行特性 转速特性)(a I f n =,并励电动机地工作特性是在电动机地端电压N U U =.励磁电流fN f I I =地条件下得到地,我们仅分析电动机地转速 n 与输出功率地关系)(2P f n =.由于在实际运行中a I 较易测得,且a I 随着2P 地增大而增大,故可以把工作特性表示为)(a I f n =. 由电动势公式和电压方程可以得到转速地数学表达式为a e a e e a I C R C U C E n φφφ-== 根据上面建立地数学表达式模型,我们用matlab 进行仿真,可得其图像如下：

变频电机轴电压与轴电流的产生机理分析

变频电机轴电压与轴电流的产生机理分析 1.当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链 产生轴电压。这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。到90年代，以igbt为功率器件的pwm逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。文献[1]指出，具有高载波频率（例如10khz以上）的igbt逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了pwm驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。为讨论高频pwm脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将pwm电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。本文在逆变器输出端串小电感并辅以rc吸收网络，可有效抑制pwm逆变器驱动下出现的轴电流。

2.共模电压与轴电压一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。正弦波电源驱动时，通过计算可知=0。在pwm逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。事实上，只是共模电压的一种表现形式，由于静电耦合，电机各部分间存在着大小不等的分布电容，因此构成电机的零序回路。根据传输线理论，一个分布参数电路可用等效的具有相同输入输出关系的集总参数π 网络模型代替。因此，电机分布参数电路可用集总参数电路来等效，形成轴电压的绕组--转子耦合部分电路如图2a)所示，其中vbrg为轴电压，ibrg为轴承电流，va，vb和vc为电机输入电压。尽管iws 不流过轴承，但它与轴承电流在定子绕组上有相同的路径，势必对轴承电流有所影响。为便于分析，绕组中心点到定子的耦合部分将不予考虑。为计算方便，将图2a)简化为图2b)所示等效单相驱动电路模型。图中z1为电源中点对地阻抗，z2为旁路阻抗，表征驱动回路中的共模电抗线圈、线路电抗器和长电缆等；r0和l0为定子的零序电阻和电感；csf、csr和crf分别为电机定子对地、定子对转子和转子对地电容；rb为轴承回路电阻；cb和r1为轴承油膜的电容和非线性阻抗；usg和urg分别为定子绕组与转子中性点对地电压。对于采

电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算公式完整版

电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算 公式 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式 电动机输出转矩： 使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。 转矩与功率及转速的关系：转矩(T)=9550*功率(P)/转速(n) 即:T=9550P/n—公式【1】 由此可推导出： 转矩=9550*功率/转速《＝＝＝》功率=转速*转矩/9550，即P=Tn/9550——公式 【2】 方程式中： P—功率的单位（kW）； n—转速的单位（r/min)； T—转矩的单位（N.m）； 9550是计算系数。 电机扭矩计算公式 T=9550P/n 是如何计算的呢？ 分析： 功率=力*速度即 P=F*V---————公式【3】 转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R) 推出F=T/R---——公式【4】 线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30---——公式【5】 将公式【4】、【5】代入公式【3】得： P=F*V=T/R*πR*n分/30 =π/30*T*n分 -----P=功率单位W， T=转矩单位N.m， n分=单位转/分钟 如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式： P*1000=π/30*T*n 30000/π*P=T*n30000/3.1415926*P=T*n9549.297*P=T*n 这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数关系。。。 电动机转矩、转速、电压、电流之间的关系 由于电功率P=电压U*电流I，即 P=UI————公式【6】 由于公式【2】中的功率P的单位为kw，而电压U的单位是V，电流I的单位是A，而UI 乘积的单位是V.A，即w，所以将公式【6】代入到公式【2】中时，UI需要除以1000以统一单位。 则： P=Tn/9550=UI/1000————公式【7】 ＝＝》Tn/9.55=UI————公式【8】 ＝＝》T=9.55UI/n————公式【9】 ＝＝》U=Tn/9.55I————公式【10】 ＝＝》I=9.55U/Tn————公式【11】 方程式【7】、【8】、【9】、【10】、【11】中： P—功率的单位（kW）；

高效电机电流偏大的原因及电机耗电量分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/809474546.html, 高效电机电流偏大的原因及电机耗电量分析作者：李建华 来源：《新丝路（下旬）》2018年第06期 摘要：高效电机代替普通电机会在运行中出现电流偏大现象，对此企业将普通电机替换 成高效电机会在一定程度上消耗电量。文章主要分析了高效电机电流偏大的原因，结合计算来比较两种电机的耗电量，由此得出电机耗电量与电流比值无关。 关键词：高效电机；普通电机；电流偏大；耗电量 一、高效电机设计思路 电动机把电能改变成机械能的过程中，自身会消耗一定电量。定子损耗、铁损、杂散损耗以及风摩耗是典型交流电动机损耗的组成部分。对比高效电机和普通电机，调节了设计思路，其目的是降低电机损耗，加快电机运行速度。 1.定子损耗。定子包括定子铁芯与定子线圈，磁通回路和固定定子线圈是定子铁芯的核心功能由冲片和各类紧固件组成。对比高效电机和普通电机，高效电机选用导磁性强的冷轧硅钢片，相比于普通电机所采用的热轧硅钢片来说降低了厚度。所以冷轧硅钢片制作的定子铁芯感应电流会变小，与此同时，高效电机扩大了定子槽面积增加了齿部磁密度。在规划和制作定子线圈过程中，绝缘效果好、导线质量高是高效电机所选取的材料，这样不仅提升了定子槽满槽率，也缩短了定子绕组长度，最终降低端部损耗率。 2.转子损耗。电机转子损耗组成和定子极为相同，所以高效电机降低转子损耗形式和降低定子损耗的方式一致。 3.铁损。高效电机降低铁损的主要方法有：第一，采取磁导性强的冷轧硅钢片。第二，增加铁芯长度，降低铁芯磁通密度。第三，选择质量高的铁芯片绝缘层。 4.杂散损耗。针对杂散损耗来讲，高效电机降低损耗的方法有：第一，适当增加气隙长度。第二，缩短线圈端部长度。第三，提高转子槽内绝缘性能。第四，定转子槽配合重新规划从而减少高次谐波。 5.风摩耗。高效电机在减少风摩耗的主要方法有：第一选择精密高效低摩擦损耗的轴承，降低整机磨耗。第二，选择小扇叶来降低风阻率。 二、电机电流运行分析 1.空载电流

常用电动机控制电路原理图.

三相异步电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明：（技师一） 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW，要求电路能定时自动循环正反转控 制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线，要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理：合上电源开关QF，按保持按钮SB2，中间继电器KA吸合，KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联，接通了起动控制电路。按起动按钮SB3，时间继电器KT1得电，其断电延时断开的动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，电动机正转（正转维持时间为20秒计时开始）。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2，其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合，由于KM1的互锁触点此时已断开，接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后，断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放，电动机正转停止。KM1的动断触点闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路（反转维持时间为40秒计时开始）。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈，断电延时断开的动合触点KT1闭合，为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开，接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮SB2

串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后，才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点，是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开，保护了电动机。 2、顺序控制电路（范例） 顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。 图B：控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件，串接在KM2线圈电路中，只有KM1线圈得电吸合，其辅组助动合触点闭合，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。

电动机轴电流的防范措施详细版

文件编号：GD/FS-6143 （解决方案范本系列） 电动机轴电流的防范措施 详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

电动机轴电流的防范措施详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 一、轴电压、轴电流的产生 在电动机运行过程中，如果在电机两轴承端或转轴与轴承间存在轴电流时，将会大大缩短电机轴承的使用寿命，严重时只能运行几小时。 1．磁不平衡产生轴电压 交流异步电动机在正弦交变的电压下运行时，其转子处在正弦交变的磁场中。由于电动机定转子扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，在磁路中造成不平衡的磁阻。当电动机的定子铁芯圆周方向上的磁阻发生不平衡时，便产生与轴相交链的交变磁通，从而产生交变电势。当电动机转动即磁极旋转，通过各磁极的磁通发生了变化，在轴

的两端感应出轴电压，产生了与轴相交链的磁通。随着磁极的旋转，与轴相交链的磁通交替变化，这种电压是延轴向而产生的，如果与轴两侧的轴承形成闭合回路，就产生了轴电流。一般情况下这种轴电压大约为1-2V。 2．逆变供电产生轴电压 电动机采用逆变供电运行时，供电电压含有高次谐波分量，使定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应从而产生轴电压。 异步电动机的定子绕组是嵌人定子铁芯槽内的，定子绕组的匝间以及定子绕组和电动机机座之间均存在分布电容，当通用变频器在高载频下运行时，逆变器的共模电压产生急剧变化，会通过电动机绕组的分布电容由电动机的外壳到接地端之间形成漏电流。该漏电流有可能形成放射性和传导性两类电磁干扰。而

电机轴电流的分析

电机轴电流的分析 电机轴电流的分析轴电流的存在对电动机轴承的使用寿命具有极大的破坏性，根据现场实际运行情况，分析其产生的原因，采取装设转轴接地碳刷、加强非轴伸端轴承座与支架的绝缘等有效措施，从而从根本上解决轴电流危害的问题。 1 轴电流的危害在电动机运行过程中，如果在两轴承端或电机转轴与轴承间有轴电流的存在，那么对于电机轴承的使用寿命将会大大缩短。轻微的可运行上千小时，严重的甚至只能运行几小时，给现场安全生产带来极大的影响。同时由于轴承损坏及更换带来的直接和间接经济损失也不可小计。 2 轴电压和轴电流的产生 (1) 磁不平衡产生轴电压电动机由于扇形冲片、硅钢片等叠装因素，再加上铁芯槽、通风孔等的存在，造成在磁路中存在不平衡的磁阻，并且在转轴的周围有交变磁通切割转轴，在轴的两端感应出轴电压。 (2) 逆变供电产生轴电压电动机采用逆变供电运行时，由于电源电压含有较高次的谐波分量，在电压脉冲分量的作用下，定子绕组线圈端部、接线部分、转轴之间产生电磁感应，使转轴的电位发生变化，从而产生轴电压。 (3) 静电感应产生轴电压在电动机运行的现场周围有较多的高压设备，在强电场的作用下，在转轴的两端感应出轴电压。 (4) 外部电源的介入产生轴电压由于运行现场接线比较繁杂，尤其大电机保护、测量元件接线较多，哪一根带电线头搭接在转轴上，便会产生轴电压。 (5) 其他原因如静电荷的积累、测温元件绝缘破损等因素都有可能导致轴电压的产生。轴电压建立起来后，一旦在转轴及机座、壳体间形成通路，就产生轴电流。 3 轴电流对轴承的破坏正常情况下，转轴与轴承间有润滑油膜的存在，起到绝缘的作用。对于较低的轴电压，这层润滑油膜仍能保护其绝缘性能，不会产生轴电流。但是当轴电压增加到一定数值时，尤其在电动机启动时，轴承内的润滑油膜还未稳定形成，轴电压将击穿油膜而放电，构成回路，轴电流将从轴承和转轴的金属接触点通过，由于该金属接触点很小，所以这些点的电流密度大，在瞬间产生高温，使轴承局部烧熔，被烧熔的轴承合金在碾压力的作用下飞溅，于是在轴承内表面上烧出小凹坑。一般由于转轴硬度及机械强度比轴承烧熔合金的高，通常表现出来的症状是轴承内表面被压出条状电弧伤痕。 4 轴电流的防范针对轴电流形成的根本原因，一般在现场采用如下防范措施：(1) 在轴端安装接地碳刷，以降低轴电位，使接地碳刷可靠接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴电位为零电位，以此消除轴电流。 (2) 为防止磁不平衡等原因产生轴电流，往往在非轴伸端的轴承座和轴承支架处加绝缘隔板，以切断轴电流的回路。