三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型及測(cè)量計(jì)算方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型及測(cè)量計(jì)算方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
傳統(tǒng)的籠型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中；目前此類電機(jī)多為單工作制電機(jī)，在電機(jī)設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)每臺(tái)電機(jī)，電機(jī)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)部門給出了此臺(tái)電機(jī)在特定工作制下的額定功率，使用戶可以合理選擇負(fù)載情況，以保障其安全可靠運(yùn)行；在實(shí)際應(yīng)用中，為提高電機(jī)使用效率，常希望一臺(tái)連續(xù)工作制電機(jī)能夠帶動(dòng)較大負(fù)載短時(shí)工作，而此時(shí)，用戶一般很難確定在較大負(fù)載下，能否保障電機(jī)正常起動(dòng)，以及能夠保持其安全運(yùn)行的工作時(shí)限，亦或是在不同工作時(shí)限下，電機(jī)所能帶動(dòng)的負(fù)載情況；即較難確定S1工作制電機(jī)在S2工作制下短時(shí)運(yùn)行時(shí)所能達(dá)到的額定功率。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有S1工作制電機(jī)，根據(jù)實(shí)際需求在S2工作制下運(yùn)行時(shí)額定功率不易確定的問題。電機(jī)的短時(shí)過載能力主要受電機(jī)起動(dòng)及溫升的影響；提供了一種在保證電機(jī)能夠起動(dòng)并不破壞溫升的情況下確定電機(jī)在短時(shí)工作制下可帶負(fù)載額定功率的方法；既提供一種三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型及測(cè)量計(jì)算方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，其組成包括:殼體和PC機(jī)，所述的殼體內(nèi)分別安裝有瞬態(tài)溫升的轉(zhuǎn)子網(wǎng)絡(luò)等效模塊、瞬態(tài)溫升定子網(wǎng)絡(luò)等效模塊和各測(cè)量節(jié)點(diǎn)的引出線，所述的各測(cè)量節(jié)點(diǎn)的引出線匯接在一個(gè)端子排上，所述的端子排連接PC機(jī)。
[0005]所述的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，所述的瞬態(tài)溫升的轉(zhuǎn)子網(wǎng)絡(luò)等效模塊包括轉(zhuǎn)子鐵芯熱容、轉(zhuǎn)子鐵芯損耗、轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)子內(nèi)部氣隙間熱阻和轉(zhuǎn)子鐵芯與通風(fēng)溝間熱阻，所述的各等效模塊一端分別對(duì)空連接，另一端連接在一起與轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻連接，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻又分別與轉(zhuǎn)子端部與冷卻氣體間熱阻、轉(zhuǎn)子繞組損耗、轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝中繞組的散熱熱阻、轉(zhuǎn)子繞組的熱容和轉(zhuǎn)子繞組與氣隙間徑向熱阻連接，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻與轉(zhuǎn)子端部與冷卻氣體間熱阻、轉(zhuǎn)子繞組損耗、轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻、轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝中繞組的散熱熱阻、轉(zhuǎn)子繞組的熱容的另一端分別與殼體上的導(dǎo)電體連接，所述的轉(zhuǎn)子繞組與氣隙間徑向熱阻又與定子繞組與氣隙間徑向熱阻連接。
[0006]所述的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，所述的瞬態(tài)溫升定子網(wǎng)絡(luò)等效模塊包括定子鐵芯熱容、定子鐵芯損耗、定子鐵芯與定子背部氣隙間熱阻和定子鐵芯與通風(fēng)溝間熱阻，所述的各等效模塊一端分別對(duì)空連接，另一端連接在一起與定子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻連接，所述的定子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻又分別與定子端部與冷卻氣體間熱阻、定子繞組損耗、定子通風(fēng)溝中繞組的散熱熱阻、定子繞組的熱容和定子繞組與氣隙間徑向熱阻連接，所述的定子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻與定子端部與冷卻氣體間熱阻、定子繞組損耗、定子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻、定子通風(fēng)溝中繞組的散熱熱阻、定子繞組的熱容的另一端分別與殼體上的導(dǎo)電體連接，所述的定子繞組與氣隙間徑向熱阻又與轉(zhuǎn)子繞組與氣隙間徑向熱阻連接。
[0007]所述的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，所述的各測(cè)量節(jié)點(diǎn)的位置分別是測(cè)量點(diǎn)1為定子鐵心，測(cè)量節(jié)點(diǎn)2為定子繞組，測(cè)量節(jié)點(diǎn)3為氣隙節(jié)點(diǎn)，測(cè)量節(jié)點(diǎn)4為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，
測(cè)量節(jié)點(diǎn)5為轉(zhuǎn)子鐵心。
[0008]所述的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型的測(cè)量計(jì)算方法，所述的測(cè)量步驟如下:(a)負(fù)載型式的確定:根據(jù)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行需要確定電機(jī)所需帶動(dòng)的負(fù)載類型及工作制要求，根據(jù)負(fù)載類型確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小及整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；(b)電磁轉(zhuǎn)矩的確定:根據(jù)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)電機(jī)的起動(dòng)特性進(jìn)行校驗(yàn)，以電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子參數(shù)為基礎(chǔ)，建立其電磁動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和轉(zhuǎn)動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)方程，采用起動(dòng)時(shí)間離散化的方法求解電磁動(dòng)態(tài)過程獲得電磁轉(zhuǎn)矩；(c)正常啟動(dòng)的確定:在S2工作制下運(yùn)行的S1工作制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)正常啟動(dòng)；(d)溫升的確定:計(jì)算電機(jī)溫升，確定溫升限值，根據(jù)電機(jī)的瞬態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型，通過起動(dòng)電流、起動(dòng)負(fù)載情況及起動(dòng)時(shí)間確定電機(jī)起動(dòng)過程的瞬態(tài)溫升，結(jié)合電機(jī)達(dá)到電磁穩(wěn)態(tài)的發(fā)熱情況，獲得S1工作制電機(jī)在S2工作制下運(yùn)行時(shí)，達(dá)到極限溫升時(shí)所運(yùn)行的時(shí)間。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明的計(jì)算模型與以往將電機(jī)繞組和鐵心視為等溫發(fā)熱體來(lái)計(jì)算電機(jī)暫態(tài)溫升的方法不同；考慮了電機(jī)的瞬態(tài)發(fā)熱過程中，電機(jī)內(nèi)的熱傳遞過程；例如在電機(jī)的起動(dòng)過程中，尤其是對(duì)于大型電機(jī)，當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，較大的起動(dòng)電流會(huì)使繞組溫度升高，而此時(shí)鐵心溫度較低，繞組和鐵芯之間溫度梯度較大，此時(shí)繞組和鐵心之間的熱傳遞過程不可忽略。
[0010]本發(fā)明的計(jì)算模型考慮了電機(jī)內(nèi)不同部分間的熱傳遞以及電機(jī)與外界對(duì)流散熱的情況，可以提高電機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算的準(zhǔn)確性。
[0011]本發(fā)明的計(jì)算模型根據(jù)電機(jī)具體結(jié)構(gòu)，根據(jù)瞬態(tài)過程電機(jī)內(nèi)發(fā)熱特點(diǎn)，合理劃分節(jié)點(diǎn)，建立電機(jī)的瞬態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型；基于物體發(fā)熱需要一個(gè)時(shí)間過程，當(dāng)物體體積較大時(shí)，需時(shí)間積累到一定程度，溫度才會(huì)有明顯變化，因此與穩(wěn)態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型不同，建立電機(jī)瞬態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)與周圍環(huán)境之間添加一個(gè)熱容，用以考慮電機(jī)發(fā)熱的時(shí)間過程；將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫升引出，通過PC機(jī)即可對(duì)模型進(jìn)行求解，得到整個(gè)瞬態(tài)過程電機(jī)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的溫度變化情況，提高了電機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算的實(shí)用性。
[0012]本發(fā)明的計(jì)算模型的測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)在于通過負(fù)載形式和電磁轉(zhuǎn)矩的確定，可以很容易判斷S1工作制電機(jī)在S2工作制下是否能正常起動(dòng)，同時(shí)，建立了電機(jī)的瞬態(tài)熱網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)于計(jì)算電機(jī)溫升具有良好的精確性和實(shí)用性。
[0013]本發(fā)明的計(jì)算模型的測(cè)量方法適用于S1工作制電機(jī)在S2工作制的工作性能分析。
[0014]【附圖說(shuō)明】:
附圖1是本發(fā)明的的計(jì)算模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，其組成包括:殼體和PC機(jī)，所述的殼體9內(nèi)分別安裝有瞬態(tài)溫升的轉(zhuǎn)子網(wǎng)絡(luò)等效模塊、瞬態(tài)溫升定子網(wǎng)絡(luò)等效模塊和各測(cè)量節(jié)點(diǎn)的引出線，所述的各測(cè)量節(jié)點(diǎn)的引出線匯接在一個(gè)端子排4上，所述的端子排連接PC機(jī)5。
[0016]實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)溫升計(jì)算模型，所述的瞬態(tài)溫升的轉(zhuǎn)子網(wǎng)絡(luò)等效模塊包括轉(zhuǎn)子鐵芯熱容2、轉(zhuǎn)子鐵芯損耗1、轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)子內(nèi)部氣隙間熱阻10和轉(zhuǎn)子鐵芯與通風(fēng)溝間熱阻11，所述的各等效模塊一端分別對(duì)空連接，另一端連接在一起與轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻13連接，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻又分別與轉(zhuǎn)子端部與冷卻氣體間熱阻3、轉(zhuǎn)子繞組損耗12、轉(zhuǎn)子通風(fēng)溝中繞組的散熱熱阻14、轉(zhuǎn)子繞組的熱容15和轉(zhuǎn)子繞組與氣隙間徑向熱阻16連接，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯與繞組間傳導(dǎo)熱阻與轉(zhuǎn)子端部與冷卻氣