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在工况下的电机铜耗研究

东莞电机振动信号进行分析时,最多的是通过对传感器采集到的振动数据,结合若干数值分析方法来提出故障特征。在Ansfi二维有限元电磁场模型中,通过分析转子扭矩可以知道电机的受力情况。图1所示为正常工况下双馈发电机额定运行时的转子扭矩曲线,可以看出转矩同样是逐渐趋于稳定,稳定时幅值为0.56kN.m。

通过计算,正常工况下,双馈发电机工作状态的三种表征量振动、电流和转矩均归结到能量如下表。

表1:正常工况下气隙磁密表征量的计算

铜损/ J 电流/ j 转矩/ j
0.8179 0.45337 117.55

图1:风速突变工况下发电机气隙磁密曲线

风速突变工况下发电机气隙磁密曲线

气隙磁密曲线的形状与幅值变化很小,表明风速突变工况对双馈风力发电机气隙磁场的影响很小不足以反映气隙磁场发生畸变。气隙磁场曲线数据导出到MATLAB中快速傅立叶变换(FFT)如图2所示。

图2:正常工况气隙磁密数据FFT图

正常工况气隙磁密数据FFT图

表2:气隙磁场密度基波与各次谐波幅值变化统计表

  正常 风速突变 变化百分比 变化趋势
1倍频 1.35 1.35 0 不变
3倍频 0.0112 0.0123 9.8%
5倍频 0.114 0.111 2.6%
7倍频 0.0101 0.00751 25.6%
9倍频 0.00619 0.0051 17.6%
11倍频 0.0198 0.0194 2%

图3:风速突变工况下电机铜耗

风速突变工况下电机铜耗

增长幅度不大,而且转子扭矩基本不变。因为风速突变工况下,定子电流不变,即励磁电流不变,那么气隙磁场不变,所以转子电流不变,那么转子受力是不变的。根据转子受力是转子扭矩与半径的乘积可知,转子扭矩不变。

 

风速突变时,双馈风力发电机转子的励磁电流经过变频设备,自动跟踪风速,根据风速来调节励磁电流大小,在1s风速突变时刻,转子电流发生了突变,通过改变励磁电流来改变励磁频率以使发电频率维持在50Hz,即双馈风力发电机变速恒频技术。

 

风速突变时,www.qg999.com电机定子绕组电流也是不会变化的。由双馈发电机原理可知,转子是用变频供电的,风速的变化改变的是转子的励磁电流角度,使得定子输出电压稳定在50Hz额定电压处,这也是双馈发电机的特点,是与永磁直驱发电机的区别之一。

 

风速突变时,双馈发电机定子绕组电流也是不会变化的。由双馈发电机原理可知,转子是用变频供电的,风速的变化改变的是转子的励磁电流角度,使得定子输出电压稳定在50Hz额定电压处,这也是双馈发电机的特点,是与永磁直驱发电机的区别之一。那么,可以通过分析转子发电的功率,具体可以分析转子电流与感生电势的夹角。