S1工作制异步电机在S2工作制下运行特性的研究方法技术

一种S1工作制异步电机在其他工作制下运行特性的研究方法。为提高电机的使用效率，满足各个生产过程中所需要的工作效果，常将一台S1工作制异步电机运行于S2工作制中，令其在一定时间内提高过载倍数从而提高输出能力。而电机在较大负载下所能安全运行的时间限度，或在一定时间内电机所能带动的负载情况很难确定。一种S1工作制异步电机在S2工作制下运行特性的研究方法，包括：步骤1）建立电机损耗计算模型，计算电机在不同负载下的损耗；步骤2）确定温度场求解中的散热系数；步骤3）建立异步电机三维温度场模型，得到电机在S1工作制下达到热稳定时的温度场分布；步骤4）以S1工作制下电机的最大温升作为温升标准，得出S1工作制电机运行在S2工作制时不同负载下运行时间与运行容量的关系；步骤5）计算在S2工作制下电机的降温时间，得到电机在S2工作制中的最短再运行时间。

Research Method of Operation Characteristics of S1 Working Induction Motor under S2 Working System

A research method for the operation characteristics of S1 asynchronous motor under other operating systems is presented. In order to improve the efficiency of the motor and meet the needs of the production process, an S1 asynchronous motor is often used in the S2 working system, so that it can increase the overload multiple in a certain period of time and thus improve the output capacity. However, it is difficult to determine the time limit for the safe operation of the motor under a larger load or the load that the motor can drive in a certain period of time. A research method for the operation characteristics of S1 asynchronous motor under S2 operating system includes: step 1) establishing the loss calculation model of the motor under different loads; step 2) determining the heat dissipation coefficient in the solution of temperature field; step 3) establishing the three-dimensional temperature field model of the asynchronous motor, and obtaining the temperature field distribution of the motor when it reaches thermal stability under S1 operating system; ) Taking the maximum temperature rise of the motor under the working system of S1 as the temperature rise standard, the relationship between the running time of the motor under the working system of S1 and the running capacity under different loads under the working system of S2 is obtained. Step 5) The cooling time of the motor under the working system of S2 is calculated, and the shortest re-running time of the motor under the working system of S2 is obtained.

【技术实现步骤摘要】
S1工作制异步电机在S2工作制下运行特性的研究方法
本专利技术涉及一种S1工作制异步电机在S2工作制下运行特性的研究方法。
技术介绍
笼型异步电机的优点有结构简单、价格低廉、运行可靠等。因此，各种生产过程中通常使用笼型异步电机作为能量转换装置。目前笼型异步电机多为S1工作制电机，而为提高电机的使用效率，满足各个生产过程中所需要的工作效果，常将一台S1工作制异步电机运行于S2工作制中，令其在一定时间内提高过载倍数从而提高输出能力。而电机在较大负载下所能安全运行的时间限度，或在一定时间内电机所能带动的负载情况很难确定；即较难确定S1工作制电机在S2工作制下运行时间和运行容量的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有S1工作制电机，根据实际需求在S2工作制下运行时间和运行容量关系不易确定的问题，提供了一种在保证电机不被温升超限损坏的情况下，确定S1工作制电机在S2工作制下运行时间和运行容量的关系的方法以及在S2工作制下的最短再运行时间的方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，本专利技术包括以下步骤：步骤1）建立电机损耗计算模型采集与电机损耗计算相关的电机参数值，基于电机损耗计算方程，根据所述参数值计算获取电机的定子绕组铜耗、转子导条铝耗及铁心损耗；步骤2）确定温度场求解中的散热系数采集与电机温度场求解中的散热系数相关的电机参数值，基于电机散热系数方程，根据所述参数值计算获取电机气隙有效导热系数、定子铁心外圆的散热系数、定子铁心端面的散热系数及转子铁心端面的散热系数；步骤3）建立异步电机三维温度场模型建立异步电机三维温度场模型。将由步骤1）得到的电机损耗作为负载。模型的散热系数由步骤2）确定。得到电机在S1工作制下的温度场分布；步骤4）确定S1工作制电机运行在S2工作制下运行时间与运行容量的关系以步骤3）得到的S1工作制下电机的最大温升作为温升标准，改变电机负载，得出S1工作制电机运行在S2工作制时运行时间和运行容量的关系；步骤5）确定S1工作制电机运行在S2工作制下的最短再运行时间计算S2工作制下电机的降温时间，得到电机在S2工作制中不同负载下的最短再运行时间。本专利技术的有益效果：本专利技术提出了一种S1工作制电机运行于S2工作制中运行特性的研究方法。该方法可以确定S1工作制电机运行于S2工作制状态时，不同运行容量所对应的运行时间及在S2工作制中的最短再运行时间。提高了电机的使用效率，更好的满足异步电机在各个生产过程中所需要的工作效果。附图说明：下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。图1为异步电机三维温度场模型径向截面结构示意图。图2为S1工作制下电机定子绕组温升曲线。图3为S2工作制不同负载下定子上层绕组温升曲线。图4为S2工作制下异步电机允许运行时间和允许运行容量的关系曲线。图5为S2工作制不同负载下异步电机发热冷却曲线。具体实施方式：本专利技术包括以下步骤：S1工作制异步电机在其他工作制下运行特性的研究方法，其特征在于包括以下步骤。步骤1）建立电机损耗计算模型在本实施例中，待分析电机为笼型异步电机。异步电机的内部发热的主要原因是电机损耗。因此在本实施例中，根据电机的各部分损耗获取电机的内部热源分布。采集在额定负载、1.1倍负载、1.2倍负载、1.3倍负载、1.4倍负载及1.5倍负载下与电机损耗计算相关的电机参数值，基于电机损耗计算方程，根据所述参数值计算获取电机的定子绕组铜耗、转子导条铝耗及铁心损耗。步骤2）确定温度场求解中的散热系数采集与电机温度场求解中的散热系数相关的电机参数值，基于电机散热系数方程，根据所述参数值计算获取电机气隙有效导热系数、定子铁心外圆的散热系数、定子铁心端面的散热系数及转子铁心端面的散热系数。步骤3）建立异步电机三维温度场模型所述异步电机三维温度场模型包括：电机定子1，定子槽2，上层绕组3，下层绕组4，转子导条5，电机转子6。将由步骤1）得到的电机损耗作为负载。模型的散热系数由步骤2）确定。得到电机在S1工作制下的温度场分布。通过仿真结果可知，电机定子上层绕组的温升最高，最高温升达到91k，定子槽内温度高于定子铁心，定子铁心表面温度最低。转子区域的整体温升小于定子区域的整体温升，转子导条温度略高于转子铁心温度。如图2所示，S1工作制下定子绕组的温度首先快速增加，一定时间后温度增长速度逐渐变缓，150min后上层绕组趋于稳定至91k，下层绕组趋于稳定至79k。为不超过电机运行时的最大温升，使电机运行于安全可靠状态，取电机定子上层绕组的最大温升作为温升标准。步骤4）确定S1工作制电机运行在S2工作制下运行时间与运行容量的关系以步骤3）得到的S1工作制下电机的额定温升即91K作为温升基准，分别取1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍负载作为S2工作制时运行容量，并以这些运行容量下的电机损耗密度作为载荷添加到三维温度场模型中作为热源，得到电机在不同负载下，计算定子绕组温升达到91k时所需时间。如图3可以看出，负载增大，定子绕组温升速度加快，电机达到额定温度的时间缩短。在1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍负载下电机定子绕组温升达到91k时所需时间分别为60min、36.5min、25.8min、19.8min和15.3min。因此，根据不同负载下电机绕组的升温时间不同，可以制定出S1工作制电机运行在S2工作制时运行时间和运行容量的关系曲线。如图4所示，电机的运行容量越大，在S2工作制下可允许的运行时间越短，为制定不同容量下电机的运行时间提供有效参考。步骤5）确定S1工作制电机运行在S2工作制下的最短再运行时间电机运行于S2工作制时，两次运行中间需要电机断能停转足够时间，确保电机冷却到与介质温度之差在2k以内。因此，在不同负载下电机定子绕组温升达到91k时停止电机运行，使电机冷却至以室内环境温差在2k以内，得到电机在1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍负载下的降温时间。图5为不同负载下电机的发热与冷却曲线，可以看出，在1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍负载下电机运行升温至91k后再冷却至以室内环境温差在2k以内所用时间分别为230min、196.5min、180min、167.3min和153.7min，该时间即为S1工作制电机运行在S2工作制下的最短再运行时间。以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种S1工作制异步电机在其他工作制下运行特性的研究方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1）建立电机损耗计算模型采集与电机损耗计算相关的电机参数值，基于电机损耗计算方程，根据所述参数值计算获取电机的定子绕组铜耗、转子导条铝耗及铁心损耗；步骤2）确定温度场求解中的散热系数采集与电机温度场求解中的散热系数相关的电机参数值，基于电机散热系数方程，根据所述参数值计算获取电机气隙有效导热系数、定子铁心外圆的散热系数、定子铁心端面的散热系数及转子铁心端面的散热系数；步骤3）建立异步电机三维温度场模型建立异步电机三维温度场模型，将由步骤1）得到的电机损耗作为负载，模型的散热系数由步骤2）确定，得到电机在S1工作制下的温度场分布；步骤4）确定S1 工作制电机运行在 S2 工作制下运行时间与运行容量的关系以步骤3）得到的 S1 工作制下电机的最大温升作为温升标准，改变电机负载，得出 S1 工作制电机运行在 S2 工作制时运行时间和运行容量的关系；步骤5）确定S1 工作制电机运行在 S2 工作制下的最短再运行时间计算 S2 工作制下电机的降温时间，得到电机在 S2 工作制中不同负载下的最短再运行时间。

【技术特征摘要】
1.一种S1工作制异步电机在其他工作制下运行特性的研究方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1）建立电机损耗计算模型采集与电机损耗计算相关的电机参数值，基于电机损耗计算方程，根据所述参数值计算获取电机的定子绕组铜耗、转子导条铝耗及铁心损耗；步骤2）确定温度场求解中的散热系数采集与电机温度场求解中的散热系数相关的电机参数值，基于电机散热系数方程，根据所述参数值计算获取电机气隙有效导热系数、定子铁心外圆的散热系数、定子铁心端面的散热系数及转子铁心端面的散热系数；步骤3）建立异步电机三维温度场模型建立异步电机三维温度场模型，将由步骤1）得到的电机损耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：温嘉斌，杜皓，夏云彦，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23