[发明专利]鼠笼型异步电机转子导条故障注入方法及故障注入器

权利要求书

1.一种鼠笼型异步电机转子导条故障注入方法，其特征在于，包括：

步骤一：对异步电机转子笼中形成的电流支路进行独立分析，建立正常情况下异步电机多回路数学模型；

步骤二：建立异步电机转子导条从裂纹出现至完全断裂全过程的损伤断裂程度与电阻值之间的关系，同时考虑温度因素对裂纹演变的影响，得到转子导条电阻在温度影响下的故障演变规律；

步骤三：确定发生导条故障后，异步电机多回路数学模型中发生变化的矩阵元素，以与导条故障向对应的导条电阻替换正常情况下的导条电阻，建立温度影响下异步电机转子导条故障的多回路数学模型；

步骤四：构建牵引电机转子导条故障注入器，根据温度影响下异步电机转子导条故障的多回路数学模型求解并实施故障注入。

2.据权利要求1所述的鼠笼型异步电机转子导条故障注入方法，其特征在于，所述的步骤一中包括以下子步骤：

步骤11：将鼠笼型异步电机视为由多个小回路组成的大回路，每一个小回路由相邻的两根转子导条及连接两根转子导条的端环构成；根据基尔霍夫电压定律，得出各小回路电压方程如下：

其中R_e为端环电阻，且各小回路端环电阻大小相等；R_j为第j根转子导条电阻，j＝1,2,…,N，N为转子导条根数；i_j为第j个小回路的电流，第j个小回路由R_j、R_j+1两根转子导条及连接两根转子导条的端环构成，当j＝N时，R_j+1＝R₁；i_e为端环电流；

此外，在转子端环中还存在一条电流回路，其回路电压满足：

R_ei₁+R_ei₂+…+R_ei_j+…+R_ei_N-1+R_ei_N-NR_ei_e＝0 公式2

步骤12：假定鼠笼式异步电机定子采用YN接法，异步电机的多回路数学模型表示为：

其中U为定、转子回路电压矩阵，I为定、转子回路电流矩阵，I^T为电流矩阵I的转置；R为定转子回路电阻矩阵，M为定转子回路电感矩阵，T_e为异步电机电磁转矩；T_L为异步电机负载转矩；ω_r为异步电机转子角速度；J为转动惯量；n_p为电机极对数；

U＝[u_a u_b u_c 0 0 0 ... 0 0] 公式4

其中u_a、u_b及u_c为定子三相电压；

I＝[i_a i_b i_c i₁ ... i_j ... i_N i_e] 公式5

其中i_a、i_b及i_c为定子三相电流；R可表示为：

其中R_a、R_b及R_c为三相定子回路电阻；

其中L_aa、L_bb及L_cc分别为定子a,b,c三相绕组自感系数；M_ab、M_ac、M_bc、M_ba、M_ca、M_cb为定子a,b,c三相绕组间互感系数；M_aj、M_bj、M_cj分别为定子a,b,c三相绕组与转子第j回路间的互感系数，M_ja、M_jb、M_jc分别为转子第j回路与定子a,b,c三相绕组间的互感系数，j＝1,2…N；M_ae、M_be、M_ce分别为定子a,b,c三相绕组与转子端环间的互感系数，M_ea、M_eb、M_ec分别为转子端环与定子a,b,c三相绕组间的互感系数；M_je为转子第j回路与转子端环间的互感系数，M_ej为转子端环与转子第j回路间的互感系数；L_jj为转子第j回路自感系数；L_ee为端环自感系数；M_qj(式中M₁₂,…,M_1j，…,M_1N；M₂₁，…,M_j1,…,M_N1)为转子第q回路与转子第j回路间的互感系数，q,j＝1,2…N且q≠j。