CN110110491A - 一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法。该计算方法包括：根据硅钢片中电流的流通路径求解出单片硅钢片的等效电阻；再根据单片硅钢片等效电阻建立片间短路完全故障区域等效电路图；再利用集肤效应公式求解出故障区域等效电阻；最后，结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，推导出故障区域垂直于叠片方向上的等效电导率。本发明适用于电机领域。

Description

一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法

技术领域

本发明涉及一种电机故障分析领域，特别是涉及一种定子铁心片间短路故障计算分析领域。

背景技术

大型电机的定子铁心片间短路故障占有很大的比例，当铁心叠片之间的绝缘漆破损发生片间短路故障后，故障区域就会在交变磁通的作用下感应故障电流，故障电流的电流密度要远大于正常情况下的铁心叠片涡流的电流密度，所产生额外的损耗和热量会破坏叠片间的绝缘，扩大故障的等级，甚至会引起叠片烧毁或融化。因此，定子铁心片间短路故障相关参数的计算对判断电机故障问题至关重要。

片间短路故障区域垂直于叠片方向的等效电导率会随着片间短路故障片数的变化而发生改变，但以往计算方法中并没有细致的分析铁心叠装方向的等效电导率，仅仅给了一个粗略的计算，这就导致之后的分析会存在误差，因此需要重新建立求解故障区域的垂直于叠片方向上的等效电导率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，此方法可以用于分析定子铁心片间短路故障。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，其特征是：

步骤一、根据硅钢片中电流的流通路径求解出单片硅钢片的等效电阻；

步骤二、根据单片硅钢片等效电阻建立片间短路完全故障区域等效电路图；

步骤三、利用集肤效应公式求解出故障区域等效电阻；

步骤四、结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，推导出故障区域垂直于叠片方向上的等效电导率。

步骤一中，根据电机铁心硅钢片中电流的流通路径可以把单片硅钢片的等效电阻分为x轴和y轴两个方向，分别记为R₁、R₂，即

其中：d为单片硅钢片厚度，L为长度，W为宽度，σ为电导率，μ为磁导率，f为磁场频率。

步骤三中，根据实际的片间绝缘故障，故障区域的硅钢片可看作块状导体模型，故障电流同样会由于集肤效应导致其故障电流主要集中于故障区域表面，可以将故障区域的等效电阻表示为：

其中：故障铁心区域中σ_x为垂直于叠片方向的电导率，σ_y为故障区域平行于叠片方向的电导率，n为故障片数，δ_y为故障区域中故障电流在y方向(平行于叠片方向)上的集肤深度，δ_x为故障区域中故障电流在x方向(垂直于叠片方向)上的集肤深度。

步骤四中，结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，可以推导出故障区域垂直于叠片平面方向的电导率，即

其中：R_eq可由故障区域等效电路图求取。

根据上述计算方法，对故障区域垂直于叠片方向上的电导率进行求解，比现有的计算方法更加精确，能够对片间短路故障的机理进行进一步计算分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为单片硅钢片图。

图2为片间短路故障等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例提出一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，该方法包括：

步骤一、根据硅钢片中电流的流通路径求解出单片硅钢片的等效电阻；

步骤二、根据单片硅钢片等效电阻建立片间短路完全故障区域等效电路图；

步骤三、利用集肤效应公式求解出故障区域等效电阻；

步骤四、结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，推导出故障区域垂直于叠片方向上的等效电导率。

步骤一中，结合附图1，根据电机铁心硅钢片中电流的流通路径可以把单片硅钢片的等效电阻分为x轴和y轴两个方向，分别记为R₁、R₂，即

其中：d为单片硅钢片厚度，L为长度，W为宽度，σ为电导率，μ为磁导率，f为磁场频率。

步骤二中，根据单片硅钢片等效电阻建立的片间短路完全故障区域等效电路图如附图2所示。

步骤三中，根据实际的片间绝缘故障，故障区域的硅钢片可看作块状导体模型，故障电流同样会由于集肤效应导致其故障电流主要集中于故障区域表面，可以将故障区域的等效电阻表示为：

其中：故障铁心区域中σ_x为垂直于叠片方向的电导率，σ_y为故障区域平行于叠片方向的电导率，n为故障片数，δ_y为故障区域中故障电流在y方向(平行于叠片方向)上的集肤深度，δ_x为故障区域中故障电流在x方向(垂直于叠片方向)上的集肤深度。

步骤四中，结合故障区域等效电路图附图2与步骤三故障区域等效电阻，可以推导出故障区域垂直于叠片平面方向的电导率，即

其中：R_eq可由故障区域等效电路图求取。

根据上述计算方法，对故障区域垂直于叠片方向上的等效电导率进行求解，比现有的计算方法更加精确，能够对你片间短路故障的机理进行进一步计算分析。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，其特征是：

步骤一、根据硅钢片中电流的流通路径求解出单片硅钢片的等效电阻；

步骤二、根据单片硅钢片等效电阻建立片间短路完全故障区域等效电路图；

步骤三、利用集肤效应公式求解出故障区域等效电阻；

步骤四、结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，推导出故障区域垂直于叠片方向上的等效电导率。

2.根据权利要求1所述的一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，其特征是：根据电机铁心硅钢片中电流的流通路径可以把单片硅钢片的等效电阻分为x轴和y轴两个方向，分别记为R₁、R₂，即

其中：d为单片硅钢片厚度，L为长度，W为宽度，σ为电导率，μ为磁导率，f为磁场频率。

3.根据权利要求1所述的一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，其特征是：根据实际的片间绝缘故障，故障区域的硅钢片可看作块状导体模型，故障电流同样会由于集肤效应导致其故障电流主要集中于故障区域表面，可以将故障区域的等效电阻表示为：

其中：故障铁心区域中σ_x为垂直于叠片方向的电导率，σ_y为故障区域平行于叠片方向的电导率，n为故障片数，δ_y为故障区域中故障电流在y方向（平行于叠片方向）上的集肤深度，δ_x为故障区域中故障电流在x方向（垂直于叠片方向）上的集肤深度。

4.根据权利要求1所述的一种铁心片间短路时垂直叠片方向的等效电导率计算法，其特征是：结合故障区域等效电路图与故障区域等效电阻，可以推导出故障区域垂直于叠片平面方向的电导率，即

其中：R_eq可由故障区域等效电路图求取。