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笼型感应电机作为一种常用的机械能量转换装置,被广泛应用于工农业生产当中。由于频繁启动以及制造工艺上的缺陷,常发生导条断裂故障。导条断裂后改变了电机原有的磁场、温度场、热应力分布,对电机带来诸多不利影响,有必要对电机故障前后各场量变化进行系统的研究。本文采用多场量顺序耦合计算的方式,研究了电机带正常转子、断一根导条转子,断两根导条转子三种故障情况下的三维瞬态电磁场、温度场、热应力分布的变化规律。 本文以Y80m2-2型号的笼型感应电动机为例,建立了带有斜槽转子和端部绕组的三维电磁模型,利用时步有限元法,计算了电机额定工况时的三维瞬态电磁场。分析了故障前后三维磁场分布的变化,对气隙磁密及各次谐波成分进行了比较,得到了故障情况的谐波变化规律。同时研究了断条故障对电机运行性能上的一些改变,总结出了故障前后的定转子电流、转矩和转速的变化规律,为电机进一步故障诊断提供些参考。基于三维电磁计算结果,以三维各单元上的损耗密度作为温度场计算的载荷,实现损耗的不均匀加载。给出了电机各个表面散热系数的经验公式,计算了电机三维瞬态温度变化情况,通过比较正常电机与故障电机的瞬态温升变化,探究了不同断条根数对电机温升分布的影响,并通过电机温升实验,验证了本文有限元仿真计算的正确性。最后,采用非定常热应力的准静态处理,按照瞬态温度场每一时刻转子上的温度分布,计算了转子的瞬态热形变与热应力。详细的分析了鼠笼上各位移分量与应力分量的变化曲线,并分析故障前后的导条热应力变化情况,找到了有可能进一步发生断裂的位置。