大功率鼠笼式异步电动机起动瞬态温升计算

李少斌 李建富 史庆夫

(东方电气集团东方电机有限公司，四川618000)

鼠笼式异步电动机由于结构简单、运行可靠、易于空载的优点，广泛应用于厂矿企业、交通运输及农业生产等领域[1]。大功率鼠笼式异步电动机，其轴系转动惯量较大，且阻力矩较大，起动困难。为提高起动转矩，部分机型采用全压直接起动方式。即使这样，起动时间仍长达数十秒，直接起动产生严重的集肤效应和起动电流，在转子上产生很大的损耗，引起转子温度迅速升高，导致电机转子在起动过程中发热问题突出，最高可达300 K以上，产生巨大的热应力，在离心力的共同作用下，严重时甚至可能会损坏电机转子，引起电机故障。因此，温升问题是大功率鼠笼式异步电动机安全运行的关键，准确、快速的起动温升计算方法是开发高性能异步电动机的关键。

对于异步电机的起动问题，国内外研究者已经开展了不少研究[2-5]。但这些研究都是针对中小容量电机，对于容量5 MW以上、转动惯量达3000 kg·m2以上的大容量异步电动机来说，起动温升问题尤为突出，需要单独研究。

针对大功率鼠笼式异步电动机的起动温升问题，本文以某项目5000 kW、4P鼠笼式异步电动机样机为研究对象，分别采用更能真实反映电机暂态起动过程的全瞬态有限元法和具有更小计算量的频域有限元半解析法，对样机的起动过程进行仿真分析，对两种方法的精度和计算时间进行综合对比分析。

1 有限元仿真计算方法

1.1 电机电磁计算数学模型

针对鼠笼式异步电动机的起动问题，计算可基于如下假设条件[6-7]：