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文檔簡介
1、永磁直線同步電動機等效電路參數(shù)計算1引言傳統(tǒng)概念的等效電路不能用于凸極同步電動機,即使采用文獻1的方法,也仍然擺脫不了交、直軸參數(shù)分別計算的麻煩。參考文獻2根據(jù)永磁直線同步電動機的結構特點,在合理假定的基礎上,建立了永磁直線同步電動機的物理模型,如圖1所示,并提出了用于研究永磁直線同步電動機的“四層線性分析模型”及“統(tǒng)一模型”,如圖2和圖3所示。在此基礎上,運用麥克斯威爾方程等基本電磁場理論,深入分析永磁直線同步電動機的電磁現(xiàn)象。經(jīng)過嚴格的推導,得出了各種場量的解析表達式,建立了永磁直線同步電動機的電磁場數(shù)字模型。這種稱之為“永磁直線同步電動機磁場 線性分析法”的新方法,可使永磁直線同步電動機
2、的分析和計算十分簡化,并提供了建立可以避開交、直軸概念,凸極機和穩(wěn)極機有完全相同形式的等效電路的基礎。 2等效電路及電磁參數(shù)的計算式同其它電機一樣,從“路”的角度,永磁直線同步電動機可以用一等效電路表示,等效電路中各元件參數(shù)就是主要的電磁參數(shù),通過等效電路,還可以計算分析電機的穩(wěn)態(tài)性能。永磁直線同步電動機一相等效電路可以畫作圖4所示的形式。各電磁量計算式的推導建立在參考文獻2基礎上。21勵磁電勢表示勵磁電勢,由永磁體勵磁磁場在電樞繞組中產(chǎn)生,它正比于作用于繞組的勵磁磁密,計算式是式中NwKw為電樞繞組每相串聯(lián)有效匝數(shù);bE為永磁體的寬度(z方向);B(y3p)a為永磁體勵磁磁勢在槽區(qū)繞組高度范
3、圍內(nèi)產(chǎn)生的平均磁密 代入式(3),整理后得22電樞反應電抗Xs的物理意義及其計算當忽略相對很小的電樞鐵耗時,在電樞磁勢作用下產(chǎn)生的電樞相繞組基波磁通與電樞磁勢(電流)同相位。由此可知基波磁通在每相電樞繞組中產(chǎn)生的電勢將滯后電樞電流90電角度。從大小上看,在磁路不飽和的情況下,與成正比關系。因此可用一個電抗電路模擬,假定純電感元件的電抗值為Xs,其通過的電流為,則電抗壓降與電樞電勢有如下等式關系 式(6)還可以寫為 物理意義上,就是電樞反應磁通(電樞磁通穿過氣隙到達動子永磁體區(qū)的部分)產(chǎn)生的電勢,稱為電樞反應電勢。是槽漏磁通產(chǎn)生的電勢,稱為槽漏電勢。由于電樞反應磁通直接參與能量轉(zhuǎn)換過程(通過實現(xiàn)
4、),因此電樞反應電抗是模擬了電樞反應的作用,或者說式(8)是用電樞反應電抗表示電樞反應的影響。就大小而言,電樞反應電抗就是“Es正比例于的比例常數(shù),即XsEsIs。 令電樞反應磁通為s,則23槽漏電抗Xl1計算式根據(jù)式(6)得到Xs后分離去Xs而可得到Xl1。令B(y1)av為電樞磁勢在槽區(qū)繞組高度范圍內(nèi)產(chǎn)生的平均磁密,則 24端部漏抗分析及計算假定電樞繞組為雙層短距迭繞組,有狀如圖5所示的端部。圖5中,為繞組節(jié)距,在端部,相當于節(jié)距沿z方向變化。 根據(jù)電流層的概念,可以得出電流層的另一種表達式式中Kd為電樞繞組分布系數(shù)。端部電流層可分為2個分量,即z方向分量和x方向分量 (1)z方向分量 J
5、z在z方向上的變化曲線如圖6所示。 (2)x方向分量 根據(jù)div J0可得Jx隨z的變化曲線如圖7所示。很明顯由z方向電流在端部區(qū)域產(chǎn)生的磁場可以用電樞磁場相似的方法分析,利用已有的模型和表達式,令xtyt0,JmsJzm即可寫出距定子表面距離z上的平均磁密幅值根據(jù)Bez可以求得由z向端電流產(chǎn)生的端漏電勢由x方向分量端電流導致的端漏電抗需要尋找不同的方法分析計算。設想x方向分量端電流是在一根環(huán)繞定子的閉合導體內(nèi)流通(環(huán)繞平面與y軸垂直),由該導體電流所確定的電抗便是由x方向分量端電流導致的端電抗。 用積分的方法把x方向電流層返算成導體電流。求導體電流穿過z軸的位置,就是求導體截面的“中心”,從圖7可以看出,也就是在z軸上尋求一點cs1,以cs1點為分界,左右兩邊Jx曲線圍成的面積相等,如圖8所示。 令假定的導體的直徑等于槽內(nèi)繞組高度,設導體的半徑為R,則 2 Rhw(28) 導線環(huán)繞初級鐵芯的示意圖如圖9所示。 從圖9中看出鐵芯兩側導體相距 DbE2cs1(29)相當于是每根導體長度l2 p的兩長直導線距離D平行的情況,因此導體的自感為 由式(33)便可確定由x方向端電流所導致的漏電抗。25電樞繞組每相電阻 電樞繞組每相電阻同旋轉(zhuǎn)電機電樞繞組計算類似。3 實驗驗證 實驗樣機結構參數(shù)如表1所示,等效電路參數(shù)計算值及實驗值對照如表2所示。4
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