关于小型三相鼠笼型异步电动机附加损耗与转矩曲线的计算

小型三相鼠笼型异步电动机的定子绕组在气隙空间产生相带谐波磁场和磁势齿谐波磁场,转子绕组也产生一系列磁势谐波磁场,此外,由于气隙两旁存在齿槽,使气隙不均匀,结果形成磁导谐波磁场,它们在电机的定转子表面及绕组中产生高频附加损耗,还在电机中产生谐波转矩。本文介绍上述磁场的各种表达式,叙述了表面涡流损耗、表面磁滞损耗、脉振损耗、转子谐波电流损耗以及谐波转矩的计算公式。     

降低实心转子电机转子表面损耗方法初探

实心转子电动机有一个严重的缺点,即定子齿的脉动和定子高次谐波磁场在转子表面上造成很大的损耗,我们常把这些损耗叫做转子表面损耗。此种附加损耗使得电机效率降低,绕组的温升增高。在研制中,为使实心转子电机达到实用阶段,我们在降低双层实心转子表面损耗方面作了些探索性的工作,现介绍如下: 当定子上开有槽口时,气隙磁密中将有齿谐波存在,即当转子转动时,转子表面某一点的磁密将不为常数,转到有齿时大,转到无齿时小。此点的磁     

单相异步电动机的槽配合

合理地选择定,转子的槽配合,是一切鼠笼式异步电动机设计中的关键问题之一。如果配合不当,会使电机性能恶化,可能导致附加转矩、附加损耗及振动和噪声的增加,特别是在单相电动机中,还会造成起动转矩随转子位置的不同而发生波动的现象。造成上述电机性能恶化的主要原因是存在谐波磁场。当不计磁路饱和的影响时,单相异步电动机气隙谐波磁场有三种来源:①由定子电流产生的定子谐波磁势;②由定子的基波及高次谐波磁势在转子中感应的电流所产生的转子谐波磁势;③由于气隙磁导不均匀而产生的齿谐波磁导。     

通风道型定向磁性槽楔在高压电动机上的应用

1982年以来,在厂用高压异步电动机上应用磁性槽楔已达20台,节电效益显著,但是在大容量的给水泵电机上(JKz-200-Z型)改用异型定向磁性槽楔还是首次尝试.高压异步电动机铁芯采用开口槽,整个电动机定转子气隙磁阻不均匀,齿部磁阻小,槽部磁阻大,因而运行中气隙磁密分布很不均匀,使电机转子表面损耗和脉动损耗增加,不但使铁芯和绕组温升增加,而且影响了电机的绝缘寿命.因此改用磁性槽楔后,对降低电动机气隙磁导的不均匀性,减小气隙磁通齿谐波,从而对降低附加损耗是很有效的.但是由于JKz系列电动机设计特殊,即定转子间单边气隙大,约为4mm,且定子槽口留有高约20mm     

定子槽开口对感应电机转子涡流损耗的影响

为了精确计算感应电机转子上的涡流损耗并探讨定子开槽对其产生的影响,对于额定功率为2.2 k W极对数为4的小型铸铝转子感应电机中转子涡流损耗情况进行了详细分析。通过建立不同定子槽开口的电机模型,结合电机内谐波磁场的理论分析与二维有限元的计算方法,研究了电机气隙谐波磁场与定子槽开口的关系,揭示了转子中不同位置的磁密与涡电流分布情况,并对比分析了不同槽开口模型中转子铁心与导条中涡流损耗的大小关系。仿真结果表明:气隙中的谐波磁场以及转子铁心表面的涡电流密度都随着定子槽开口增大而增大;转子铁心及导条中的涡流损耗随定子槽开口的增大呈二次函数的增长趋势。     

笼型异步电动机空载、满载、杂散损耗及反转法试验

多相笼型异步电动机的负载杂散损耗至今很少是在额定电压和满载下进行测量,因其极难达到所需的测试精度,而大都是用反转试验代替。本文主要论述反转试验是否产生代表性结果的问题,并根据磁密空间谐波和转子电流谐波的一系列新研究,确定杂散损耗可预测到何种程度。为此将定子槽半闭口与开口,转子有变数斜槽与直槽的4极11千瓦多相异步电动机,在空载、满载条件下并用反转试验测量其杂散损耗,同时对直槽电机作了计算。定转子空间谐波与转子电流谐波的理论和实验研究见文献。被研究直槽转子电机杂散耗包括下列各项: 谐波电流引起的鼠笼I~2R杂散耗,转子电流谐波的计算已考虑到定转子槽的影响、与定子槽有关的不同频率电流系统的互耦,特别是当转子谐波场有定子齿基波磁密迭加时由于磁饱和引起的气隙磁漏的减     

转子导磁导电槽楔材料对汽轮发电机参数和转子表面损耗影响的研究

在电机定子或转子的槽楔上采用磁性槽楔材料,可以提高电机的效率。该文以150MW空冷汽轮发电机为例,提出了在发电机转子开口槽内嵌入一种高强度的导磁导电的Fe-Cu合金槽楔替代通常的铝合金或硬铝槽楔,通过建立该发电机二维电磁场数学模型,基于时步有限元法计算了发电机转子采用铝合金槽楔和导磁导电槽楔时转子表面损耗,研究了采用两种不同材料时转子表面附加损耗分布和定子铁心铁耗数值的变化,对比了两种不同槽楔时发电机的饱和电抗值。转子采用导磁导电的Fe-Cu合金槽楔,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小、短路比增加,发电机气隙内谐波含量降低。此外,采用Fe-Cu合金槽楔材料的强度要好于铝合金槽楔强度。     

过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响

为了研究过电压条件下谐波磁场对异步电机附加损耗的影响,以一台Y132S-4、5.5kW电机为例,利用时步有限元法研究了过电压下定转子铁心谐波磁密和转子导条谐波电密在额定负载时的变化规律及产生原因,进一步分析其对附加损耗的影响。结果显示,在附加铁耗方面,过电压引起磁路饱和,导致定子铁心轭部、齿身3次谐波磁场和磁导谐波磁场增加,同时受定转子绕组电流降低的影响,由其产生的齿谐波磁场在定转子铁心齿顶区域引起的附加铁耗降低,两者共同作用导致附加铁耗由380V时的44W降低到420V时的35W;在附加铜耗方面,过电压引起角接绕组3次谐波电流及相应定子附加铜耗增加,受转子绕组电流降低的影响,由其引起的齿谐波磁场在转子导条中感生的高频电流及相应附加铜耗降低。通过满载时不同电压下各项损耗进行实测对比,验证了文中分析正确性。     

轴向磁场交流电机气隙磁导的分析

依照轴向磁场电机中气隙磁导的分析,通过积分计算求出磁导的最大变化;采用经典磁导波理论研究,用变换的计算机程序进行谐波分析。分析表明:轴向磁场电机中定子磁导和转子磁导的变化和传统式电机的情况相似,而且转子齿谐波很小,从而使得总的损耗显著减少。     

轴向磁场交流电机气隙磁导的分析

依照轴向磁场电机中气隙磁导的分析，通过积分计算求出磁导的最大变化；采用经典磁导波理论研究，用变换的计算机程序进行谐波分析。分析表明：轴向磁场电机中定子磁导和转子磁导的变化和传统式电机的情况相似，而且转子齿谐波很小，从而使得总的损耗显著减少。     

转子偏心对大型汽轮发电机磁场分布及定子铁耗的影响

指出转子偏心是大型汽轮发电机的主要故障之一,故障发生后可能会改变气隙及铁心的磁场分布,加剧定、转子的振动,导致铁心变形、绕组磨损和绝缘破坏等严重后果。偏心后磁场的计算,传统的数值解析法推导过程复杂,准确度不高。以有限元方法为工具,建立了汽轮发电机二维瞬态场有限元模型,定量分析了发电机转子在偏心率不同时空载和额定负载工况气隙磁密各次谐波的变化情况,研究了定、转子铁心齿部和轭部磁场的分布状况,并在此基础上,讨论了不同偏心率对定子铁心损耗的影响。计算结果表明转子偏心会增加气隙磁密的偶次谐波含量,使转子偏心朝向处的定子磁密增大,反向处的定子磁密减小,导致局部过热,并增加了发电机的定子铁心损耗。     

异步电动机的空载铁耗

中型异步电动机空载铁耗在电机总损耗中所占的比例约为20～40％,铁耗的大小直接影响到电机的效率和温升。空载铁耗由基本铁耗和附加铁耗组成。基本铁耗是指主磁通在定子齿和轭中引起的磁滞损耗和涡流损耗。主磁通相对于转子的变化频率很低f_2=Sf_1(转差率S≈1～3％,f_1=50周/秒),近似于不变的直流磁通。因此主磁通在转子铁心中引起的损耗可忽略不计。空载附加铁耗是指齿槽引起的谐波磁通在定、转子铁心中产生的损耗,由于谐波磁通在铁心表面和齿体内部变化规律的不同,又可分为谐波磁通的“横振荡”和“纵振荡”。“横振荡”在定子铁心内圆表面和转     

罩极电机的数学模型

为了研究电机的工作状态,广泛应用数学模型,用数学方法描述其中所发生的物理过程。作者在物理模型的基础上研究的这种单相罩极电动机的模型(图1),考虑了一系列早先未曾考虑到的因素。假定在单相异步罩极电动机的数学模型中,电动机的气隙磁场磁密的空间谐波幅值,以及鼠笼转子电流分布的谐波的幅值是未知的。对绕组回路的电势和沿定子正交轴线的磁场列出方程组。列方程组时,在给定导磁体铁中有限的饱和状态下,应用了全距线圈电流的磁场系统的叠加方法。文献规定,由于在异步罩极电动机中存在着由于铁心中磁势引起的磁不对称,气隙中磁密随全距线圈电流的分布规律在很大程度上取决于它在定子内     

转子静态偏心对低速大转矩永磁电机性能的影响

低速大转矩永磁电机通常由于偏心负载造成电机的偏心,直接造成电机气隙磁密分布的不均匀。气隙磁密的不均匀又会造成电机运行性能的改变。为此通过ANSYS软件建立转子偏心模型,对不同程度的偏心模型进行计算。结果表明转子偏心后,气隙磁密的奇数次谐波不变,偶数次谐波磁密增多,磁密谐波畸变率增大。电机反电势基本不随转子偏心改变。电机铁耗受转子偏心距离增加影响不大。     

高速永磁无刷电机电磁损耗的研究概况(英文)

高速永磁无刷电机得到越来越多的关注,其电磁损耗及抑制措施就是一个研究热点。首先,由于基波频率高(可达到1 kHz以上),定子绕组的集肤效应和临近效应产生附加铜耗。附加铜耗可以通过采用细导线并绕的方法来抑制。其次,定子铁心中的磁场交变频率高,导致铁耗明显增加。为降低定子铁耗,需要设计较少的电机极数、远低于常规电机的定子铁心磁密,并采用低损耗的铁心材料。再次,由于定子磁动势的谐波频率及气隙磁场的变化频率都数倍于基波频率,在转子中产生涡流损耗,而这种涡流损耗在中、低速永磁无刷电机中往往是忽略不计的。为抑制转子涡流损耗,应减小定子磁动势的谐波分量,也可采取减小定子槽开口、加大气隙长度、对永磁体进行轴向分块、采用转子导电屏蔽层、对转子保护套周向开槽等措施。此外,适当的控制策略(如永磁无刷直流电机超前触发、永磁同步电机弱磁控制)也有助于减小电磁损耗。     

永磁电动机不同运行条件下的损耗研究

自起动永磁同步电动机,由于其运行条件经常发生变化,致使电机内部的损耗随之改变,为了研究影响其损耗的主要因素及其在不同运行条件的变化规律,在充分考虑谐波磁场与电流的情况下,利用时步有限元方法对电机各部分损耗密度进行了准确计算,从而得到不同电压及负载条件下的定、转子铜耗与铁耗.通过对定子电流、导条电流密度以及铁心磁密的谐波分析,研究了损耗的谐波含量,进而得出了影响永磁电机损耗的主要因素及其在不同运行条件的变化规律,揭示了空间齿谐波磁场对转子损耗的重要影响.通过仿真结果与实测数据进行对比,验证了损耗计算的合理性.     

绕线转子无刷双馈电机多谐波联合起动过程中磁动势及性能分析

多谐波联合起动绕线转子无刷双馈电机通过改变电机定子绕组联结方式,使得励磁电流在气隙中产生基波磁动势以及与基波同转向的不同极对数谐波磁动势。基波磁动势协同这些谐波磁动势与转子上复合线圈绕组相互作用来降低起动电流和增大起动转矩,进而改善电机的起动性能。该文通过详细的推导建立该电机的定子绕组磁动势数学模型,分析该电机在起动时磁动势谐波含量;分析转子绕组的磁场调制机理及工作特点,并对该电机在起动时的等效电路以及气隙磁通密度进行分析以研究其起动性能。仿真和试验结果表明,采用多谐波联合起动方式使电机的起动电流降低,起动转矩增大,并且使得电机具有良好的起动性能。     

感应子式步进电动机矩角特性计算的齿层比磁导法

步进电动机中,定转子铁心表面开槽的效应起主要作用。不能象通常的电机理论中那样把定转子铁心表面看成光滑的,而仅用气隙系数来近似考虑开槽的影响。因而使分析和计算复杂化。通常的方法是引入一个定子齿距的气隙比磁导(G_g)的概念。它的定义是单位铁心长度上一个定子齿距内的磁通(φ_(01))与气隙磁压降(F_g)的比值。与定     

空压机用高速永磁电机铁心和磁钢损耗的影响因素

高速电机具有电流频率高、定子铁耗和转子涡流损耗大等特点。针对额定功率10 kW、额定转速100 000 r/min空压机用高速永磁电机,对比分析了平行充磁和径向充磁、脉冲振幅调制(PAM)方波驱动和基于SiC的正弦波驱动时对损耗的影响。分析结果表明,平行充磁气隙磁密谐波小,空载定子铁心损耗比径向充磁低约40%;驱动方式对电机损耗尤其是转子损耗影响较大,正弦波驱动时转子损耗几乎可忽略,方波驱动时转子损耗占比可达总损耗的20%。针对方波驱动转子损耗大的问题,在转子表面增加一层铜屏蔽层,分析结果表明可以有效降低转子涡流损耗。对同一台带压缩机负载的高速电机对比测试了2种驱动器控制下的母线输入的有功功率,验证了驱动方式对电机损耗的影响。     

凸极同步电机非均匀气隙磁导的计算

在简要介绍了等效磁路法模型进行电机仿真分析的方法后,对气隙非均匀的凸极同步电机的定子齿与转子齿之间的气隙磁导计算方法进行了分析与研究,推导出了在任意转子机械角位移下的气隙磁导及其对角位移的一阶和二阶导数的计算方法。文中给出了一个计算实例。