国外实心转子异步电动机的研究动态

实心转子异步电动机的研究已有很长的历史。在五、六十年代,主要侧重于转子参数和等值电路的研究。经过对端部效应、转子轴向开槽等问题进行了充分研究以后,基本上奠定了实心转子异步电动机的理论基础。近年来,随着理论研究的深入、计算手段的更新、实际应用的扩大,对实心转子异步电动机的研究工作已推进到一个新阶段。本文主要对国外八十年代关于实心转子异步电动机的研究动态作一概述,以探寻实心转子异步电动机今后研究工作的方向。     

实心转子异步电动机的设计研究

针对不能准确计算实心转子参数随转差率变化的情况,提出了应用透入深度法和有限元理论两种方法并综合考虑饱和效应、端部效应和曲率效应对实心转子参数进行计算,进而计算出实心转子异步电动机的性能参数。通过比较分析计算结果,总结出了有限元理论和透入深度法的应用条件。研究结果表明,将两种方法结合使用,共同指导实心转子异步电动机的设计。经实验验证,精度满足工程要求,对实心转子异步电动机的设计具有重要的指导意义和参考价值。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于于时间步长有限元计算的场路耦合法，分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响，计算了电机起动转矩，特别是脉动转矩以及起动时间，获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算，并通过试验验证了计算结果，验证了分析疗法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

基于时步有限元分析的实心凸极同步电动机起动过程转矩特性分析

采用基于时间步长有限元计算的场路耦合法,分析了实心凸极同步电动机的直接起动过程。考虑了电机的实际绕组分布、磁极形状以及起动过程中转子运动因素的影响,计算了电机起动转矩,特别是脉动转矩以及起动时间,获得了电机动态特性的变化曲线。建立了实心磁极同步电动机直接起动时的二维电磁场动态仿真数学分析模型。对一台模型电机的起动特性进行了数值仿真计算,并通过试验验证了计算结果,验证了分析方法的准确性。此法主要用于预测实心磁极同步电动机的起动特性。     

M-T两轴标量解耦控制异步电动机的运行

为解决在通常异步电动机运行控制方法中,转子回路参数（特别是时间常数）对异步电动机的动态特性有较大的问题,提出了一种新的异步电动机控制方法——标量解耦方法。应用标量解耦方法对T-II型异步电动机特性进行分析和仿真,结果较好地消除了转子回路参数对动态特性的影响。     

M-T两轴标量解耦控制异步电动机的运行

为解决在通常异步电动机运行控制方法中,转子回路参数(特别是时间常数)对异步电动机的动态特性有较大的问题,提出了一种新的异步电动机控制方法——标量解耦方法。应用标量解耦方法对T-II型异步电动机特性进行分析和仿真,结果较好地消除了转子回路参数对动态特性的影响。     

异步电动机准确数学模型及仿真

给出了异步电动机准确数学模型主要特性计算程序及其仿真计算结果,同时还给出了异步电动机较准确数学模型的有关仿真结果。本文利用异步电动机准确数学模型,就异步电动机定、转子漏电抗之间的大小比例关系对异步电动机的机械特性的影响进行了专门研究,给出了有益的结论。     

异步电动机准确数学模型及仿真

给出了异步电动机准确数学模型主要特性计算程序及其仿真计算结果,同时还给出了异步电动机较准确数学模型的有关仿真结果.本文利用异步电动机准确数学模型,就异步电动机定、转子漏电抗之间的大小比例关系对异步电动机的机械特性的影响进行了专门研究,给出了有益的结论.     

双层转子异步电动机电磁转矩计算的新方法

提出了一种关于双层转子异步电动机电磁转矩计算的新方法，抛开了多年来实心转子异步电动机研究中一直遵循的等效电路理论，不经转子分布参数的求取环节，运用数值计算的手段，在涡流场的数值计算之后直接由场量求取电磁转矩     

国内外新型派生实心转子异步电动机的发展与展望

本文在对国内外数十篇文献分析的基础上,概述了目前存在的新型派生实心转子异步电动机的各种形式及其特点;对国内外关于此类电机的研究成果、计算方法及存在的问题进行了简明叙述;并对新型派生实心转子异步电动机今后的发展方向提出看法。     

感应电动机负荷参数对暂态电压稳定性的影响

以简单电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,通过时域仿真分析了输电线路电抗、负荷母线并联补偿容抗和感应电动机负荷参数的变化对电力系统暂态电压稳定极限切除时间的影响。分析结果表明:上述参数对电力系统暂态电压稳定性都有影响,其中,输电线路电抗、感应电动机负荷的比例、定子电抗、转子电阻、转子电抗、转子初始滑差等参数对电力系统暂态电压稳定性的影响较大。     

不同转子结构高速感应电动机电磁性能分析

高速感应电机电磁设计的关键问题是电机的转子结构形式的设计。本文采用场路耦合的有限元法,针对转子叠片闭口圆形槽、光滑实心转子、实心转子表面镀铜和实心转子开缝4种转子结构下的18MW大容量高速感应电机进行了电磁设计及性能分析,得到了4种转子结构下的高速感应电机的特点。此容量的高速感应电机为目前最大容量,此前从未有过。     

一种感应电机转动惯量的瞬态辨识方法

为了在无速度传感器运行模式的感应电机上实现高性能控制,实现转动惯量的准确辨识,提出一种感应电机的转动惯量瞬态辨识方法。根据感应电机的定子电压、电流信号计算转子磁链、转速、转矩,构建转动惯量的自适应律。该方法能在无机械式速度传感器的前提下用于感应电机瞬态过程,仿真与实验结果表明了转动惯量自适应律的正确性和有效性。     

PERFORMANCE STUDY OF A CHOPPER-CONTROLLED INDUCTION MOTOR

Abstract

In this paper, the speed of an induction motor is controlled using a chopper circuit on the rotor side. Analysis of transient, including switching power supply and changing in duty cycle of chopper, and steady-state performance of the chopper-controlled induction motor are predicted-Analysis and simulation consider the induction motor equations from the rotor side where a diode bridge is connected. Experimental results are obtained to verify predicted behaviour based on this digital simulation.     

低转矩脉动低速大转矩电主轴感应电机的设计与分析

针对低速大转矩电主轴电机转矩脉动偏高的工程实际问题,对电机不同槽配合的性能进行分析综合对比,精确选择出各方面性能较优的电机方案。针对感应电机有限元仿真瞬态场收敛速度慢、在多方案对比时求解周期长的问题,提出时谐场和瞬态场联合仿真的思路,实现电机的快速优化设计。对一台12极7.5 kW的电主轴感应电机在每极每相槽数为3、2.5、2三种不同槽配合的组合下进行二维电磁有限元分析计算,对比其在额定工况下的铁耗、绕组铜耗、转子铝耗、效率、功率因数和转矩脉动等电磁性能。结果表明了转子导条数目的增加,能够使电机电磁性能保持较高水平,特别是能够维持较低的转矩脉动水平。最后对定子槽数90和转子槽数106的槽配合方案进行了样机制作,试验验证了样机的性能,并验证了时谐场和瞬态场联合仿真的准确性。     

Analysis of transients at startup of cage induction motor: Acceleration stage

For the in-depth analysis of transients in a rotating induction motor the method of constant velocity is proposed, which allowed us to obtain analytical expressions for the currents and electromagnetic torque of the motor when selecting the d-q model as a starting point. The results of the theoretical analysis of transient currents and electromagnetic torque at the startup of the induction motor with a cage rotor are shown and the influence of the motor rotational frequency on them is determined. The results of the computer simulation of the induction motor startup confirm the validity of the analysis using the method of constant velocity.     

感应电动机模型和机械转矩参数对暂态电压稳定评估的影响

基于三阶感应电动机模型,同时考虑机械转矩参数,给出了快速评估法下极限切除时间的计算方法,分析了转子绕组电磁暂态特性和机械转矩参数对极限切除时间的影响。该方法提高了感应电动机模型精度,同时计算更加简便,可用于动态安全评估系统的计算。IEEE30系统仿真结果表明较高的机械转矩次数有利于负荷节点暂态电压稳定,而转子绕组的电磁暂态特性不利于负荷节点的暂态电压稳定,模型精度对极限切除时间的影响小于机械转矩参数的影响。     

笼型转子断条感应电动机的易解数学模型

针对断条破坏了电机原有对称关系而使建模仿真变得困难,采用综合矢量法,建立了转子断条感应电动机易于求解的数学模型.对电机暂态及稳态仿真揭示了定子电流幅值与转矩随时间脉动的故障特征,得出了转子导条电流分布规律,表明与断条相邻及相距一对极距的导条电流最大.引人关注的是在转子端环间出现端电压,其值反映了转子电路不对称程度;揭示了故障特征随电机负载变化规律.定子电流实测与仿真结果相吻合证实了结论正确,有助于感应电机在线故障诊断.     

计及频率特性的感应电动机参数变化对负荷特性的影响

对于网架结构比较薄弱的省网系统或者系统解列后形成的孤岛,发生故障时会引起比较大的频率波动。感应电动机作为电力系统动态负荷的主要成分,进行建模时考虑其频率特性尤为重要。基于感应电动机数学模型,考虑恒机械转矩、恒机械功率和变机械转矩等不同负载特性,在计及频率特性的情况下,通过解析法得到感应电动机转子滑差、有功功率和无功功率的表达式。当感应电动机的定子电感、转子电感、励磁电感和转子电阻变化幅度分别为±30%时,分析负荷特性参数变化对不同频率下的感应电动机吸收有功功率和无功功率的影响。利用Matlab建立感应电动机五阶电磁暂态仿真模型,仿真分析感应电动机参数变化对负荷特性的影响。将理论计算与仿真实验的结果进行对比,验证了所提方法的正确性。     

FLUX DISTRIBUTION AND REACTANCE IN ENCLOSED SLOT SOLID ROTOR INDUCTION MOTOR

ABSTRACT

In this paper flux distribution by finite element method in the solid rotor with enclosed slot induction motor compared with the flux distribution in the laminate core rotor with enclosed slot is examined.

This paper also presents a method of deriving the reactance from the magnetic energy stored at the portion of the rotor surface. The method of calculating the reactance of the slot tip of an induction motor with enclosed slots is examined. The starting performance calculation of this motor are also described.

Explanation is made here in the order as follows: Equivalent circuit of enclosed slot solid rotor induction motor, Flux distribution in the solid rotor with enclosed slots, Method of deriving the reactance from stored and accumulated magnetic energy, Calculation of the flux distribution, Examples of calculations on the reactance of the slot tip, Results of calculation and measurement on characteristics of the tested motor.

The method of deriving the reactance from the magnetic energy stored in the surface region of the core is considered to be utilizable widely in the technology of magnetic circuits involving non-linear magnetic characteristics