單相永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能計(jì)算

    周潔  汪國梁(西安交通大學(xué)710049)

    【摘  要】利用在120坐標(biāo)系統(tǒng)下建立的單相永磁同步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式時(shí)的數(shù)學(xué)模型，以及據(jù)此模型推出的輸入功率、輸出轉(zhuǎn)矩等式，對單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了比較。

l概述

    單相永磁同步電動(dòng)機(jī)在家電行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，但由于其定、轉(zhuǎn)子兩方面均不對稱，其性能分析較為困難。本文利用在120坐標(biāo)系統(tǒng)下建立的單相永磁同步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式時(shí)的數(shù)學(xué)模型以及據(jù)此模型推出的輸入功率、輸出轉(zhuǎn)矩等式，對單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算所需的電機(jī)電磁參數(shù)(空載電勢e₀，直軸電抗x_d，交軸電抗x_q)，用二維有限元法算得。最后得到單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算結(jié)果，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了比較。

2電機(jī)模型

2．1  電機(jī)的剖面示意圖

    圖1為單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的模型，其轉(zhuǎn)子為并聯(lián)磁路結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是，每極磁通由兩塊永磁體并聯(lián)提供，可產(chǎn)生較大的氣隙磁密，還可充分利用空間放置永磁體

2．2數(shù)學(xué)模型中直軸運(yùn)算電抗x_d(p)和交軸運(yùn)算電抗x_q(p)

    將轉(zhuǎn)子上的阻尼繞阻等效為兩個(gè)阻尼繞組，即d軸阻尼繞組和q軸阻尼繞組，且轉(zhuǎn)子上無勵(lì)磁繞組，此時(shí)，直軸運(yùn)算電抗x_d(p)和交軸運(yùn)算電抗x_q(p)的表達(dá)式為:

    因?yàn)閘_a1d、l_ad數(shù)值一般相差很少，故可令：

    l_a1d=l_ad

同理可令:

    l_a1q=l_aq

又有：

式中l(wèi)_d——d軸同步電感

    l_q——g軸同步電感

    l_l——定子繞組漏感

    l_11d——d軸阻尼繞組自感

    l_11q——q軸阻尼繞組自感

    l_1dl——d軸阻尼繞組漏感

    l_1ql——q軸阻尼繞組漏感

    r_11d——d軸阻尼繞組電阻

    r_11d——q軸阻尼繞組電阻

3計(jì)算實(shí)例

    根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型，編制了單相永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能計(jì)算程序，并對一臺樣機(jī)進(jìn)行了計(jì)算。電機(jī)的參數(shù)如下(其中，轉(zhuǎn)子方參數(shù)已折算至定子方)：

式中   ω1——角頻率，ω1=2πf

  總電流、效率和功率因數(shù)與輸出功率的關(guān)系曲線如圖2～4所示，圖中分別畫出了計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的曲線。

  從上述結(jié)果可知，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相近，表明該模型能夠滿足一定的精度要求。

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