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助磁式三相异步电机及其性能分析

唐坤  
【摘要】:三相异步电动机因结构简单、运行可靠、维护容易而被广泛应用。在中小型电机市场,中国既是生产大国,也是使用大国。我国总用电量的三分之二左右被异步电动机消耗,而在全世界范围内,根据IEC60034-30统计,工业用电动机消耗了总发电量的30~40%,其中三相交流异步电机占据了所有电机的83%。三相异步电机作为一个耗能大户,效率和功率因数较低,所以设计高效节能三相异步电动机在节约能源方面具有重要意义。 针对普通三相异步电机效率和功率因数低的缺点,本文介绍了一款新型高效节能电动机——助磁式三相异步电机。 首先,本文着重介绍了助磁式三相异步电机的结构和工作原理,通过等效电路分析了助磁式三相异步电机与普通三相异步电机的不同,从理论上证明了助磁式三相异步电机具有效率高、功率因数高的优点。 其次,本文搭建了一套电机性能参数测试平台。借助此平台,本文对助磁式三相异步电动机和普通三相异步电动机进行了空载试验、堵转试验、负载试验,通过对两种电机实验数据的整理分析比较得出,助磁式三相异步电机效率和功率因数提高明显,尤其是在中轻载区,助磁式三相异步电机效率提高效果更好,大多数电动机都运行在中轻载区,因此,助磁式三相异步电机节能效果十分明显。同时助磁式三相异步电机具有很大的过载能力,加长型异步电机的过载倍数达到4.53,所以作为汽车驱动电机非常合适。 最后,为了使助磁式三相异步电机更好地应用在电动汽车领域,本文对助磁式三相异步电机进行发电与制动性能的研究及试验。通过助磁式三相异步电机的无励磁电容空载发电试验、负载发电试验,及其实验数据的计算分析,本文得出助磁式三相异步电机具有无需励磁电容建立电压、发电效率高,制动性能良好等优点,可以很好的回收电机制动能量。 由于效率、功率因数高可以使输入电流减小,按加长型计算,助磁式三相异步电机比普通电机提高19%,这就意味着对同一充电容量的电池,采用助磁式三相异步电机比普通三相异步电机行驶距离延长19%。同时电机停车时,由于助磁式三相异步电机可以处于发电回馈状态,因此动能可以转化为电能储存起来,这相当于变相增加了助磁式三相异步电机行驶距离,因此助磁式三相异步电机作为汽车驱动电机非常合适,具有良好的应用前景。


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