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无刷励磁凸极同步电动机的性能分析与计算

杨小平  
【摘要】:无刷励磁凸极同步电动机稳定性好、过载能力大,能改善电网功率因数,在工业生产中有着广泛的应用。它主要由无刷交流励磁机、旋转整流器和主电动机三部分组成,并且由于采用了无刷励磁,其可靠性大大提高。 本文首先建立了在a、b、c三相坐标系统下凸极同步电动机的数学模型,通过线性坐标变换,并采用标幺值系统,推导出了其在d、q、0三相坐标系统下的电压、磁链方程;并进一步列出了同步电动机的电磁转矩方程、转子运动表达式,将两者结合,从而得到了凸极同步电动机在变速情况下的动态方程式。 根据电机设计的相关理论,结合厂家提供的电磁计算公式和图表,完成了了对一台样机的电磁方案的设计,并通过c++语言将设计过程编制成一套电机CAD软件。 对同步电动机的异步起动过程进行较深入的研究,并通过似稳态分析法和动态数值分析法对其进行了推导和计算,并分别绘制出起动过程中起动电流和起动转矩的变化曲线,对起动过程的电流、转矩、转速进行了仿真。并通过程序将该过程编入CAD软件。 电机的工作特性曲线是反应电机稳定运行工况的最直接最有效的方式,本文根据电机学相关知识,并结合相关文献,分别对同步电动机的V型特性、效率特性、功率因数特性、饱和特性以及电流特性进行了计算,并绘制出了对应的曲线;同时,通过对同步电动机定子绕组、起动绕组相关参数的计算,结合热传导的理论,对电机的发热过程进行了分析,绘制出了电机定子绕组、起动绕组的发热曲线。通过编程将这两类曲线写入CAD软件。 本软件主要由三个模块组成:电磁设计模块、电动机异步起动仿真模块和工作特性分析模块,软件采用vc++设计语言绘制,界面友好,输出结果可视化、可处理化。对比厂家的相关实验结果,验证了软件的准确性。


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