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计及谐波条件下的变系数电机铁耗模型

张冬冬  
【摘要】:受电机内部磁路饱和、时空谐波及磁化方式等复杂因素影响,感应电机铁耗计算是工程界面临的难点问题。为了解决这一问题,本文通过理论分析、有限元计算以及实验验证相结合的方法,建立了计及谐波条件下三项式、两项式分段变系数铁耗计算模型,并对正弦供电条件下和变频供电条件下的感应电机损耗进行了精细化分析,主要工作如下:1.以经典Bertotti常系数铁耗模型为基础,本文提出一种用于电机损耗精细化分析的三项式分段变系数铁耗模型,该模型分别在磁滞和涡流损耗项中引入附加磁密项,用于考虑磁路饱和导致涡流损耗增加及谐波磁场引起的局部磁滞损耗增加现象,模型中主要系数均随磁密幅值和频率变化,能够很好地反映基波及谐波磁场对铁耗影响,可以对磁滞、涡流及异常损耗进行准确分离,实现铁耗精细化分析,并通过实验验证了该模型有效性。2.经计算分析,发现异常损耗在铁耗中所占总铁耗的比例较小,并且当磁密频率较高时很难将涡流和异常损耗区分开来,为了简化三项式铁耗模型以及降低模型系数求解复杂程度,本文提出一种两项式分段变系数铁耗计算模型,并通过实验验证了该模型有效性,进一步利用该模型对5.5kW和55kW两台电机在正弦供电时的空载铁耗进行了精细化分析。3.利用所提出的两项式变系数模型,以5.5kW电机为例,对比分析了正弦和变频供电条件下定转子铁芯主要位置磁密随时间变化情况,揭示了在空载和负载情况下基波和谐波磁场产生的铁耗在定转子铁心的分布特点,获得了谐波磁场对定转子附加铁耗的影响规律。


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