直線感應電動機靜態縱向邊端效應的研究
梁得亮 陳世坤 （西安交通大學710049）
【摘 要】用逐步法分析直線感應電動機無次級作用時的氣隙磁場，著重研究直線感應電動機的靜態縱向邊端效應及其補償。在不同氣隙下，針對帶補償和不帶補償線圈，分析計算兩臺直線感應電機的氣隙磁場，并給出了相應的試驗結果，兩者基本吻合~。
【敘 詞】直線電動機感應電動機端部效應氣隙磁場
1引言
由于直線感應電動機結構的特殊性一一初級鐵心的開斷和繞組的不連續，使得直線感應電動機存在著與一般旋轉電機不同的特性，即各類邊端效應。研究和分析這些效應，無疑對設計適用于不同工況的直線感應電動機大有益處。事實上，對直線感應電動機各類邊端效應的研究，一直是國內外學者所關注的焦點，但是大都集中在對動態邊端效應的研究，這是因為所研究的對象大都應用于高速場合，而且極數較多，故一般認為靜態邊端效應的影響不甚顯著。其實在工程實際中，直線感應電動機經常工作于低速狀態，而且極數也不一定很多。此時，分析和研究直線感應電機的靜態邊端效應及其對電機特性的影響無疑是必要的。
由于直線感應電動機的初級繞組不連續，使得各相之間的互感不相等，即使在初級繞組上供給對稱的三相電壓．在各相繞組中也將產生不對稱的電流，從而除產生正序的行波磁場外，還會產生逆序和零序磁場，這些會在氣隙中產生脈振磁場；另一方面，即使在三相繞組中通入對稱的三相電流，由于初級鐵心的開斷，縱向邊端存在邊緣磁場，也會在氣隙中產生脈振磁場。這就是直線電機的靜態縱向邊端效應。文獻1推導出由于初級回路參數的不對稱而引起各相電流的不平衡，使直線感應電機初級繞組在氣隙中產生的磁場有脈振成分，并由實測參數算得不對稱電流，進而分析氣隙磁密。而文獻2則給出了由于鐵心開斷而引起的脈振磁場的數學表達式。文獻3則是應用博立葉級數法，考慮次級的作用時分析具有補償繞組的一臺液態金屬泵的氣隙磁場分布。
本文考慮初級繞組的電阻和產生的漏磁通，利用逐步法h3求得電機的三相電流，進而分析得出氣隙磁密的分布。為了驗證理論的正確性，對兩臺4極直線感應電機初級（圖1所示為不帶補償線圈的單層繞組和圖2所示為帶補償線圈的雙層繞組）產生的氣隙磁密進行了分析研究。分析時假設次級中不存在構成次級回路的導電體，只存在構成磁回路的導磁體。另外，還分析比較了氣隙的大小對脈振磁場的影響。
2氣隙磁通密度的分布
對于直線感應電機對應的開磁路鐵心，在計算氣隙磁通分布時，應該明確其磁路及磁勢與通常的閉磁路鐵心有著不同之處。例如，即使加上對稱電壓，但各相電流卻并不平衡；鐵心端部的各相磁勢是不對稱的；在鐵心中的磁勢也還存在著脈動成分；沿磁場行進方向磁路為有限長。故而對具有開磁路鐵心的直線電機，即使不考慮次級回路的影響，其氣隙磁通的分布也還是不均勻的。這些都是以往方法所難以計算的。
為了分析簡便，假設：
a．鐵心的導磁率為無窮大。
b．沿鐵心迭片方向的磁場強度都相同。
c．漏磁通在電路方程中用電抗計及。
d．不考慮磁勢中高次諧波的影響。
由文獻l，相應于一個鐵心齒的氣隙磁阻為：
相應于一個線圈磁勢的氣隙磁阻為：
根據磁通連續性定律，穿過某一線圈內側各齒的全部磁通應等于在線圈外側各齒中流過的磁通。從而每個線圈磁勢與流過鐵心各個齒的磁通間有下列關系：
|
