單相永磁同步電動機穩態運行性能計算
周潔 汪國梁(西安交通大學710049)
【摘 要】利用在120坐標系統下建立的單相永磁同步電動機在穩態運行方式時的數學模型，以及據此模型推出的輸入功率、輸出轉矩等式，對單相永磁同步電動機的性能進行了計算，并與實驗值進行了比較。
l概述
單相永磁同步電動機在家電行業有著廣闊的應用前景，但由于其定、轉子兩方面均不對稱，其性能分析較為困難。本文利用在120坐標系統下建立的單相永磁同步電動機在穩態運行方式時的數學模型以及據此模型推出的輸入功率、輸出轉矩等式，對單相永磁同步電動機的性能進行了計算。計算所需的電機電磁參數(空載電勢e0，直軸電抗xd，交軸電抗xq)，用二維有限元法算得。最后得到單相永磁同步電動機的計算結果，并與實驗值進行了比較。
2電機模型
2．1 電機的剖面示意圖
圖1為單相永磁同步電動機的模型，其轉子為并聯磁路結構。優點是，每極磁通由兩塊永磁體并聯提供，可產生較大的氣隙磁密，還可充分利用空間放置永磁體
2．2數學模型中直軸運算電抗xd(p)和交軸運算電抗xq(p)
將轉子上的阻尼繞阻等效為兩個阻尼繞組，即d軸阻尼繞組和q軸阻尼繞組，且轉子上無勵磁繞組，此時，直軸運算電抗xd(p)和交軸運算電抗xq(p)的表達式為:
因為la1d、lad數值一般相差很少，故可令：
la1d=lad
同理可令:
la1q=laq
又有：
式中ld——d軸同步電感
lq——g軸同步電感
ll——定子繞組漏感
l11d——d軸阻尼繞組自感
l11q——q軸阻尼繞組自感
l1dl——d軸阻尼繞組漏感
l1ql——q軸阻尼繞組漏感
r11d——d軸阻尼繞組電阻
r11d——q軸阻尼繞組電阻
3計算實例
根據上述數學模型，編制了單相永磁同步電動機穩態性能計算程序，并對一臺樣機進行了計算。電機的參數如下(其中，轉子方參數已折算至定子方)：
式中 ω1——角頻率，ω1=2πf
總電流、效率和功率因數與輸出功率的關系曲線如圖2～4所示，圖中分別畫出了計算值與實驗值的曲線。
從上述結果可知，計算結果與實測結果相近，表明該模型能夠滿足一定的精度要求。
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