多速电容运转单相异步电机的谐波和径向力分析

发布时间：2020-05-09 20:39

【摘要】：当前,能源资源短缺,生态环境恶化。因此需要提高电机效率,通过节能减排应对突出的能源问题。单相感应电机在工业和日常生活中应用广泛,产量巨大,如何提高其效率具有重要的研究意义。单相电机中空间谐波含量高,会导致速度—转矩曲线的尖刺和鞍形凹陷,产生谐波转矩和杂散负载损耗,降低电机效率。同时谐波转矩的存在会产生振动和噪声,影响电机性能,特别是起动转矩和最大转矩。本文分析了单相感应电机的空间谐波,为抑制电机谐波和提高电机效率建立理论基础。首先,对单相电机的种类进行了介绍,分析了各种类型电机的特点。介绍了国内外单相电机的谐波研究状况,对单相电机的分析方法进行了研究。其次,分析了单相电机的工作原理与调速理论。单相电机由于本身结构的不对称及工作电源的特性,导致气隙中的磁场波形为椭圆形。研究气隙磁场的分布特性,解释椭圆磁场的形成原因。对电机的高速和低速工况下的电机关系式进行了推导,得到了相应公式,计算了电机的性能参数。然后,分析了电机气隙中的谐波磁场,推导了包含谐波的等效电路。用傅里叶级数表达了电机中的空间谐波,根据绕组产生的磁动势表达式,得到它在气隙中产生磁场强度的表达式,进一步得到气隙磁场在绕组中感应的电动势,由电动势表达式得到电机的谐波等效电路。由此等效电路,分析了电磁转矩中的谐波成分。最后,建立了仿真模型,得到了仿真结果,对理论分析进行了验证。对电机的输出转矩曲线进行分析,得到转矩脉振的大小,确定了引起转矩脉振的谐波成分。制造了一台实验样机,进行了样机实验,得到了电机的运行特性,进一步验证理论分析的正确性。
【图文】：

样机,转子,空载运行

200 5.43 2.4 620 5.88 2.59300 3.97 1.75 630 8.36 3.69420 3.32 1.47 640 2.72 1.2试验样机的空载实验得到电机的空载电流，与仿真部分的结果进行对比模型的正确性。样机的定、转子如图 4.8 所示。进行空载实验时，电机定子电流，在示波器中获得电流的波形。样机具有三种速度，流值。实验工具如图 4.9 所示。的空载实验结果如表 4.6 所示，，空载运行仿真得到的电流波形如图空载运行得到的电流波形如图 4.11 所示。对比仿真结果的各种转速，可以看出电流值有一定的误差，在误差范围内可以认为实验与仿性，验证了仿真模型的正确性。

实验仪器,电流,工况

图 4.9 实验仪器(a) 850rpm 工况 (b) 680rpm 工况0 50 100 150 200-0.4-0.20.00.20.40.6电流(A)时间 (ms)电流0 50 100 150 200-0.20.00.20.4电流(A)时间 (ms)电流
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM343

【参考文献】