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电动|电动车辆用永磁同步电机设计( 五 )



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且由上图可知 , 要使电动机运行于单位功率因数(图3-2b)或容性功率因数状态(图3-2a) , 只有设计在去磁状态时才能达到10 。
332 。

24、稳态运行性能分析计算永磁同步电动机的稳态运行性能包括:效率、功率因数、输入功率、电枢电流与输出功率之间的关系以及失步转矩倍数等 。
3321电磁转矩和矩角特性从图3-2中可得到以下关系: (3-7)(3-8)(3-9)(3-10)从式(3-9)(3-10)中整理得定子电流的直、交轴分量:(3-11)(3-12)定子相电流(3-13) 而电动机的输入功率(W)可表示为(3-14)忽略定子电阻 , 由式(3-14)可得电动机的电磁功率(W)(3-15)除以电动机的机械角速度 , 即可得电动机的电磁转矩(Nm)(3-16)式中 电动机的电角速度;电动机的极对数 。
(a) (b)图3-3是永磁同步电动机的矩角特性曲 。

25、线 。
图3-3(a)为计算所得的“(电磁转矩/额定转矩)转矩角”曲线 , 图中曲线1为式(16)第一项 , 即永磁气隙磁场与定子电枢反应磁场相互作用产生的基本电磁转矩 , 又称永磁转矩;曲线2为式(16)中第二项 , 既由于电动机d、q轴磁路不对称而产生的磁阻转矩;曲线3为曲线1与曲线2的合成 。
由于永磁同步电动机直轴同步电抗一般小于交轴同步电抗 , 磁阻转矩为一负正弦函数 , 因而矩角特性曲线上最大之所对应的转矩角大于 , 这是永磁同步电动机一个值得注意的特点 。
图(b)为本同步电动机的“(输出转矩/额定转矩)-转矩角曲线”11 。
矩角特性上的转矩最大值被称为永磁同步电动机的失步转矩 , 如果负载转矩超过此值则电动机将不再能保持同 。

26、步转速 。
最大转矩与电动机额定转矩的比值称为永磁同步电动机的失步转矩倍数12 。
3322工作特性曲线计算出电动机的、和等参数后 , 给定一系列不同的转矩角 , 便可求出相应的输入功率、定子相电流和功率因数等 , 然后求出电动机此时的损耗 , 便可得到电动机的输出功率和效率 , 从而得到电动机稳态运行性能与输出功率之间的关系曲线 。
图3-4本设计中平底槽电机的工作特性曲线(每槽导体数=5)由图3-4可见 , 输出功率的不断增大 , 要求有更大的输入功率 , 即要求有更高的定子相电流提供更强的磁场 。
同时也可看到 , 在低功率运行时电动机的效率和功率因数是很低的 。
电动机的工作曲线图是电动机的工作性能重要体现 。
333损耗分析计算永磁同步电动机 。

27、稳态运行时的损耗包括下列四项3331定子绕组电阻损耗常规计算公式:(3-17)3332铁心损耗永磁同步电动机的铁耗不仅与电动机所采用的硅钢片材料有关 , 而且随电动机的工作温度、负载大小的改变而变化 。
这是因为电动机温度和负载的变化导致电动机中永磁体体工作点改变 , 定子齿、轭部磁密也随之变化 , 从而影响到电动机的铁耗 。
工作温度越高 , 负载越大 , 定子齿、轭部的磁密越小 , 电动机的铁耗就越小14 。
永磁同步电动机铁耗的准确计算非常困难 。
这是因为永磁同步电动机定子齿、轭磁密饱和严重 , 且磁通谐波含量非常丰富的缘故 。
工程上常采用与感应电动机铁耗计算类似的公式 , 然后根据试验值进行修正 。
永磁同步电动机在某负载下运行时 , 从相 。

28、量图中可求出其气隙基波合成电动势(V)(3-18)气隙合成磁通(Wb)(3-19)其中 电源频率(Hz);绕组因数;N定子绕组每相串联匝数;气隙磁场的波形系数 。
由不难求出定子齿、轭部磁密 , 进而求出电动机的铁耗 。
3333机械损耗永磁体同步电动机的机械损耗与其它电机一样 , 可根据实测值或参考其它电机机械损耗的计算方法 。
3334杂散损耗永磁同步电动机杂散损耗目前没有还没有一个准确实用的计算公式 , 一般取根据具体情况和经验取定 。
随着负载的增加 , 电动机电流随之增大 , 杂散损耗近似随电流的平方关系增大 。
当定子相电流为时电动机的杂散损耗(W)可用下式近似计算:其中 电动机额定相电流(A);电动机输出额定功率时的杂 。

29、散损耗(W) 。
34 磁路分析与计算341 磁路计算特点进行永磁同步电动机磁路计算时 , 一般采用通常的电机磁路的磁位差计算方法 。
永磁同步电动机的空载气隙磁密波形如图3-4所示 。
图3-5永磁同步电动机空载气隙磁密波形1-气隙磁密 2-基波 3-三次谐波 4-五次谐波图3-4为永磁同步电动机实测气隙磁密波形(不涉及定子槽开口时) 。


稿源:(未知)

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