永磁同步電動機之永磁電機參數(shù)計算

    本節(jié)以永磁同步電機為例，介紹永磁電機的參數(shù)計算方法。根據磁場分析結果，求電機的參數(shù)有許多方法，但各種方法的精度不同。由于數(shù)值計算時兩個大數(shù)相減會減少有效數(shù)字的位數(shù)，應盡量避免兩個大數(shù)相減。為提高計算精度，經實踐，推薦下列計算方法。

    3.1氣隙磁通密度

利用電磁場計果，可以求得電機氣隙磁通密度的分布情況，如圖49所示，設在定子鐵心和氣隙交界面上共有n個節(jié)點，第k個節(jié)點與第k + 1個節(jié)點之間的圓弧長度為瓦，依次類推。由式（4-6 )，當剖分足夠細時，可以認為在第k段弧上的徑向氣隙磁密。式中A ，Al ―分別為第k個節(jié)點與第k + 1個節(jié)點處的磁矢位。節(jié)點k處的徑向磁密可通過節(jié)點k左、右兩條單元邊上徑向磁密的加權平均得到。

    對徑向氣隙磁密進行諧波分析，可得到氣隙磁密的基波和各次諧波幅值，圖4一10給出了一臺樣機氣隙磁密及其基波的分布曲線。

3.2空載勵磁電動勢

空載勵磁電動勢可通過計算空載氣隙滋密和相繞組磁鏈等方法求得。但用式（446）求B時出現(xiàn)了兩個大數(shù)相減，要盡量避免．此處介紹一種計算簡便、精度較高的方法―根據定子內圓上節(jié)點磁矢位的傅里葉分解直接計算勵磁電動勢。以一個周期內定子內表面上節(jié)點的磁位為縱坐標進行傅里葉分解，得到分布曲線A（幼式中z ―半周期的圓弧長（每極）。由干兩點間磁矢位差的絕對值就是單位長度內兩點之間的磁通量所以上式第一個余弦項系數(shù)a代表電機單位長度每極穿軸基波磁通的1 / 2．正弦項系數(shù)61代表電機單位長度每極d軸基波磁通的1廠2 。這樣，每極下空載基波氣隙磁通。

    此外，利用上述方法可方便地求出不同負載倩況下交、直軸基波氣隙磁通和交、直軸勵磁電動勢。

3.3電樞反應電抗與負載勵磁電動勢

     水磁同步電機電樞反應電抗X “和X，的計算方法與電勵磁電機不同，水磁體沒有電勵磁的“開路”和“短路”狀態(tài)，永磁體的勵磁作用是固定存在的，因而不考慮永磁體作用的計算方法顯然沒有實際意義。同時．電樞磁動勢不同，電機內磁場的飽和程度就不同，因而電樞反應電抗也就不同。而且交、直軸磁路同時經由定、轉

子齒部和定子扼部閉合，因而交、直軸磁路之間的相互圖影響也不容忽略。電抗參數(shù)必須根據水磁同步電機內部磁場的實際分布狀態(tài)來求取。為此，需要用“負載法，，準確計算永磁同步電機的電樞反應電抗。具體過程如下：

3.3.1額定負載場的計算

    對于電流已知的情況，電磁場數(shù)值計算比較直觀，只要改變少角，即可計算電機的不同運行狀態(tài)，但一般電機都是端電壓已知，而滿足一定端電壓U 。的電流1．只有通過解場以后才能得到?？梢韵燃僭O一個電流的幅值與p角，解場求得交、直軸電動勢，然后根據圖4-11所示的水磁同步電機相量圖，通過相量運算求得相應電壓u，再求得電機的電磁功率尸，，如果所求出的電壓和功率與額定值之差大于預先給定的誤差，則需修改假定值，重新計算如此經過若干次迭代，得到滿足端電壓U 。的額定電流I，其迭代過程如圖412所示。也可以利用后面介紹的場路藕合法，直接解出額定負載場。

3.3.2電樞反應電抗與負載勵磁電動勢

求出額定負載磁場之后，對定子內圓表面節(jié)點磁位進行諧波分析，得到基波的正弦項系數(shù)b和余弦項系數(shù)al，它們分別代表單位長度內d 、叼軸每極基波磁通的1 / 2 。額定負載時基波氣隙磁通么、，內功率角硯和氣隙合成電動勢E，可由下式求出：。