單相永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)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(tǒng)下建立的單相永磁同步電動機在穩(wěn)態(tài)運行方式時的數(shù)學模型，以及據(jù)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(yè)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(tǒng)下建立的單相永磁同步電動機在穩(wěn)態(tài)運行方式時的數(shù)學模型以及據(jù)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(shù)(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(lián)磁路結構。優(yōu)點是，每極磁通由兩塊永磁體并聯(lián)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(shù)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(shù)值一般相差很少，故可令：
la1d=lad
同理可令:
la1q=laq
又有：
式中l(wèi)d——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(jù)上述數(shù)學模型，編制了單相永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)性能計算程序，并對一臺樣機進行了計算。電機的參數(shù)如下(其中，轉子方參數(shù)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(shù)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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