100kW高速變頻感應(yīng)電機(jī)電磁特性分析與溫度場計算

發(fā)布時間：2020-07-01 08:15

【摘要】：高速感應(yīng)電機(jī)(HSIM)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度高,在高速電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢,國外在高速感應(yīng)電機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)積累了多年的研究經(jīng)驗(yàn),而國內(nèi)的研究基礎(chǔ)相對薄弱。本文將對一臺1OOkW,25000rpm高速感應(yīng)電機(jī)的一些基礎(chǔ)問題展開研究,主要做了以下幾方面工作:首先,對高速感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)的恒壓頻比啟動過程進(jìn)行了分析。運(yùn)用感應(yīng)電機(jī)T型等效電路,推導(dǎo)了普通感應(yīng)電機(jī)全壓啟動情況下的轉(zhuǎn)速-時間(n-t)曲線,并認(rèn)為高速電機(jī)在恒壓頻比啟動過程中,轉(zhuǎn)速都在相應(yīng)頻率點(diǎn)對應(yīng)的n-t曲線上,基于此計算了高速電機(jī)整個變頻啟動過程的n-t曲線,結(jié)果與Simulink仿真值吻合較好。并通過計算給出了電機(jī)的機(jī)械特性曲線約束下的頻率上升率限值;接著,從電磁理論的相對性出發(fā),類比磁路法,運(yùn)用電勢概念和高斯定律從兩個角度討論了在新的參照系下交流電機(jī)氣隙內(nèi)電場分布規(guī)律,給出了新參照系下電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式,結(jié)果進(jìn)一步表明電磁理論的對稱性,加深了對電機(jī)內(nèi)電磁關(guān)系的理解;然后,重點(diǎn)關(guān)注了電機(jī)定子鐵芯損耗的計算,在電機(jī)鐵芯損耗正交分解計算模型的基礎(chǔ)上,對計算表達(dá)式進(jìn)行合理改寫,使得借助有限元軟件的后處理功能并利用磁場計算結(jié)果,可以直接進(jìn)行磁滯損耗、經(jīng)典渦流損耗和異常損耗的計算,結(jié)果表明計算方法有一定的參考作用;最后,在損耗計算結(jié)果的基礎(chǔ)上,將解析法與有限元法相結(jié)合,建立了電機(jī)水冷的二維溫度場分析計算模型。用解析法計算冷卻水與水道之間的對流傳熱系數(shù)沿水道長度方向的變化規(guī)律,計算結(jié)果賦予二維求解模型作為邊界條件進(jìn)行求解計算。該方法將三維溫度場分布求解問題降維,簡化了計算過程,同時保證了模型的合理性。從樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型計算結(jié)果來看,模型有一定的實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM346
【圖文】：