永磁同步電動(dòng)機(jī)之永磁電機(jī)參數(shù)計(jì)算

    本節(jié)以永磁同步電機(jī)為例，介紹永磁電機(jī)的參數(shù)計(jì)算方法。根據(jù)磁場(chǎng)分析結(jié)果，求電機(jī)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(jì)算時(shí)兩個(gè)大數(shù)相減會(huì)減少有效數(shù)字的位數(shù)，應(yīng)盡量避免兩個(gè)大數(shù)相減。為提高計(jì)算精度，經(jīng)實(shí)踐，推薦下列計(jì)算方法。

    3.1氣隙磁通密度

利用電磁場(chǎng)計(jì)果，可以求得電機(jī)氣隙磁通密度的分布情況，如圖49所示，設(shè)在定子鐵心和氣隙交界面上共有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，第k個(gè)節(jié)點(diǎn)與第k + 1個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的圓弧長(zhǎng)度為瓦，依次類推。由式（4-6 )，當(dāng)剖分足夠細(xì)時(shí)，可以認(rèn)為在第k段弧上的徑向氣隙磁密。式中A ，Al ―分別為第k個(gè)節(jié)點(diǎn)與第k + 1個(gè)節(jié)點(diǎn)處的磁矢位。節(jié)點(diǎn)k處的徑向磁密可通過節(jié)點(diǎn)k左、右兩條單元邊上徑向磁密的加權(quán)平均得到。

    對(duì)徑向氣隙磁密進(jìn)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(tái)樣機(jī)氣隙磁密及其基波的分布曲線。

3.2空載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)

空載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)可通過計(jì)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(shí)出現(xiàn)了兩個(gè)大數(shù)相減，要盡量避免．此處介紹一種計(jì)算簡(jiǎn)便、精度較高的方法―根據(jù)定子內(nèi)圓上節(jié)點(diǎn)磁矢位的傅里葉分解直接計(jì)算勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)。以一個(gè)周期內(nèi)定子內(nèi)表面上節(jié)點(diǎn)的磁位為縱坐標(biāo)進(jìn)行傅里葉分解，得到分布曲線A（幼式中z ―半周期的圓弧長(zhǎng)（每極）。由干兩點(diǎn)間磁矢位差的絕對(duì)值就是單位長(zhǎng)度內(nèi)兩點(diǎn)之間的磁通量所以上式第一個(gè)余弦項(xiàng)系數(shù)a代表電機(jī)單位長(zhǎng)度每極穿軸基波磁通的1 / 2．正弦項(xiàng)系數(shù)61代表電機(jī)單位長(zhǎng)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(fù)載倩況下交、直軸基波氣隙磁通和交、直軸勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)。

3.3電樞反應(yīng)電抗與負(fù)載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)

     水磁同步電機(jī)電樞反應(yīng)電抗X “和X，的計(jì)算方法與電勵(lì)磁電機(jī)不同，水磁體沒有電勵(lì)磁的“開路”和“短路”狀態(tài)，永磁體的勵(lì)磁作用是固定存在的，因而不考慮永磁體作用的計(jì)算方法顯然沒有實(shí)際意義。同時(shí)．電樞磁動(dòng)勢(shì)不同，電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)的飽和程度就不同，因而電樞反應(yīng)電抗也就不同。而且交、直軸磁路同時(shí)經(jīng)由定、轉(zhuǎn)

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(jù)水磁同步電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的實(shí)際分布狀態(tài)來(lái)求取。為此，需要用“負(fù)載法，，準(zhǔn)確計(jì)算永磁同步電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗。具體過程如下：

3.3.1額定負(fù)載場(chǎng)的計(jì)算

    對(duì)于電流已知的情況，電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算比較直觀，只要改變少角，即可計(jì)算電機(jī)的不同運(yùn)行狀態(tài)，但一般電機(jī)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(chǎng)以后才能得到?？梢韵燃僭O(shè)一個(gè)電流的幅值與p角，解場(chǎng)求得交、直軸電動(dòng)勢(shì)，然后根據(jù)圖4-11所示的水磁同步電機(jī)相量圖，通過相量運(yùn)算求得相應(yīng)電壓u，再求得電機(jī)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(yù)先給定的誤差，則需修改假定值，重新計(jì)算如此經(jīng)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(chǎng)路藕合法，直接解出額定負(fù)載場(chǎng)。

3.3.2電樞反應(yīng)電抗與負(fù)載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)

求出額定負(fù)載磁場(chǎng)之后，對(duì)定子內(nèi)圓表面節(jié)點(diǎn)磁位進(jìn)行諧波分析，得到基波的正弦項(xiàng)系數(shù)b和余弦項(xiàng)系數(shù)al，它們分別代表單位長(zhǎng)度內(nèi)d 、叼軸每極基波磁通的1 / 2 。額定負(fù)載時(shí)基波氣隙磁通么、，內(nèi)功率角硯和氣隙合成電動(dòng)勢(shì)E，可由下式求出：。