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(jù)磁場分析結(jié)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(yīng)盡量避免兩個大數(shù)相減。為提高計算精度，經(jīng)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(shè)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(dāng)剖分足夠細時，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(quán)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(jù)定子內(nèi)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(nèi)定子內(nèi)表面上節(jié)點的磁位為縱坐標(biāo)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(nèi)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(yīng)電抗與負載勵磁電動勢

     水磁同步電機電樞反應(yīng)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(nèi)磁場的飽和程度就不同，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)水磁同步電機內(nèi)部磁場的實際分布狀態(tài)來求取。為此，需要用“負載法，，準(zhǔn)確計算永磁同步電機的電樞反應(yīng)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。可以先假設(shè)一個電流的幅值與p角，解場求得交、直軸電動勢，然后根據(jù)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(yīng)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(yù)先給定的誤差，則需修改假定值，重新計算如此經(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路藕合法，直接解出額定負載場。

3.3.2電樞反應(yīng)電抗與負載勵磁電動勢

求出額定負載磁場之后，對定子內(nèi)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(nèi)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(nèi)功率角硯和氣隙合成電動勢E，可由下式求出：。