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异步电机高温性能的分析与计算

作　者: 石生磊
导　师: 白山; 王通
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 高温 异步电机 性能分析与计算 优化设计
分类号: TM343
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


异步电机是工业生产中广泛使用的动力设备。随着技术的发展，油田与核电等领域的特殊工作环境，对异步电机的高温性能提出了更高要求。温度的升高使得材料的各项性能发生改变，而材料性能的改变对异步电机电机的工作性能具有较大影响，也对电机的设计提出了更高的标准和要求。本文综合材料学科相关论文与资料，分析了电机各个组成材料在高温环境下的导电与导磁性能，根据电机学与电机设计中异步电机的基础理论与性能计算方法，利用MATLAB与SIMULINK软件编写了异步电机高温性能的计算分析程序并建立了SPWM变频调速系统，分析了定转子导电材料的电阻随温度变化对异步电机稳定运行性能、起动性能与变频调速性能的影响，同时分析了异步电机的各项电磁参数随温度的变化关系，进而得出了影响异步电机高温性能的主要电磁参数，找到了影响异步电机高温性能的主要因素。根据异步电机高温性能的计算分析与电机各部分材料的高温性能，本文给出了高温异步电机材料优化选择的建议，找到了提高异步电机高温性能的优化设计方法，并据此设计了一台高温异步电动机，利用ANSOFT/RMxprt、MAXWELL软件以及自行编写的异步电机高温性能计算程序，分析了该电机在常温下的性能参数、磁场分布情况以及高温性能。通过异步电机高温性能的计算分析，结合材料的高温性能，可以得出以下结论：1)在未达到磁性材料的居里温度之前，磁性材料的各项电磁参数的变化对异步电机的高温性能影响不大；2)定转子电阻材料的电阻率随温度升高而增大是影响异步电机高温性能的主要因素；3)定转子电阻随温度升高而增大，使得电机的满载电势下降，电机磁路的饱和程度下降，进而影响电机的性能；4)温度的升高使得异步电机起动转矩与启动电流减小，起动过程延长，但对异步电机的变频调速性能与低频工作性能影响不大；5)适当提高异步电机额定电压的优化设计方法可以有效的提高异步电机的高温性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 课题的背景、目的和意义  10-12
    1.1.1 课题的背景  10-11
    1.1.2 课题的目的  11-12
    1.1.3 课题的意义  12
  1.2 高温电机国内外研究现状  12-16
    1.2.1 高温电机的研究现状  12-13
    1.2.2 高温电机的机械结构优化研究  13-14
    1.2.3 高温电机绝缘研究  14-16
  1.3 金属导体材料的研究现状  16-18
  1.4 磁性材料的研究现状  18-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-21
第二章 电机材料的高温特性与参数确定  21-34
  2.1 金属导电材料的高温特性  21-25
    2.1.1 铜、铝的高温特性  21-23
    2.1.2 铜合金材料的高温特性  23-24
    2.1.3 电机绕组材料的高温性能分析  24-25
  2.2 磁性材料的高温特性  25-30
    2.2.1 磁性材料的居里温度  25-27
    2.2.2 电机导磁材料的高温特性  27-30
  2.3 异步电机基本原理与参数确定  30-34
    2.3.1 异步电机的基本原理与分析方法  30-31
    2.3.2 异步电机主要参数的确定  31-34
第三章 异步电机高温性能计算  34-51
  3.1 电阻温度变化对高温性能的影响  34-43
    3.1.1 电机高温参数的确定  34-36
    3.1.2 异步电机高温性能计算程序  36-37
    3.1.3 仿真结果与分析  37-43
  3.2 额定电压对高温性能的影响  43
    3.2.1 模型参数的修改  43
    3.2.2 仿真结果与分析  43
  3.3 磁性材料温度变化对电机性能的影响  43-46
  3.4 高温起动性能与变频调速性能仿真  46-48
    3.4.1 SPWM 变频调速基本原理  46-47
    3.4.2 动态仿真系统的建立  47-48
    3.4.3 仿真结果与分析  48
  3.5 本章小结  48-51
第四章 高温异步电机设计  51-60
  4.1 电磁计算  51-57
    4.1.1 电磁设计方案  51-52
    4.1.2 设计方案的电磁场仿真  52-56
    4.1.3 高温性能对比分析  56-57
  4.2 材料选择优化  57-59
  4.3 绝缘与加工工艺优化  59-60
第五章 总结  60-61
参考文献  61-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 异步电机
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