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变频感应电动机电磁场及温度场的计算与分析

作　者: 刘吉仿
导　师: 程树康；李伟力
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 感应电动机变频调速电磁场温度场有限元
分类号: TM343.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 234次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术,它的出现使频率变为可以充分利用的资源。笼型感应电动机是各种生产过程中应用最为广泛的能量转换装置,保证它们在变频条件下安全可靠的运行具有重要现实意义。因此,深入研究笼型感应电动机在不同频段下的工作情况对保障安全生产、提高生产效率都具有重要的指导意义。本文根据课题特点首先介绍了型号为Y160M1-8的普通笼型感应电动机实现变频调速的理论基础,对变频调速、所用变频器、SPWM技术以及调速方式做以简要分析;通过计算电动机在不同频率下的起动电流和起动转矩,分析了电动机在变频调速下的起动性能;再结合电机在不同频率下稳态运行的定转子阻抗、损耗、效率与功率因数以及机械特性的变化情况,详细分析了电动机在变频调速下的稳态性能。然后基于有限元法,在相应的假设条件下,建立了Y160M1-8笼型感应电动机的物理模型和求解域内的数学模型,利用内外双收敛法对笼型感应电动机恒转矩变频运行时进行电磁场数值计算,通过对定转子轭部、齿部不同位置磁密及气隙磁密变化情况的分析,总结出笼型感应电动机在恒转矩变频运行时的磁密变化趋势。最后介绍了温度场计算的传热学基础,分析了导热微分方程式及边界条件,结合实际工程计算说明了二维温度场的求解问题;通过建立变频调速笼型感应电动机的温度场模型及散热系数的确定,首次对变频调速感应电动机转子温度场进行有限元计算,得出了不同频率下转子温度场的变化情况,针对转子不同位置温度的计算值与实验值的比较,验证了计算方法的合理性与准确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9
  1.2 国内外的研究现状  9-14
    1.2.1 变频电机的研究现状  9-13
    1.2.2 温度场的研究现状  13-14
  1.3 本文所研究的内容  14-15
第2章变频调速感应电动机起动及稳态性能的计算与分析  15-36
  2.1 引言  15
  2.2 感应电动机变频调速的实现  15-22
    2.2.1 变频调速系统  15-16
    2.2.2 变频器  16-19
    2.2.3 正弦脉冲宽度调制  19-21
    2.2.4 调速方式  21-22
  2.3 变频调速感应电动机的起动性能分析  22-25
    2.3.1 起动电流和起动转矩  23-24
    2.3.2 电压补偿  24-25
  2.4 变频调速感应电动机的稳态性能分析  25-35
    2.4.1 定转子阻抗  25-27
    2.4.2 损耗计算  27-28
    2.4.3 效率与功率因数  28-29
    2.4.4 机械特性  29
    2.4.5 实例分析  29-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章变频调速感应电动机的电磁场计算与分析  36-50
  3.1 引言  36
  3.2 变频调速感应电动机电磁场计算的有限元模型  36-43
    3.2.1 等效电路  36-37
    3.2.2 基本假设条件和基本方程  37-38
    3.2.3 正弦时变场微分方程的求解  38-39
    3.2.4 有限元求解过程  39-43
  3.3 变频调速感应电动机电磁场分析  43-49
    3.3.1 气隙磁密的测量与分析  44-45
    3.3.2 定转子磁密分析  45-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章变频调速感应电动机转子温度场计算与分析  50-63
  4.1 引言  50
  4.2 温度场计算的传热学基础  50-55
    4.2.1 导热微分方程  50-51
    4.2.2 导热微分方程式的边界条件  51-53
    4.2.3 微分方程的离散  53-55
  4.3 变频调速感应电动机转子温度场计算模型  55-59
    4.3.1 基本假设和求解域模型  55-56
    4.3.2 边界条件与相关系数的确定  56-59
  4.4 转子温度场计算结果分析  59-62
  4.5 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

变频感应电动机电磁场及温度场的计算与分析

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