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农用三绕组单相电动机的试验研究

作 者: 肖雪耀
导 师: 岳大军
学 校: 湖南农业大学
专 业: 农业机械化
关键词: 三相感应电动机 裂相电容器 单相工作 试验研究 连接器
分类号: TM343
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


本文首先总结了三相定子绕组对称感应电动机接单相电源供电的研究历史与方法。城镇居民家庭和许多农村的供电电源都是单相交流电。伴随广大农村经济发展以及城乡家用电器的普及,由单相电源供电的小容量电动机被普遍应用。因为结构限制,容量较大的单相电源供电的电力拖动设备使用单相感应电动机不够经济。由于三相对称感应电动机的性能较稳定、拖动功率较大、效率较高、起动性能较好,因而研究和开发在单相电源上对称运行与至少近似对称运行的三相定子绕组对称感应电动机有很大的现实价值。三相定子绕组对称感应电动机接单相电源工作,公认的做法是连接合适的裂相电容器,必要时改变感应异步电动机内部定子绕组的接线型式,常常把这种三相定子绕组对称感应电动机称为三绕组单相电动机。已有文献对三绕组单相电动机提出了多种接线型式。实际应用中常用的接线型式有:通过将裂相电容器接于三相定子绕组为Δ接法的相应端子,使三相定子绕组对称感应电动机在单相电源作用下起动和工作的Δ形接法;有通过将裂相电容器接于三相定子绕组为Y接法的相应端子,使三相定子绕组对称感应电动机在单相电源作用下起动和工作的Y形接法;还有将三相定子绕组首末端拆开后,在定子绕组的相应端子连接必要的裂相电容器,使三相定子绕组对称感应电动机在单相电源作用下起动和工作的SemihexTM接法与Smith接法。过去人们对三绕组单相电动机的研究,基本上是依照三相定子绕组对称电动机的稳态等效电路,应用三相对称分量法来确定满足一定要求的裂相电容值,并分析三绕组单相电动机的稳态性能。而分析电动机暂态的文献较少见,尽管有人对三相对称定子绕组为△接法与Y接法通过连接一定的裂相电容器,应用相坐标系与暂态对称分量模型对三绕组单相电动机的起动性能进行了仿真研究。然而很少有人特别是用试验方法来研究SemihexTM接法三绕组单相电动机的起动过程与Smith接法三绕组单相电动机的起动过程,。几乎没人研究三绕组单相电动机的故障工作、调速工作、制动过程等暂态情况。三绕组交流异步电动机三相运行与单相运行都通用的连接器,更是未见有人研究的报道。本文应用三相对称分量法和三相定子绕组对称感应电动机的暂态数学模型,较深入研究了以上四种接法的三绕组单相电动机的暂态与稳态性能。研究内容为:推导出满足最小不平衡电压的三绕组单相电动机正常工作时的裂相电容值的运算公式;应用三相定子绕组的电压与电流关系,演绎电动机各定子绕组的端电压的制约关系,列出α-β静止坐标系下的电压方程,对起动过程和稳态工作进行了试验研究分析。通过试验检测了Smith接法三绕组单相电动机采用单个电容器起动的暂态性能,证明了对三绕组单相电动机所建立的数学模型是切实可行的。设计了Smith接法三绕组单相电动机的一种简单起动接线法,并与采用两个电容器起动的情况进行了对照分析。本文还推导出了上述四种接法的三绕组单相电动机当定子绕组断路与定子绕组短路故障状态下的定子绕组端电压的制约关系。应用试验法对其中经过上述研究已证明了综合性能较好的三种接法(△接法和SemihexTM接法以及Smith接法)的三绕组单相电动机出现定子绕组断路与定子绕组短路故障的工作情况进行了研究,从而证实了所设计的数学模型的正确性。最后还设计出了上述四种接法的三绕组单相电动机三相和单相运行都通用的连接器,其线路简单、设备少、投资小、操作方便。同时,将连接器所需电气设备的选择和使用注意事项进行了说明。本文应用试验研究法,对三绕组单相电动机的起动与故障工作的暂态过程进行了较深入的分析研究,推出了一些有理论价值和工程实用价值的结论,设计出了三相和单相运行的通用连接器。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-13
第1章 导论  13-16
  1.1 课题研究的目的和意义  13
  1.2 三相感应电动机接单相电源供电的研究历史和方法  13-14
  1.3 本课题主要研究内容  14-16
第2章 三绕组单相电动机起动过程和稳态工作的试验研究  16-42
  2.1 绪论  16
  2.2 三相电动机接单相电源工作时的数学模型  16-21
    2.2.1 三相电动机接单相电源时定子绕组端电压的制约关系  16-20
    2.2.2 α-β-o坐标系中三绕组单相电动机的状态方程  20-21
  2.3 裂相电容器容量值的确定  21-27
    2.3.1 △接法裂相电容值的确定  21-23
    2.3.2 Y接法裂相电容值的确定  23-24
    2.3.3 Semihex~(TM)接法裂相电容值的确定  24-26
    2.3.4 Smith接法裂相电容值的确定  26-27
  2.4 试验研究  27-40
    2.4.1 Y接法电动机起动过程和稳态的试验研究  28-31
    2.4.2 △接法电动机起动过程和稳态的试验研究  31-33
    2.4.3 Semihex~(TM)接法电动机起动过程和稳态的试验研究  33-35
    2.4.4 Smith接法电动机起动过程和稳态的试验研究  35-39
    2.4.5 四种接法电动机稳态工作性能的综合对比分析  39-40
  2.5 本章小结  40-42
第3章 三绕组单相电动机故障运行的试验研究  42-49
  3.1 绪论  42
  3.2 三绕组单相电动机故障工作的数学模型  42-44
    3.2.1 Y接法电机故障运行时的端电压约束条件  42
    3.2.2 △接法电动机故障运行时的端电压约束条件  42-43
    3.2.3 Semihex~(TM)接法电机故障运行时的端电压约束条件  43-44
    3.2.4 Smith接法电机故障运行时的端电压约束条件  44
  3.3 试验研究  44-48
    3.3.1 △接法电动机故障运行过程的试验研究  45-46
    3.3.2 Semihex~(TM)接法电动机故障运行过程的试验研究  46-47
    3.3.3 Smith接法电动机故障运行过程的试验研究  47-48
  3.4 本章小节  48-49
第4章 通用连接器的设计  49-54
  4.1 通用连接器接线图  49-51
    4.1.1 Y接法和△接法的通用连接器  49
    4.1.2 Semihex~(TM)的通用连接器  49-51
    4.1.3 Smith接法的通用连接器  51
  4.2 通用连接器器件的选择  51-53
    4.2.1 电源开关的选择  51-52
    4.2.2 接触器的选择  52-53
  4.3 裂相电容器的选择  53
    4.3.1 电容器类型的选择  53
    4.3.2 电容器额定电压的选择  53
    4.3.3 重要注意事项  53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-56
参考文献  56-58
致谢  58-59
作者简介  59-60

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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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