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变频电动机正弦时变场的有限元分析及优化设计

作　者: 曹君慈
导　师: 李伟力
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: 变频电动机有限元法气隙长度槽漏感
分类号: TM359
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 220次
引　用: 1次
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内容摘要

变频调速电动机系统具有高可靠性和高容错能力,具有高智能。随着国民经济的增长,电力电子技术的突飞猛进,在机床、冶金、电力、牵引、化工、纺织、供水、造纸、建材和农业等行业大量开始应用变频电动机,节能效果显著。本文首先建立变频电动机的数学模型,对逆变器供电时的谐波进行了分析。然后给出了电机电磁场的求解域、边界条件和假设条件。从待解的磁场边值问题出发,利用变分原理将问题转化为等价的变分问题,给出了正弦时变场单元分析过程和离散格式以及最终的总体合成方程。在电磁场的数值计算过程中,以定子端电压为约束条件,对定子负载电流进行了迭代计算,得到了工频下变频电动机稳态运行时的电流。然后对稳态时的电机性能进行了计算,把正弦电磁场计算结果与实测结果进行了对比,表明变频电动机稳态性能的计算结果满足工程实际的需要,证明了有限元法分析电机正弦时变场的可靠性。同时,分析不同气隙高度对电机性能的影响,提高电机的整体性能,得出与工厂实际相符合的结论,并计算了不同气隙下的7个转子槽的槽漏感,计算结果表明,各槽槽漏感并不相同。最后对变频电动机的转子槽形进行了优化设计,计算了优化后电机在不同气隙下的稳态性能和转子各槽槽漏感。与优化前电机相比,随着气隙的变化,稳态性能和各槽槽漏感变化趋势一致。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 国、内外研究现状  10-13
  1.3 课题所做的工作  13-14
第2章正弦电磁场的数值解法  14-32
  2.1 二维正弦时变场的微分方程  14-17
    2.1.1 时变电磁场的基本方程  14-15
    2.1.2 向量磁位方程  15-17
  2.2 正弦时变场的有限元分析  17-31
    2.2.1 时变电磁场的变分表述  18-21
    2.2.2 单元剖分插值  21-23
    2.2.3 单元分析  23-28
    2.2.4 总体合成  28-29
    2.2.5 第一类边界条件的处理  29-31
    2.2.6 求解总体方程  31
  2.3 本章小结  31-32
第3章变频电动机稳态性能分析  32-47
  3.1 引言  32
  3.2 基本计算方法  32-37
    3.2.1 变频电动机的等效数学模型  32-35
    3.2.2 电磁场计算  35-37
  3.3 有效磁导率和有效磁阻率的计算  37-39
    3.3.1 磁场强度为正弦波时  37-38
    3.3.2 磁感应强度为正弦波时  38-39
  3.4 稳态性能分析与转子槽参数的计算  39-46
    3.4.1 负载电流的确定  39-41
    3.4.2 稳态性能的分析  41-43
    3.4.3 气隙大小对电机性能的影响  43-44
    3.4.4 转子槽漏感的计算  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章变频电动机转子槽形优化下的有限元分析  47-54
  4.1 引言  47
  4.2 变频电动机转子槽形的优化设计  47-50
    4.2.1 转子导条电阻等效高度的计算  47-48
    4.2.2 确定转子最佳槽形尺寸的依据  48-50
  4.3 优化后变频电动机性能分析与转子槽参数计算  50-53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  58-59
致谢  59

变频电动机正弦时变场的有限元分析及优化设计

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