电源电压复杂不平衡条件下异步电机损耗特性研究

摘要

电压不平衡是电力系统中一种常见的电能质量偏差现象，主要由电网三相负荷分布不均造成，而异步电机作为系统中耗能最多的负荷，若运行在此条件下，将会产生诸如损耗增加、起动时间加长、温升严重及输出功率减小等不良影响。鉴于以上原因，本文使用复数电压不平衡度(Complex Voltage UnbalanceFactor-CVUF)定义，针对一台5.5kW鼠笼式异步电机，建立其多截面场-路耦合时步有限元损耗计算模型，对电源电压复杂不平衡条件下异步电机损耗特性及运行性能进行了系统研究，并对文中分析结论的正确性进行了实验验证。本文主要研究内容如下: 1.利用对称分量法及基尔霍夫电压定律计算并找出了三相不平衡电压幅值、相位与CVUF幅值、相角及正序电压三者之间的关系。 2.针对欠电压不平衡与过电压不平衡条件下异步电机内部磁密、电密变化特点及其对损耗影响进行了系统研究，并与电压平衡时进行了对比，揭示了电压不平衡引起定转子铜耗及铁耗变化的根本原因。 3.揭示了CVUF相角对异步电机定子电流、各项损耗及转矩性能的影响程度，并对各项损耗随电压不平衡度、正序电压及负载率的变化规律及原因进行了系统分析，最终对时步有限元法的正确性进行了实验验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电压不平衡度定义现状

1．2．2 电压不平衡对电动机性能影响研究现状

1．2．3 有待解决的问题

1．3 本课题的主要工作

第2章 复数电压不平衡度定义及不平衡电压计算

2．1 引言

2．2 复数电压不平衡度定义

2．3 不平衡电压计算

2．3．1 三相不平衡电压幅值与kv、θv、Up之间的关系

2．3．2 三相不平衡电压相位与kv、θv、Up之间的关系

2．3．3 计算与实测对比

2．4 本章小结

第3章 典型电压不平衡条件下异步电机损耗特性

3．1 引言

3．2 5．5kW异步电机有限元模型建立及典型参考单元选取

3．2．1 电机有限元模型建立

3．2．2 典型参考单元选取

3．3 时步有限元损耗计算软件介绍

3．4 时步有限元损耗计算

3．4．1 基于时步有限元的铜耗计算

3．4．2 基于时步有限元的铁耗计算

3．5 典型电压不平衡条件下异步电机损耗特性分析

3．5．1 定子铜耗

3．5．2 转子铜耗

3．5．3 铁耗及附加损耗

3．5．4 总损耗

3．6 本章小结

第4章 电压不平衡度、正序电压及负载率复杂组合情况下电动机损耗特性及运行性能

4．1 引言

4．2 电压不平衡时相角因素对电机运行性能影响研究

4．2．1 相角因素对定子三相电流影响

4．2．2 相角因素对各项损耗影响

4．2．3 相角因素对转矩性能影响

4．3 电压不平衡度、正序电压及负载率复杂组合情况下电机运行性能

4．3．1 定子最大相电流变化规律

4．3．2 定子铜耗变化规律

4．3．3 转子铜耗变化规律

4．3．4 基本铁耗变化规律

4．3．5 附加铁耗变化规律

4．3．6 总损耗变化规律

4．3．7 转矩性能影响

4．4 本章小结

第5章 实验验证

5．1 引言

5．2 实验结构框图

5．3 电压不平衡时异步电机运行理论

5．4 定子三相电流验证

5．5 损耗验证

5．6 正负序电流验证

5．7 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢