一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法技术

本发明专利技术涉及一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，步骤一：根据T型等效电路及对称分量法，建立能效仿真模型；步骤二：在同一负载条件下，获取异步电动机受三相电压不平衡干扰的能效数据；步骤三：将数据代入能效模型进行仿真计算，对能效的仿真值与实测值进行误差分析，并修正理论的能效仿真模型；步骤四：重新进行仿真计算，并对仿真数据进行基于最小二乘的曲线拟合，得到额定转速下，异步电动机能效与三相电压不平衡度的函数关系。通过本评估方法能够准确根据三相不平衡度得到电动机的能效，从而知道电动机的能效情况，工作人员能够据此及时知道电动机的损耗，针对性地解决配电网中三相电压不平衡造成的损耗问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法
本专利技术涉及电动机能效评估领域，更具体地，涉及一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法。
技术介绍
三相异步电动机在电网总负荷的占比超60％，其将电能转化为机械能的能效直接影响着电网损耗。社会的发展使得电力用户中大量的单相负载投入使用，给配电网带来较为严重的三相电压不平衡问题。异步电动机输入端的三相电压不平衡能在气隙中产生负序磁场，感应出较大的负序电流，对转子旋转起制动作用的同时造成机械振动。深入分析三相电压不平衡对异步电动机能效的影响，能够有针对性地解决配电网中三相电压不平衡造成的损耗问题。申请号为201610383169.9的专利公布文件公开了一种考虑负荷特性的居民配电台区三相不平衡潮流计算方法，但是这个方法只考虑了得电力用户中大量的单相负载产生的三相不平衡对配电网的影响，而没有深入考虑电动机在三相不平衡下对配电网的影响，无法得知电动机能效，导致不能更针对性地解决配电网中三相电压不平衡造成的损耗问题。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术中无法评估在三相电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，包括以下的步骤：/n步骤一：根据T型等效电路及对称分量法，建立三相电压不平衡下异步电动机的能效仿真模型；/n步骤二：在同一负载条件下，获取异步电动机受三相电压不平衡干扰的能效数据；/n步骤三：将步骤二中的数据代入能效模型进行仿真计算，对能效的仿真值与实测值进行误差分析，并修正理论的能效仿真模型；/n步骤四：重新进行仿真计算，并对仿真数据进行基于最小二乘的曲线拟合，得到额定转速下，异步电动机能效与三相电压不平衡度的函数关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，包括以下的步骤：
步骤一：根据T型等效电路及对称分量法，建立三相电压不平衡下异步电动机的能效仿真模型；
步骤二：在同一负载条件下，获取异步电动机受三相电压不平衡干扰的能效数据；
步骤三：将步骤二中的数据代入能效模型进行仿真计算，对能效的仿真值与实测值进行误差分析，并修正理论的能效仿真模型；
步骤四：重新进行仿真计算，并对仿真数据进行基于最小二乘的曲线拟合，得到额定转速下，异步电动机能效与三相电压不平衡度的函数关系。


2.根据权利要求1所述的一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，T型等效电路包括定子侧串联的电阻r1和电抗x1、串联的励磁电阻rm和励磁电抗xm、串联的频率归算后的转子电阻r2′/s和电抗x2′；所述电抗x1、励磁电阻rm、、转子电阻r2′/s连接于同一点，所述励磁电抗xm与所述电抗x2′的输出端连接。


3.根据权利要求2所述的一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，根据对称分量法将T型等效电路划分为正序T型等效电路和负序T型等效电路，其中负序T型等效电路的转子电阻为r2′/(2-s)。


4.根据权利要求3所述的一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，能效仿真模型的构建步骤具体为：
S1.1：计算正序T型等效电路和负序T型等效电路的功率后互相叠加，计算正序T型等效电路和负序T型等效电路的转差率，具体公式为：






其中，S+为正序T型等效电路的转差率；S-为负序T型等效电路的转差率；n1为同步转速；n为转子转速；
计算定子端正电压、负电压U1+、U1-与三相电压的关系，具体为：






其中，a＝ej120°；分别为a、b、c三相的相电压向量。
S1.2：采用复数电压不平衡度衡量三相不平衡的程度：



其中，ε、θv分别为复数电压不平衡度的幅值、相角；
S1.3：以能效η是电动机关键的性能指标，该性能指标与与功率损耗ΔP的关系为：



P1＝U1+I1+cosθ1++U1-I1-cosθ1-
其中，P1、P2分别为异步电动机的输入、输出功率；I1+、I1-分别为定子正、负序电流；θ1+为正序T型等效电路定子的电压、电流的相角差；θ1-为负序定子T型等效电路的电压、电流的相角差。


5.根据权利要求4所述的一种三相电压不平衡下异步电动机的能效评估方法，其特征在于，在步骤S1.3中，电动机的功率损耗的计算如下：
S1.3.1：计算铜耗；根据焦耳-楞次定律，三相异步电动机的定子铜耗PCu1可由下式计算：



其中，I1+、I1-分别为定子正、负序电流；r1为定子电阻；PCu1+、PCu1-分别为正、负序定子铜耗。
S1.3.2:三相不平衡时，转子内部产生接近两倍频磁密，集肤效应加剧，正序T型等效电路、负序T型等效电路及总转子铜耗PCu2为：



其中，Kr为集肤效应系数；I2+、I2-分别为转子正、负序电流；r2为转子电阻；PCu2+、PCu2-分别为正、负序转子铜耗。
Kr为集肤效应系数具体为：






f2＝(2-s)·f1
式中，h、μ、ρ分别为转子导体高度、磁导率、材料电导率；f1、f2分别为定子、转子的电流频率。
S1.3.3：计算铁耗；不含谐波电流时，可通过T型等效电路中的励磁支路计算正序T型等效电路、负序T型等效电路及总定子铁耗PFe1，公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：武建平，陈子辉，吴智影，刘勇浩，李辰盟，杨玺，刘贺，王硕君，麦荣焕，叶伟玲，何兴华，殷江，汤铭华，陈劲，万志强，周锟，倪惠浩，陈积会，许巧云，廖浩泉，刘恒，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司江门供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44