一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路及其性能计算方法技术

本发明专利技术公开了一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路及其性能计算方法，电机初始等效参数由初次级在静止状态下获得，适用于短初级直线感应电机。首先，在感应电机T型等效电路中增加一个用于表示纵向端部效应影响的并联阻感支路。然后，基于准一维电磁场理论得到并联阻感支路的阻抗值与其他支路参数的解析关系式。最后，结合初次级静止状态下获得的参数，提出计及纵向端部效应的电机性能计算方法。本发明专利技术基于准一维电磁场理论分析纵向端部效应对电机内各场量的影响，进而导出对集总参数的修正系数，提出了一种计及纵向端部效应的电机等效电路及性能计算方法。电机等效电路及性能计算方法。电机等效电路及性能计算方法。

【技术实现步骤摘要】
一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路及其性能计算方法


[0001]本专利技术涉及电机分析和测试领域，特别涉及一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路及其性能计算方法。

技术介绍

[0002]因无轮轨接触，震动小、舒适性较好，磁浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，噪音较低。由于磁浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。直线感应电机是中低速磁浮列车的核心动力，因此，获取计及纵向端部效应的直线感应电机参数直接关系到中低速磁浮列车运行的平顺性。现有的电机参数获取常用实验或基于模型的理论计算方法，以获得感应电机T型等效电路中的励磁电阻R
m
、励磁电抗X
m
、次级漏感X2、次级电阻R2参数，如图1所示，R1为初级绕组的电阻，X1为初级绕组的电抗，V1为电机的输入相电压，s为转差率。虽然电机初次级静止状态下通过特殊的测试方法可获得电机全部参数，但是上述方法获取的参数无法考虑电机在中高速时纵向端部效应的影响。

技术实现思路

[0003]未解决上述技术问题，本专利技术提供一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路及其性能计算方法，基于准一维电磁场理论分析纵向端部效应对电机内各场量的影响，进而导出对集总参数的修正系数。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路，初级绕组阻抗Z1连接三个并联支路，即纵向端部效应支路、励磁支路和次级支路；所述直线感应电机等效电路在励磁支路的左侧增加一个表示纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
从而形成纵向端部效应支路。
[0006]本专利技术还公开一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路的性能计算方法，包括：
[0007]未计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势为E1，计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势为E1′
，E1′
与E1的关系为：
[0008]E1′
＝E1(1
‑
k
e
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0009]其中，k
e
为纵向端部效应的修正系数；
[0010]次级支路和励磁支路的总阻抗Z
t
为：
[0011][0012]其中，Z
m
为励磁支路阻抗，Z2为次级支路阻抗；
[0013]由公式(1)得到考虑纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
与总阻抗Z
t
的关系为：
[0014][0015]基于准一维电磁场理论分析直线感应电机的纵向端部效应，得到修正系数k
e
为：
[0016][0017]其中：
[0018][0019][0020]τ
e
＝τ
p
(1
‑
s)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0021][0022][0023]在公式(4)
‑
(9)中，k
w1
为初级绕组的基波绕组因数；t
c
为线圈距；τ
p
为极距；m1为初级绕组的相数；p为电机的极对数；q为初级绕组的每极每相槽数；g
t
为电磁气隙；k
C
为卡氏系数；ω1为电角速度；v2为电机速度；μ0为真空磁导率；σ为次级导电板电导率；d2为次级导电板厚度；exp[]为自然常数e为底的指数函数；sinh()为双曲正弦函数；δ为中间变量，其计算方法为：
[0024][0025]其中：
[0026][0027]在公式(11)中，v
s
为电机的同步速度；
[0028]所述直线感应电机等效电路中，因纵向端部效应带来的功率损耗ΔP
e
为：
[0029][0030]其中，Re[]为取复数的实部函数；
[0031]传递到二次侧的电磁功率P
elm
为：
[0032][0033]功率因数cosφ为：
[0034][0035]电磁推力F
x
为：
[0036][0037]有益效果：
[0038]针对初次级静止状态下获取的电机参数无法计及纵向端部效应影响的问题，本专利技术基于准一维电磁场理论分析纵向端部效应对电机内各场量的影响，进而导出对集总参数的修正系数，提出了一种计及纵向端部效应的电机等效电路及性能计算方法。
附图说明
[0039]图1为感应电机T型等效电路图；
[0040]图2为本专利技术的计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路图。
具体实施方式
[0041]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0042]如图2所示，本专利技术的一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路包括初级绕组阻抗Z1，其连接三个并联支路，即纵向端部效应支路、励磁支路和次级支路。纵向端部效应支路的阻抗为Z
e
，励磁支路的阻抗为Z
m
，次级支路的阻抗为Z2。
[0043]首先，由于纵向端部效应的影响，未计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势E1减小到计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势E1′
，图1中的等效电路变为图2中计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路，相对于图1，图2中的直线感应电机等效电路在励磁支路的左侧增加了一个表示纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
，即形成纵向端部效应支路，E1′
与E1的关系为：
[0044]E1′
＝E1(1
‑
k
e
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0045]其中，k
e
为纵向端部效应的修正系数，后文进行详细推导。
[0046]次级支路和励磁支路的总阻抗Z
t
为：
[0047][0048]其中，Z
m
为励磁支路阻抗，Z2为次级支路阻抗；
[0049]由公式(1)可得，考虑纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
与总阻抗Z
t
的关系为：
[0050][0051]基于准一维电磁场理论分析直线感应电机的纵向端部效应，可得到修正系数k
e
为：
[0052][0053]其中：
[0054][0055][0056]τ
e
＝τ
p
(1
‑
s)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0057][0058][0059本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路，其特征在于：初级绕组阻抗Z1连接三个并联支路，即纵向端部效应支路、励磁支路和次级支路；所述直线感应电机等效电路在励磁支路的左侧增加一个表示纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
从而形成纵向端部效应支路。2.根据权利要求1所述的一种计及纵向端部效应的直线感应电机等效电路的性能计算方法，其特征在于，包括：未计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势为E1，计及纵向端部效应的等效电路的初级绕组的感应电动势为E
′1，E
′1与E1的关系为：E
′1＝E1(1
‑
k
e
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，k
e
为纵向端部效应的修正系数；次级支路和励磁支路的总阻抗Z
t
为：其中，Z
m
为励磁支路阻抗，Z2为次级支路阻抗；由公式(1)得到考虑纵向端部效应导致感应电动势下降的阻抗Z
e
与总阻抗Z
t
的关系为：基于准一维电磁场理论分析直线感应电机的纵向端部效应，得到修正系数k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾迪晖，王珂，葛琼璇，赵鲁，张波，杨培，朱进权，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：