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三相异步电动机参数的确定

作者:佚名     文章来源:不详    更新时间:2006年05月18日     
内容预览
三相异步电动机参数的确定

扬州大学信息工程学院(江苏省扬州市,225009)    张建华  杨鹏


    摘  要:本文介绍一种在三相异步电动机参数测定试验的基础上,利用三相异步电动机的额定数据将其参数进行分离的方法。该方法与近似的方法相比较,参数具有较高精度。
    关键词:三相异步电动机  测试  参数


1引言
    在三相异步电动机的理论分析中,电动机的参数是十分重要的物理量。在电机学中利用电动机的参数构成等值电路,以此为基础对三相异步电动机的各种运行特性进行分析。在三相异步电动机的仿真分析中,数学模型也涉及到三相异步电动机的参数。
    三相异步电动机的参数包括三相异步电动机定子电阻、漏电抗,转子电阻、漏电抗及励磁阻抗。这些参数的确定,可以利用电机设计制造时的技术数据进行理论计算,也可以通过试验的方法确定。但前者,不仅计算复杂,而且与实际存在较大的误差;后者,虽然方法简单,但无法将各参数进行分离,为此常采用估算的方法来分离参数,与实际情况也存在较大的误差。若电动机参数的理论值与实际值差异较大,则理论分析将与实际运行不相符。本文介绍一种在实验方法的基础上,根据三相异步电动机的等值电路,利用三相异步电动机的额定数据,运用计算机算法,将参数精确地进行分离的方法。
2三相异步电动机的参数测定试验
    三相异步电动机的参数测定试验,是通过短路(堵转)试验和空载试验来进行的。在短路试验中主要是确定短路参数,在空载试验中主要是确定励磁参数。
2.1短路(堵转)试验
    图1是在三相异步电动机短路时的等值电路。

三相异步电动机参数的确定

    因短路试验时电压低,铁损耗可以忽略,又因为三相异步电动机参数的确定,故图1中的励磁支路视为开路。由于试验时,转速n=0,机械损耗pm=0,定子全部的输入功率P1K都损耗在定、转子的电阻上,即
三相异步电动机参数的确定
    根据短路试验测得的数据U1K、I1K、P1K,可以算出短路阻抗ZK、短路电阻rK和短路电抗xK。即
三相异步电动机参数的确定
2.2空载试验
    在三相异步电动机的空载试验中,由于电动机处于空载状态,转子电流很小,转子的铜损耗可以忽略不计。若杂散损耗忽略,则此时定子的输入功率P0消耗在定子铜损耗三相异步电动机参数的确定、铁损耗PFe、机械损耗Pm中,即
三相异步电动机参数的确定
    设定子加额定电压时,根据空载试验测得的数据空载电流I0和空载输入功率P0,可以算出
三相异步电动机参数的确定
    电动机空载时,转差率S≈0,由等值电路可知
三相异步电动机参数的确定
    式(5)、(6)、(12)、(13)是三相异步电动机参数分离的依据。
3三相异步电动机参数的分离

3.1参数分离原理

    由上述三相异步电动机的参数测定试验的计算数据可知,参数测定试验只能确定定子漏电抗x1、转子漏电抗三相异步电动机参数的确定及励磁电抗xm的关系。因而一些教材中认为这些参数无法通过测定试验将参数分开。在一些教材中为了将这些参数分离,通常采用近似的方法。对大、中型异步电动机,取三相异步电动机参数的确定对于100kW以下小型异步电动
三相异步电动机参数的确定
    本文在三相异步电动机的参数确定试验的基础上,依据式(5)、(6)、(12)、(13)将三相异步电动机等值电路转换为如图2所示的形式。

三相异步电动机参数的确定

    利用三相异步电动机的额定数据,借助计算机编程将参数进行分离。在加额定电压的条件下,改变定子漏电抗x1,根据图2所示的等值电路计算定子电流I1,并与额定电流相比较。直到I1与IN相等。此时的值即为定子漏电抗。由上述关系式,可求得定、转子的漏电抗及励磁电抗。
3.2参数分离计算机算法
    由于在三相异步电动机的参数分离中,涉及到大量的复数运算,因此在本文中选用MATLAB语言进行编程。与C、C++、FORTRAN等语言相比,MATLAB语言不但在数学语言的表达上与解释方面表现出人机交互的高度一致,而且具有高质量、高可靠的数值计算能力,特别是复数运算、基于向量、矩阵和数组的处理能力3。基于MATLAB语言的计算机算法的流程图如图3所示。

 三相异步电动机参数的确定

3.3算例及分析
    本文以一台三相四极异步电动机为例,对其参数进行分离。
    该电动机额定数据为:
三相异步电动机参数的确定
    短路试验的数据为:
三相异步电动机参数的确定
    通过利用三相异步电动机的额定数据对其参数进行分离的方法,所得到的参数是唯一确定的。在分离过程中未作近似,因而分离得到的参数应是较精确的。将分离得到的参数x1三相异步电动机参数的确定的值与估算方法得到的参数相比较,显然不满足x1=三相异步电动机参数的确定。与取三相异步电动机参数的确定=0.67xK的值比较接近(对分离得到的参数三相异步电动机参数的确定=0.63xK),由所选择的异步电动机的数据可知该电动机数据恰好满足取三相异步电动机参数的确定=0.67xK的条件。由此可见,本文的方法是正确的。
三相异步电动机参数的确定
的参数相比较,其相对误差分别为10.93%、6.43%、0.4%。这说明用估算的方法,特别是对定、转子的漏电抗将会产生很大的误差。
4小结
    在三相异步电动机的参数测定试验中,利用该方法在不需要增加额外的测试内容的情况下,能够将三相异步电动机的参数进行分离。这对于准确测定三相异步电动机的参数具有特别重要的意义。

参考文献

1李发海.陈汤铭.电机学(第二版).科学出版社,1991,474~476.
2顾绳谷.电机及拖动基础(上册)(第二版).机械工业出版社,1998,151~154.
3范影乐.MATLAB仿真应用详解.人民邮电出版社,2001,19~67.

中小型电机

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