新型三相雙值電容式異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行機(jī)理及其電磁設(shè)計(jì)研究.pdf

1、能源的有效利用是全球共同關(guān)注的戰(zhàn)略問(wèn)題。統(tǒng)計(jì)表明，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，電動(dòng)機(jī)所消耗的電能占工業(yè)用電能的比重均超過(guò)60％，從而電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為學(xué)術(shù)與工程界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。在此背景下，本文基于三相雙值電容式異步電動(dòng)機(jī)高效節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，及其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景，對(duì)其進(jìn)行了全方位的理論分析、數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)研究相結(jié)合的系統(tǒng)深入的研究。
　　 通過(guò)對(duì)三相雙值電容式異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)的深入分析，探討了該新型異步電動(dòng)機(jī)在高功率因數(shù)和低

2、雜散損耗方面的優(yōu)越性能。并進(jìn)而基于工程分析，得出了對(duì)其關(guān)鍵特性參數(shù)——工作電容取值的技術(shù)判據(jù)。
　　 構(gòu)建了研究電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能的場(chǎng)一路系統(tǒng)耦合的數(shù)值分析方法。聚焦于高復(fù)雜度的該新型電機(jī)的有限元模型，分別利用直接和間接耦合法進(jìn)行了瞬態(tài)和時(shí)諧有限元分析，其初樣和中試樣機(jī)的仿真分析結(jié)果由實(shí)測(cè)研究得到印證。
　　 基于三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的基本理論，導(dǎo)出了該新型電機(jī)的等值電路模型及其相關(guān)性能方程。由此參照常規(guī)異步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)

3、計(jì)計(jì)算方案，本文編制完成了該新型異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)程序可供工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。
　　 對(duì)該新型異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討。本文為提高粒子群優(yōu)化算法全局尋優(yōu)能力，提出了了一種改進(jìn)的粒子群優(yōu)化新算法。以樣機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計(jì)為典型示例，通過(guò)調(diào)節(jié)定子槽形結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)而應(yīng)用本文提出的由改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法與單純形法分別和等值電路模型的解析方法與電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法相結(jié)合組成的混合優(yōu)化策略，高效、高精度地獲得了預(yù)期的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計(jì)成

4、果。
　　 本研究課題的試驗(yàn)研究包括：750W初樣的運(yùn)行性能；5.5kW樣機(jī)的調(diào)速性能；22kW和30kW中試樣機(jī)的型式試驗(yàn)及其配套應(yīng)用于抽油機(jī)裝置中的高效節(jié)能研究。從而，不僅以豐富的實(shí)測(cè)研究成果證實(shí)了本文理論分析研究工作，而且展示了該新型異步電動(dòng)機(jī)的工程實(shí)用價(jià)值及其廣泛應(yīng)用的前景。
　　 本文在理論分析、仿真和實(shí)測(cè)相互印證、對(duì)比研究的基礎(chǔ)上，證明三相雙值電容式異步電動(dòng)機(jī)是一種既能理想地提高功率因數(shù)，又能有效地削弱諧波磁