[发明专利]一种感应电动机动态过程分析方法

权利要求书

1.一种感应电动机动态过程分析方法，其特征在于：包括如下步骤：确定感应电动机机械转矩的表达式；基于感应电动机转子运动方程和功率方程，推导出感应电动机动态过程中转差率关于频率、电压以及时间的关系表达式；确定转差率表达式中的常数取值；得到感应电动机动态过程中有功功率和无功功率随时间变化的趋势；

基于感应电动机转子运动方程和功率方程，推导出感应电动机动态过程中转差率的具体过程为：采用一阶的机械暂态模型，通过T形等值电路得到有功功率、无功功率与转差率、频率及电压的关系，简化如下：

a励磁回路电抗x_μ远大于定子电抗x_sσ，即x_μ＞＞x_sσ，

b忽略定子和励磁回路电阻；

(1)通过上述等值电路图以及简化条件，将T形等值电路图简化为Γ形等效电路图利用Γ形等效电路图得到在外加电源频率恒定的情况下，

感应电动机的有功功率为：

转子运动方程为：

其中T_M＝T_M0+β₀(ω_r-ω_r0)，ω_r＝(1-S)ω_sω_r0＝(1-S)ω_s0，

x1＝x_rσ+x_sσ＝ω_sL₁，ω_s＝2πf_sω_s0＝2πf_s0，

其中S为感应电动机转差率，P为有功功率，R_r为转子电阻，x_rσ为转子电抗，x_sσ为定子电抗，L₁为定子电感和转子电感之和，U为电压，I为回路电流，ω_s为定子侧角频率，ω_s0为初始定子侧角频率，f_s0为初始运行频率，ω_r为转子侧角频率，f_s为频率，Ω_s为定子侧机械角度，p为极对数，T_M0为初始稳态机械转矩，ω_r0为初始稳态转子角频率，β₀为转矩系数，T_j为转子惯性时间常数；

(2)计算感应电动机转差率

其中R_r＞＞x₁S，对步骤(1)中的稳定运行条件式联立得到关于转差率的微分方程：

令

解微分方程，得到关于感应电动机转子侧角频率ω_r的表达式为：

ω_r＝Ce^-at+b/a

进一步得到转差率S的表达式，

β₀＝0时

β₀≠0时

式中，α₁、α₂为衰减时间常数，β₀＝0时C为C₁，β₀≠0时C为C₂，C₁和C₂均为常数。

2.根据权利要求1所述的感应电动机动态过程分析方法，其特征在于：所述电动机机械转矩T_M的表达式为：T_M＝T_M0+β₀(ω_r-ω_r0)，其中ω_r为转子侧角频率；T_M0为初始稳态机械转矩；ω_r0为初始稳态转子角频率；β₀为转矩系数。

3.根据权利要求1所述的感应电动机动态过程分析方法，其特征在于：所述常数C₁和C₂的数值确定方法如下：

β₀＝0时，

β₀≠0时，

4.根据权利要求1所述的感应电动机动态过程分析方法，其特征在于：所述感应电动机的有功功率和无功功率为：

①有功功率P

②无功功率Q

式中，Q_s为定子和转子回路共同吸收的无功功率；Q_μ为励磁回路吸收的无功功率；L_μ为励磁回路的电感，其中i＝1时表示恒转矩负载特性；i＝2时表示变转矩负载特性。