[发明专利]谐波对三相感应电机的运行状态影响的分析方法

说明书

本发明涉及运行状态分析的技术领域，更具体地，涉及谐波对三相感应电机的运行状态影响的分析方法。本发明以三相感应电机作为研究对象，利用有限元软件建立发电机二维电磁场模型，得出了以三相感应电机的效率η为因变量，以谐波含量U_HCi、气隙宽度δ、转矩变化相对值ΔT为自变量的拟合公式。可以更直观、精准的计算出电机效率，更适用于实际工业应用中。

技术领域

本发明涉及运行状态分析的技术领域，更具体地，涉及谐波对三相感应电机的运行状态影响的分析方法。

背景技术

据统计现在我国每年发电量中60％用于电机，而其中90％电量是感应电机消耗。三相异步电机被广泛应用于机床、水泵、鼓风机等农产耕作的机械上。随电力电子技术发展，电网的电压畸变、谐波等电能质量问题加剧，导致三相感应电机运行稳定性和效率下降。所以分析谐波对三相感应电机运行效率的影响，对于电能如何提升三相感应电机的效率、稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供谐波对三相感应电机的运行状态影响的分析方法，可提升三相感应电机的效率、稳定性。

本发明的技术方案是：谐波对三相感应电机的运行状态影响的分析方法，其中，包括以下步骤：

S1.建立三相感应电机电磁场和结构场强耦合模型；

S2.分析三相感应电机中的主要谐波成分，选择输入谐波电压；仿真三相感应电机的运行状态，获得所需指标数据；

S3.分析步骤S2得到的不同输入电源电压供电时电机转矩、功率特性，研究谐波对三相感应电机的运行状态的影响；

S4.对所得的数据进行数据处理拟合，得出相同输出容量下三相感应电机效率η与谐波种类i、谐波含量U_HCi、气隙宽度δ以及转矩变化ΔT的计算公式。

本发明是一种谐波对不同气隙宽度，具有相同输出容量的三相感应电机的运行状态影响的分析方法。对三相感应电机在含谐波的输入源时的电机转矩及功率变化进行了分析,提出在具有不同气隙宽度δ、相同输出容量p下电机效率η与谐波种类i、谐波含量U_HCi的计算方法。对于如何提升三相感应电机的效率、稳定性具有重要意义。

进一步的，所述的步骤S1中，具体为：

S11.以三相感应电机具体结构参数建立不同气隙宽度，具有相同输出功率的三相感应电机2D电磁有限元模型；

S12.以三相感应电机具体结构参数建立不同气隙宽度，具有相同输出功率的三相感应电机3D定子结构模型；

S13.设置三相感应电机材料参数，建立三相感应电机电磁场和结构场强耦合模型，进行电磁场与结构场耦合仿真分析。

进一步的，所述的步骤S2中，具体为：

S21.对三次谐波V＝3可得：

由此可得3次谐波合成磁动势为：

上式表明三相绕组的3次谐波合成磁动势为0，在对称三相电机中，3的倍数次谐波磁动势也有相同性质，则合成磁动势中夜不存在9、15次谐波；

S22.根据分析，影响三相感应电机的谐波主要为5，7，11次谐波；由此确定的输入电压为：