文档介绍：华北电力学院学报 JOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTEOFELECTRICPOWER 1991 d_q轴励磁的同步电机气隙磁场与电枢反应电抗的计算林宪枢(华北电力学院北京研究生部) 摘要本文舟绍d-q轴励磁的同步电机气隙磁场与电报反应电抗的计算方穗。将电机一对极的磁路分成若干条小磁路,计算小磁路的磁化曲线。再按电机的磁势分布曲线,计算每条小磁路上的气隙磁密。然后用富里哀级数分解的方法,计算气骧的谐波磁密与磁通,进而得d、口轴的电枢反应电抗。考虑了隐扳与凸扳电机磁路的不同,也考虑铁心饱和的影响,它可以计算电机空载与负载下的气辣磁场与电枢反应电抗。关键词:d一口轴励麟的同步电机,凸极与聪极,饱和,气隙磁扬,电枢反应电抗中图分类号 引言通常的同步电机,只有d轴励磁绕组。若在口轴增设励磁绕组,即所 d—q轴威磁的同步电机,虽然在制造、维护与控制等方面都要比通常的同步电机复杂,但它能改善运行性能,对电力系统有利。近来,很多人对它进行研究liP2]r有的国家已经制造出这样型式的同步电机。它的性能与气隙磁场以及电枢反应电抗紧密相关,而电机铁心的饱和,要影响气豫磁场与电枢反应电抗。当然,凸极式转子与隐极式转子也要影响它们的。本文介绍考虑了这些影响后气隙磁场与电枢反应电抗的计算。 1隐极式同步电机气隙磁场的计算首先介绍空载时气隙磁场的计算。我们知道,若略去转子齿槽影响,d轴励磁磁势(即通常同步电机的励磁磁势)分布曲线成梯形状,如图1的曲线1所示。在放励磁绕组处,构成梯形的斜边,大齿处,构成梯形的上底,下底即一个极距的长度。对于d—目率立-~1990年儿月24日驻到。●●维普资讯 ● l dIq轴励磁的同步电机气馥磁场与电枢反应电抗的计算 37 轴励磁的同步电机,则在通常同步电机的转子大齿处开槽,放置口轴励磁. 绕组。因而口轴励磁磁势也成梯形分一布,如图1的曲线2,它与d轴励磁磁势的梯形相隔半个极距或詈。d口轴励磁磁势的幅值分别为 Ffd=l fd1 F =fqW J ?式中 ffq为d、口轴励磁电流, 驴驴{2: 图1隐极同步电机的励磁磁势分布 wfd’w±为d、口轴励磁绕组每极匝数总的励磁磁势为这两个磁势叠加,即曲线3,它可用下式表示(仅列一个极距范国内)。 0≤-Fj, 1 。≤一,} ≤一詈(口, J (2) 式中口为气隙中任一点的电角。,*与口的坐标见图1。口·=鲁·詈,为转子d轴威磁绕组槽数, 为d轴励磁绕组的虚槽数。现将图2所示的一对极磁路,分为n条小磁路。”为偶数,它应与定子每极槽数相接近。左右两半磁路对称,各有n/2条小磁路每条小磁路中心线经过气隙处的电角分图2隐扳同步电机磁路维普资讯 38 华北电力学院学报别为口、、?、。将这些口代入式(2),便可得出作用于这些小磁路上的每极总l励磁磁势。每极总劢磁磁势等于以下五段磁压降之和气隙; FB=Bo 定子齿定子轭转子齿转子轭 FzI=Hzlhz1 FaI=Ha1zBl/2 Fz2=Hz2hz2 Fa2=HaiIa2/2 (3) 式中B8为口处的气隙磁密,0为气隙长度, 为卡特系数, 为空气的导磁系数, Hz矾。、Hz、Ha。分别为定子齿、定子轭、转子齿、转子轭的磁场强度| z“hz:分另『J为定子齿高与转子齿高, l z:分别为定子轭与转子轭的平均长度。显然,对于每条小磁路,d、hz、Rzz都是等长的,因而磁化曲线B=,(+Fzt 十Fz±)是同样的。而每条小磁路的zmz。是不同的,即口8=,(F自t十F)是不同的。图3右半部示出了磁化曲线B6=f(+Fz一十Fz),它只有一根,左半部示出了磁化蓝线B8:f(F自。+Fa2),它共有n/2根。图2的左右两半的小磁路是对称的,因而图3 中的磁化曲线1至n/2,分别对应于图2中的1,2,?,hi2以及n、”一,?,n/2 +1的小磁路。图8右半部磁化曲线与左半部第z根磁化曲线间的水平距离,就是作用在第条小磁路上的总磁压降+ +F。+F:+Ft‰将第f条小磁路处的口代入式(2),得总励磁磁势,m总励磁磁势应等于总磁压降,于是在上述两根磁化曲线间找出水平距离等于f的水平线,该水平线与纵坐标的交点便是ai处的气隙磁密BⅢ,如图 8所示。用同样方法得n点的气隙磁密BI B、?、口。由于电机气隙磁场的分布满足(cO=一+),当用富里哀级数分解时,则只包含奇次谐波分量。根据一对极下等距离的个点上的气隙磁密,应用富里哀级数分解,并将定积分近似地用小矩形相加表示,当坐标如图1所示时,d、口轴的气隙磁密谐捩的波幅为 V=1,3,5,?气隙磁密谐波的波幅为谐波波幅与d轴夹角为气隙磁通谐波为 B=~/司五 0=iS-(BI√Ba4) (5) (6) ●■㈨一∑∑ 2一扎 2一= I】扣维普资讯 ●●!! 皇堕