同步電機電樞反應磁場數(shù)值計算畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 22:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 了隨軸同轉的轉子磁勢 (稱為機械旋轉磁勢)外，又多了一個電樞旋轉磁勢(稱為電氣旋轉磁勢) 。參看異步電機篇的介紹，不難證明這兩個旋轉磁勢的轉速均為同步速，而且轉向一致，二者在空間處于相對靜止狀態(tài)，可以用矢量加法將其合成為一個合成磁勢 。氣隙磁場可以看成是由合成磁勢在電機的氣隙中建立起來的磁場。 也是以同步轉速旋轉的旋轉磁場。 可見同步發(fā)電機負載以后，電機內(nèi)部的磁勢和磁場將發(fā)生顯著變化，這一變化主要由電樞磁勢的出現(xiàn)所致。 圖21負載后電機中的旋轉磁勢電樞反應： 電樞反應，是指轉子旋轉后，由于轉子繞組（導條）內(nèi)有電流，也會形成磁場；轉子的旋轉磁場也會切割磁力線，從而在定子繞組上形成電勢。電樞反應就是指這個電勢所造成的影響。電樞磁勢的存在，將使氣隙磁場的大小和位置發(fā)生變化，我們把這一現(xiàn)象稱為電樞反應。電樞反應會對電機性能產(chǎn)生重大影響。E和I是有相位差的，原因是把電壓加在感性負載上后，感性負載對電流有一定的滯后作用（電容是通交阻直的，而電感是通直阻交的）。最大磁通量對應的是最大E，但不是最大的I。交流發(fā)電機與電動機在相位上是相反的。凸極和隱極的分析方法是不可能一樣的。因為它們結構上的差異，造成磁場在電機內(nèi)部的分布是不完全相同的。這與一般意義上所說的氣隙不均勻不是同樣的概念。凸極電機的漏磁通相對來講更大，過載能力也更強，但磁損耗也高了。隱極的相反。 電樞反應的情況決定于空間相量 和之間的夾角，而這一夾角又和時間相量E0 和Ia 之間的相位差y相關連。y稱為內(nèi)功率因數(shù)角，其大小由負載的性質決定。時空相量圖: 如圖 所示的瞬間，A相繞組中感應電勢達到最大值，此時如果y=0 ，即A相電流和同相位，則亦達到最大值。 由異步電機篇的介紹可知，電樞磁勢(三相合成磁勢)的軸線在此瞬間將和A相線圈的軸線重合?！? 一般情況下，(時間相量)滯后或超前于(時間相量)y電角度時，(空間相量)的軸線位置也滯后或超前于A 相繞組的軸線y電角度。即和在時間上的相位差等于的軸線和A相繞組軸線的空間角度差?！? 以上結論雖然是在一個特殊的瞬間(磁極軸線和A相繞組軸線正交時)得出的，由于和同速同步旋轉，故在負載一定的情況下，和的空間相位差等于90+y 電角度?！? 為了分析方便，人們常將時間相量U和空間相量,畫一起構成所謂的時空相量圖。在時空相量圖中和Ff (處于磁極軸線方向，稱為直軸，用d表示)重合，滯后90176。電角度 (處于相鄰一對磁極的中性線位置，稱為交軸，用q 表示)，和之間的相位差y由負載性質決定，和重合。利用時空相量圖，可以方便地分析不同負載情況時同步發(fā)電機電樞反應的情況。3 有限元法的原理和步驟 有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產(chǎn)生并得到了應用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用于航空器的結構強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。 有限元求解問題的基本步驟通常為： 第一步：問題及求解域定義：根據(jù)實際問題近似確定求解域的物理性質和幾何區(qū)域。 第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習慣上稱為有限元網(wǎng)絡劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)絡越細）則離散域的近似程度越好，計算結果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離
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