无刷励磁交流发电机的交流励磁机计算
无 刷 励 磁 交 发流电 机的 交 流 励 磁机计算
南 汽京轮 电机 厂陈
刚
上
海 交 通大 学 电 系 机 仲任岳
前
自六 十年代 初
,言
,
国
外已在 飞 机、
、
船
舶等 方 面 广泛 用使无 刷 转旋 整流 式器交 发 流机 电
。
组
燃气 轮发 机电 组中亦有 多很采 用 无 刷 励 磁 实 例 如图的
,
近
几 来年
,
国不 我仅 在航 空上
,
,
而
在 且中
。
小
型中 频交 流 发 电 组机大 容 发 电量机 组以 及船 用 电机 组发上 也 在 研 制 采 用无刷 励 系磁
无 统刷 励 磁 交 流 发机 的电 励 机
,磁,
实 质上 是 一台交 流 发 电
机。
。
图 中可由见 它 的输
。出经 由 旋转 整流 器 输入 主发电 励机磁 绕 励组 磁
这
样
,
它
的 负是 一 个 载大 感
电而
旋转 整
器则流作 旋为 开转关
到 一另相。
把
载负电 从 一流相转换
、
这
样励对 机磁 来讲 将带 着一 非个
它 对 励 机磁的输 出 端 电
压,
线性 载负反应
、
。
电
枢
功
因率数 都有 影响 、
使交 流 励磁机
。的
电压
相 电 相 流形波 生 发变如畸图
。
这就
佰压 侧
使 无 交刷流 磁 机励 的设 计 一与 交般 发 流电 机有所不 同
题。
它主要 该应 解 决以下 个二 特 殊
问如
根何 据主 发 机电给 的直定流 励 磁
电压 着
手,
‘
和 直
励流 磁电 流
。,
从
析 分 交流 励 磁机 相电 流
,、
、相
电 压 及整 流 器输出 直 流 电 压 波形 中及容
量 尸 的 关
。
系导
计 出算励磁 机 输 出 流交相 电
相势 电
流
,
功 因数
率。
如
计何算 磁励机 的 电枢反 及 应 所其 需要的励 磁
一
图
、
交
励流磁 相机 电
流
,
、
相电 压 及 流 整 出直流 电压输 形波分 析
,
是 无
刷交 励 磁 机流 的 原理 图
流交 励 磁机 内 电阻
在 分。析前 定
假抗
,电
,
《二
。
为认,
。
澎 。
。
旋 转 整 流 的器 负载 是 主 发电 绕 机
组
即流主 发 电 机磁 的场 流电
电。感
很 足大 以 旋使 转整 流 器 的 流 直输出 电
。于趋滑
八平
一
近似 地 认为 是 平滑 的直
比流
卜
纬
滋执 交咸励
娜
一图乙
岁
改
如仪 几
跨乍
声
器旋 转整
流主
呼 级夕
秘无
刷交 流励 机磁 理 原图
1949-209 0hinaCA cdeamc iJoruan Electlonirc PblushinigH osu.e All ighrtsre esrvd.e
ttp:h//ww.cwnkine.t
交 励 流 机磁的 电 势 形 波 正为弦
,
且相对称三
争,
。
二勺疙
“
叫
・
曰 ‘一‘
一
一““
“
“
,
・ 曰 ‘
粤‘半
,
流 励交磁 机 相 流 波 形 电 析分及 函数 表 达式 相 电流 波 形见 图」
,
由
于交 励 磁流 机电 枢 绕 组 内 有 电 存抗
。
在
在三 相 波全 流时
时整
,,
电
电枢 流 能不瞬 地间 一 由相 换 转另到一 相
以“
。
、
‘为例
相,
“当
晋
月
相 流逐渐按电,
指 函数数 增大
,
而
相
电 按流 数指函 数 衰 减
在这
区间 换向 区
,
、二相
同 时 通
导表示下
这。个区 称
以换 向域
角
、云
护
・
谈哆
旋 转 整
流 器直的 流 负侧 磁 场载绕组
,
。是
主 电机发
,
感 量 电很大 ,
,
能
使 直 流 出 输流
电
持 保恒
。
定现
以
电相流为 进例行分 析
怂
叹电
、。以。
杯波
见
图
“
公应价公价 、儿整 桥羌
洲 乙 乙
。
城器
幻
扩
、衫波
内 妇冈卫
一
刀
叭’
己
过从
刘一上
吧。。
。
乡
减
破图
无 刷 流交励 磁 机相 压电 , 线电 ,压‘ 整 输 流 出压电及 电相 灿 波流形
‘,
,图
相 电
流 波
形
管在
镇 田‘ 簇、
含
,
区间
,
、
相
进 换相行相 流电。
公
整,流器
一注
、
、导
通,
,
可近 似 地 认为
、
相
经过流整器
短
路而此
时几
。
二
〔己见
图一
〕 按克 希荷 夫 律
‘定
一乙“。
不
了二,
一
“
乙十
决
‘
连
由
于
、
相短
路,
则端 电
压几
又。
‘。艺
一级
将
式
代 入
式得
通
一
葱 。川
中
式 ・・・・・
一初
则
‘
侧
一
‘,
,‘
公
‘粤吏
一
疙
,,
一
‘
一舜 …
公
‘
呻等 丁寥一鲁
‘
十
・
‘
曰‘ ・
号
・
曰
‘
199-40209C hni acadAmic eJurnalo EletcrnoicPu libhing Hosse.uAl riglhstr eserve.
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训
万。
,
一
曰
‘粤
‘
十
界边条件 。
于 时
、
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戈
争
竺
万
劣,
〔
、 一。。
‘
公
〕
,
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十
,
时
一。
‘
代入
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、
于
一一
、 飞 丝尹
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,
,,
人
一侧
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一
下
将
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得 翻瞥
一
“
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一,
‘
‘
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一
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二
区间
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,
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相
,
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一
侧
,
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。
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鲁
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祭
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,
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一
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,
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时
,
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一
‘
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一
,
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鱼
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鱼
〔
,
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〕
将
子式 入代
式得
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几
一
。
一
一
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二
旦一
、下
交 流励磁 机 枢 电绕 相 电组流 有效
值 电八流 波形 的 均 方根
争
’‘
,
则为 相 电 的 流有效 值 忿
,,
即
兀
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八
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二
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一
一
、
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下
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,
、
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二
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一
丫
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下
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二
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、
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,
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,
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石
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夕一
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流 励 交 机磁 势
电
旋,转 整 流器 出 电输压
〕系
‘
波
形 及 流直输 出 电压平 均
值的关
输
出电
乙
压‘
的
形波 〔 图见
以〕要 簇 , 簇。粤 区域 典 型 分 析
作 其它 域 波形区相
同。
在于簇 。 ,勺
粤
十
间
、区
如上
所述
,
在此区间
两
相 换相
刀五
,
令。 该 间加在区 外负载 上 的 间直瞬 流压 为
一
。
电。
,
,
。
止竺 竺
丝
一”
一
一
、 ’
‘。
二
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一
,
。
。
一兀
万
,
习
丫
。
夕
亡口 ‘
了
‘
二
一召
。
、产 、‘上 、 六 ｛夕匕一
丫
,、
将
式
入代口
式
“
得
二,
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“
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一
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〔 鲁 粤〕
二
,
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,
、
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,
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豹
整流器 ‘
、
,
在
管
,
十
喊 ‘田
簇间区
,晋
在 该间区
则
相全导通
导
通
一
刀
,
并
以
有
一
,
坛,
19 49-002 China A9cademi Joucrnal lecEtornc Piubishinl Hguseo A.l lrihgt resserev.
d
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令
此区 间 直 流 负 载上 的 瞬 间 直 电 压流为 “・ ・
・
‘・
,
则
・
一
令
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・
令
“一
一
“
了
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十
勃‘
平 均
直流 电压
‘
‘
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达表式
“
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十二
丫 “
“ ‘犷
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,
十 。
。
,
二
立
崛
兀,
粤
乙
,
,。
由
于 计设
时,
流 直 输出电压
价
‘是
知已
介的‘
,
由公
式
得
花
“
‘
“
晋
变”
为如
果 考 虑 流 整器的 正 向 压降刁 则式 介
争
‘
刁
,一
・
花
,
晋‘“
下,
式中
一
流整器 正 压 向降伏
交 励磁 流机效视 等在功
尸
率
每一臂 联串 的 流 器 整数
。
争
叻
换向 角 计算的 换向角从式
得
一下
下
一
碍令灌 概
姆
一
全
将代式入
式
得,‘ 。
兀‘
下
究
‘
口
劣
汀“
换 向十电
式抗
。
中的
。
换 为向 抗电
“
。,
由
于交 流励 磁 在 相 二 相 换 程过
中
,。
间瞬短
很,
所
可以用 电 机
的逆 序电 抗 或 直轴 超瞬变 电抗 计 算当 电 机 超的 变瞬 电 当抗二
“。
。
》二
“ 。
时
叔二,
“。
二
厂
十绝
对 值 绝对值
澎
二
“。
时
在小或 电机中
可
取
。渭
洲 194-2009 Chi9naA adceimc oJunra llectEronic PubishlignHouse. All igrhs tresreved.
thp:t//ww.wnki.cnt
e
二
交流 励磁、 机 的 电枢反 应
,
由
于 刷无 系统 的交流励 磁 机 枢电绕 组
中
相 电 流波形 是 非 弦 正 波 见〔 图 们 我 考仅虑 同次 谐 波 励 势 的合成磁,
。。
〕 中包
其
,基括波 分 量 和 其它谐 波 分量刷
交 流 磁 机励的 电 枢反应 时
。
在 电
机分 析
中,
考虑无在
,
也
只 虑考 基波 电流 产 生的 电 枢 应
反其
谐它 在分波析 时 不 予
考
虑,
这 又
是刷 交 无流励 机磁设 中计 一 个的 独特 的题间无 刷
流 励 磁 交机 电流相的 波基分
量首先
对相电 流 进 行福里 哀级 数分 解 电
枢 电 基流 波 电 的有 功分 量流 有 值效刀,
以
。 ,二
粤 为 流电 “函 数 的 起 、
月点
鱼几
‘
’ 二
‘兀
。、才 才。
兀 一
兀
几 该二
声
曰
公
二
连
公
田
丫
一
丫
庄
曰
二
将
曰、
、
代入
万一兀 一
广式
二
二,
求解
得田
曰惬
二
—
—
下
电绕枢 组 相流电 波基电 流 无 功 分 量有 效
值
“
二一
汀
汀 ,
六几
连兀
曰曰
兀
二
丫
连
曰
曰
“庄,
曰
曰
二
二
通丫
十
二
曰
曰
理同
将
方
‘代
入
二
式兀
,求得解曰
一
亩
一左 兀
了
而
,兀
不丁
下
一
一下
下相 电基流 波分 量 有效
值功
因 数 率角甲
功率 因 角数甲 是相电 流 基波分 量‘ 和 电
势
,波形 的夹 角
,
见
认 图彼 形迫 芬
一
流耘玻 形心相、
翻
川
产
厂
,
‘入
气
蒯猛移 彻
了
帐
匕
叹多
图
相电 流‘, 与感 电应
势‘
的关系
1994
2-090 ChianAcade mi Jocunra llEcetornc iPublsihnigHou s.e All rihts regsreve.d
h
tpt//www:.ckn.inte
‘
甲
匕
一
丁月
主三 技要 术件条
、
刷 交无流 励 机磁 计 的程算序
主
发电 机 直的 励流 磁 电压
伏
‘
主 发电 机 直的 流励 电 磁流
及以 转 速
、
‘
。安
相
数、
极
数对
、
频率等
,
,
交 流 磁 励机 等 交 流 电效
势电
电流枢
价的 折
下算
在
设计 前首 先 估 计 换向
下角
,
于 对三 相全波 整 流换 向
角
”
。
,可 估计
在。
左右
。
流励交磁 机 相电 势 效有值
由
式
为,
下。
伏
交流 励 磁 机 电 相 流有 效孙值由 为式
价二
‘
万
了二
,
一一
,
十
下
一
‘
了
一砰
下一
十
于阮
、
二
二、
,
尸
贬
艺
汀又
了
‘
—
一
一
女
尹’
设 钧中
,则‘
下一 下
介
一
之
下万
,
丫
一
—甲
了
—卫一 乍
七 八 夕于
甲 下
和—
下
下
关 系的 曲线如 图
矽
勿
卯口
切
丫一
。
夕
。
犷
换向 角丫 与 甲
甲丫
丫关 的
系丫丫
兀
一
流交 励磁机 等 效视 在 功率
尸。二
协
,
伏安
过通 上 述算计
,
已
将 无刷 流 励 磁交 机 经由旋 整转 器 输 流 出 的 流 直 负载 量折 为算 磁 励机的
,
交负 流载量
。
以后 的 设 计
程 序按 一 般 交流 电 机 发设 程 序计进 行 即 可
限篇幅于
,
不再
赘
述
二关于
枢电反 应 的 算 部计 份 如下 交
励流磁 机 电枢 反应计 算 由前 所 按述
、 、、
式
得、
电枢 电流 基波 分 的量有功 分 量有效 值
19942-009 hCni Aaacedmic ouJrnl aleEcrotni Pculibshin Hgosu. eAl rlghti resserevd.
htp:t//www.nck.int
e
一
卫鱼
几
晋
,
“十
下
安
电
枢 电流 基波 量分的 无功 分 有效量值
一甲
花
兀,
下
一
一
丫
安
电
枢 电流 波基分 量有 效 值
“训
, “
“
安功率 因 角数二
,
甲
匕
一
下
入
一
一电
反 枢应磁
。
势研
户,
。
安
匝。
以 下 计 算和 一 交般流 发电机 计 算 相 同
在 此 从
略计到算
二
。“
后 应 校核 换 向 角
下
。
核校向换角
换 角向
‘
。
由
式
知
一
流
比
‘义
刁
十
十
兀
‘
换
电抗 向在在 劣
二
。
“
二
。
的绝值
对。
澎
二“‘
时
,
时
二“ 。 二“‘
欧
欧
下相不
等
,
。“
“
》 二‘
。
二 果 实 际如 算计 来 的出换向 角向
重角 新反复计算
,
与 初
估换的 向
角
。
就 须必按实际 计算 出来 的换 航 空 冷油 刷无 发机
、
电直 至两
相 符者为
止
根据,上 推述 导 的计算式 和公计算程序
碗空 冷油 无 双 刷 出输 流交 电机
,
发我们 曾用 于
后又验了算。
司
公,
燃气 轮 发 机电机 组中 的 交
,
励磁流 机近
,
,以 及 计 算
了和
船
用 无 励刷 磁发 电 组机
计 算数据 和测 定 结 果都 较 接
上
述 论 和结国 外 料 介 资 绍相同
参
考
资
料
、
无。刷 转 整旋流 器 式飞机 交 发 流机电中 励磁 电机枢 反 应和激 励 要 求
,
亚毯一
飞
机 刷无发 机 系电 统 性的 能
二
三主侣
一
整
流功器率 因 数无 刷 交流发 电
机 三菱 电机技 报
一灿
199-40092C inh aAadceim Jourcnal Eeclrtonic ubPlisinh Houge. sAll ightr srseeredv.
tht:p//ww.wnki.cetn
本期 主要 文 章提 要
土小 型
同 步 发 机 设电 中 计的 几个 问
千 瓦同 步发 电机
, ,
关
,
将 负载 电流 从一 相转 换 至另 相
一
。,
,
本
文
。
题
通 过 分析
推导 算计式
来 公确定 励 磁 路线 的
文介 绍在
本
研制
工不控
可有
参关
数探的讨
认 为 计 算 与 实 测结 果 较都 接
近作
中
,
采
用 极 隐 转式 子 正 弦 组
,
,绕
提 高中小型 直 流 电 机 电刷电 流 密 度
电
抗移 相 式 相 复 励励 磁 等
试验 果性结能达 ,
到设 计耍 求
电 波压 形 光滑一
畸
变 率小
。
,
突
本 文
对 于提 高中 小型 流 直电 机电 刷的 电
流 度密 作 探了讨 和 试 验分析
是 可 的行一 定效果
比
,
,
增 突减 负 载 动时态 稳 定性 良 对 好隐极 式 子转齿 宽 设计
、计时
设
,
曾
,
为 认提高电密
,
近
似的 正弦绕组
匝 对提高 电机 质的 量。
低降成 有
本数比 及 满 励载磁 安 匝 计 算 中一些 问 题作 过分
,
从国 外 资料及 国内 试 进验行 了对
析 考
虑计
算
取, 得一 效定果
。说
趋明势是 一 致 的
咬
无
刷 励 磁 交流 发电机 的交 流励 磁机 经
分 析认 为 无刷 励磁 交 流 发 机电 励 的磁
双绕 组 电 抗 分 流 式 自励恒 压 步同发
机电 励 参磁数 的 选
择 文本 保从证 抗电 分 发 流电 能 顺机 利起励
及 具有 较 好 的温度 补偿 二这 点 出发阐 了 发述电 机励 磁参 数 的 择选方 法 。
机
质 实 上是 交 一 流 发电机
,
其
输 出 经 旋过
,转
整
流器 输 入 主 发 机 电励磁 绕 励 组磁
其
负
载相当 于 大电 感 而 旋 转整 流 器 作则为 旋 转 开
育
一 一一启
上 电器海” 、 学研 完 所
‘
”
二
必
‘
’
一
事
‘ 一
’育
荟
一
夕
放开通 用 数 字电 子计 算 自七机月 份 起 式正, 寸
,
卜强欢 迎 各 单 位 前 来 题 并荟 芍 ☆ 。幼‘。 ‘ 二‘ 劝‘
。叻
、系地
电
、。址
上海市 式路
宁
号话
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号
分机
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幼幼“ ‘ 幼欢肋 幼‘ 欢 。欢幼 。 切 。。欢
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“号
茶 洛
☆
编
者
辑
小 型 中 机电技 术情 报 编辑
部海上 市 宁 路
武中
型小 电机技 术 情
报 月 刊
双出版
者
限 国发 内行
第一 机 械工 业部 上海 电 器 学 研科究 所上海 市坊 工 织业 局印厂
卜 海刷二
三
刷印者
第
总卷 第勿浏
第
期
发
行处汀
购 处
市报 刊 行 处发
年
号代
月
出日版
目
各每期
地邮
局一
定
价
元
9941-209 0hCianA acdmiceJo urnl aEeltronic Pcubishlin gHoseu.A l rlgihtsr esevrde.
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