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基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算

何海波 刘海龙

何海波, 刘海龙. 基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 127-133. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.019
引用本文: 何海波, 刘海龙. 基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(6): 127-133. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.019
Haibo HE, Hailong LIU. Radial electromagnetic force calculation of induction motor based on multi-loop theory[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 127-133. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.019
Citation: Haibo HE, Hailong LIU. Radial electromagnetic force calculation of induction motor based on multi-loop theory[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(6): 127-133. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.019

基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.019
详细信息
    作者简介:

    刘海龙, 男, 1981年生, 硕士, 工程师

    通信作者:

    何海波(通信作者), 男, 1986年生, 硕士, 工程师

  • 中图分类号: U665.11

Radial electromagnetic force calculation of induction motor based on multi-loop theory

知识共享许可协议
基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算何海波,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要:   目的  为了研究变频器供电下的异步电机振动噪声,提出基于多回路模型的异步电机径向电磁力计算方法。  方法  在由定转子基波电流计算气隙磁动势的传统计算方法的基础上,推导由任意定子绕组及转子导条电流计算气隙磁动势及其产生的径向电磁力的解析计算公式。介绍多回路理论及电机各电磁参量的计算方法,建立异步电机多回路动态仿真模型,获得异步电机定子绕组及转子导条电流,推导其产生的径向电磁力的解析公式,并由此计算异步电机径向电磁力,估算其产生的振动。  结果  通过实验验证,发现计算得到的电机振动加速度频率及幅值与实验结果吻合。  结论  所得结论和计算方法可为变频器供电异步电机的低噪声设计提供支持。
  • 图  1  转子回路示意图

    Figure  1.  Rotor circuit

    图  2  某一个槽线圈磁动势示意图

    Figure  2.  Magnetomotive force of a slot coil

    图  3  转子磁动势示意图

    Figure  3.  Magnetomotive force of rotor

    图  4  定转子互感示意图

    Figure  4.  Stator rotor mutual inductance

    图  5  定子电流波形

    Figure  5.  Stator current waveform

    图  6  合成气隙磁动势波形

    Figure  6.  Magnetomotive force waveform of the air gap

    图  7  气隙磁通密度波形

    Figure  7.  The waveform of air gap flux density

    图  8  径向电磁力阶次及频率

    Figure  8.  Order and frequency of radial electromagnetic force

    图  9  2阶/-2阶径向电磁力

    Figure  9.  Order 2/-2 radial electromagnetic force

    图  10  实验现场

    Figure  10.  Test site

    图  11  额定负载时电机底脚振动加速度频谱

    Figure  11.  The vibration acceleration spectrum of motor bottom with full load

    表  1  电机主要参数

    Table  1.   Main parameters of motor

    Rated power/kW 200 Number of phase 3
    Rated voltage/V 690 Rated speed/(r·min-1 500
    Phase voltage/V 398 Pole pairs 3
    Rated frequency/Hz 25.6 Slot number of stator 72
    Rated current/A 200 Slot number of rotor 58
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    表  2  电磁力计算与实验结果对比

    Table  2.   Comparison of calculated and experimental results of electromagnetic force

    32 kW 200 kW
    Experimental result calculated result Experimental result calculated result
    Frenqucy/Hz 444 443 432 432
    Amplitude/dB 97.7 87 114 114
    Frenqucy/Hz 546 545 534 535
    Amplitude/dB 103.5 103 107 114
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    表  3  传统方法计算的电磁力阶次及频率

    Table  3.   The calculated electromagnetic force order and frequency with traditional methods

    Stator magnetic force harmonic Rotor magnetic force harmonic
    -55 3 61
    -51 4/483 -48/51.2 10/534
    -33 22/483 -30/51.2 28/534
    -15 40/483 -12/51.2 46/534
    3 -52/432 0/0 -58/534
    21 -34/432 18/0 -40/534
    39 -16/432 36/0 -22/534
    57 2/432 54/0 -4/534
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-31
  • 网络出版日期:  2017-11-28
  • 刊出日期:  2017-12-08

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