【摘 要】
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当前,能源资源短缺,生态环境恶化。因此需要提高电机效率,通过节能减排应对突出的能源问题。单相感应电机在工业和日常生活中应用广泛,产量巨大,如何提高其效率具有重要的研究意义。单相电机中空间谐波含量高,会导致速度—转矩曲线的尖刺和鞍形凹陷,产生谐波转矩和杂散负载损耗,降低电机效率。同时谐波转矩的存在会产生振动和噪声,影响电机性能,特别是起动转矩和最大转矩。本文分析了单相感应电机的空间谐波,为抑制电机谐
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当前,能源资源短缺,生态环境恶化。因此需要提高电机效率,通过节能减排应对突出的能源问题。单相感应电机在工业和日常生活中应用广泛,产量巨大,如何提高其效率具有重要的研究意义。单相电机中空间谐波含量高,会导致速度—转矩曲线的尖刺和鞍形凹陷,产生谐波转矩和杂散负载损耗,降低电机效率。同时谐波转矩的存在会产生振动和噪声,影响电机性能,特别是起动转矩和最大转矩。本文分析了单相感应电机的空间谐波,为抑制电机谐波和提高电机效率建立理论基础。首先,对单相电机的种类进行了介绍,分析了各种类型电机的特点。介绍了国内外单相电机的谐波研究状况,对单相电机的分析方法进行了研究。其次,分析了单相电机的工作原理与调速理论。单相电机由于本身结构的不对称及工作电源的特性,导致气隙中的磁场波形为椭圆形。研究气隙磁场的分布特性,解释椭圆磁场的形成原因。对电机的高速和低速工况下的电机关系式进行了推导,得到了相应公式,计算了电机的性能参数。然后,分析了电机气隙中的谐波磁场,推导了包含谐波的等效电路。用傅里叶级数表达了电机中的空间谐波,根据绕组产生的磁动势表达式,得到它在气隙中产生磁场强度的表达式,进一步得到气隙磁场在绕组中感应的电动势,由电动势表达式得到电机的谐波等效电路。由此等效电路,分析了电磁转矩中的谐波成分。最后,建立了仿真模型,得到了仿真结果,对理论分析进行了验证。对电机的输出转矩曲线进行分析,得到转矩脉振的大小,确定了引起转矩脉振的谐波成分。制造了一台实验样机,进行了样机实验,得到了电机的运行特性,进一步验证理论分析的正确性。
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