SemihlexTM接法三绕组单相电容电动机能耗制动的仿真研究
邓建国，罗隆福
(湖南大学，湖南长沙410082)
摘要：对semihexTM接法的三绕组单相电容电动机的能耗制动进行了初步探索，对三种接线方式进行仿真研究。建立semihexTM接法三绕组单相电容电动机直流制动时在静止d-q坐标系下的瞬态数学模型，通过实例对电动机带通风机负载时在三种接线方式下的能耗制动的瞬态过程进行仿真计算，给出了瞬态仿真特性曲线。仿真结果表明：semihexTM删接法三绕组单相电容电动机带通风机负载时可以进行能耗制动实现快速停车；通过改变直流电源电压的数值可以调节制动停车时间。
关键词：semihexTM接法；三绕组单相电容电动机；能耗制动；瞬态仿真
中图分类号：TM343+．1 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2008)09—0018—04
0引 言
semihexTM单相电容电动机在一定的负载或转速下通过恰当地选择移相电容的数值[1]，可使电动机运行在接近平衡的状态。它与三相感应电动机在三相对称电源上运行相比，具有高的功率因数和效率，同时也具有起动电流低和起动转矩也较低的特点，特别适合于驱动水泵、热泵、空气压缩机、冷冻机、电冰箱和电风扇等负载，其应用范围已扩展到5～75 kw任何型式的三相感应电动机，特别是与小容量单相感应电动机相比，semihexTM三绕组单相电容电动机具有明显的节能效果[2-3]。因此，对其在各种状态下运行时的内部电磁规律进行深入研究有着重要的理论意义和实际意义。
三相感应电动机的电气制动，如能耗制动、电源反接制动、阻容制动等的研究在文献中已广泛涉及到[4-10]，而对三绕组单相电容电动机电气制动的报道并不多见，本文对这一问题进行初步探索和仿真研究。semihexTM三绕组单相电容电动机的能耗制动是将运行在电动状态的电机的交流电源断开，接上直流电源，使定子绕组通入直流励磁电流，并在气隙中产生一个静止磁场，当转子由于惯性仍在旋转，其导体切割此静止磁场时便感应电流并产生与转子转向相反的电磁制动转矩而实现制动的。为了得到semihexTM接法三绕组单相电容电动机的能耗制动过程的瞬态特性，本文根据semihexTM三绕组单相电容电动机在静止d—q坐标系下的数学模型，通过实例对电动机带通风机负载时分别在三种不同接线方式下的能耗制动的瞬态过程进行仿真计算，对仿真结果进行比较分析，得出有实用价值的结论。1静止d—q坐标系下SemihexTM接法三绕组单相电容电动机数学模型
1.1数学模型
设在静止d—q坐标系下各绕组电压、电流的正方向符合电动机惯例，矩阵形式的电压方程[9]：
式中：p为微分算子，p=d/dt；ωr为转子电角速度(rad／s)；Rx为定子绕组每相电阻；Rr为折算到定子 的转子绕组每相电阻；电感矩阵[L]中的各元素的计算参见文献[10]。
激磁电感：
激磁电流：
Imd,I分别为激磁电流的d、g轴分量。电磁转矩方程：
式中：p为电机磁极对数，J为拖动系统转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩，R。为旋转阻力系数。
1．2静止d—g坐标系下的端电压约束条件
semjhexTM接法如图1所示，将Y接三相感应电动机的三相绕组进行改接，4相绕组与移相电容C1串联组成一条支路，B相与移相电容C，并联后与C 相绕组串联组成另一条支路，两条支路并联在一个单相电源上。由于在4相绕组串联电容C1，使得A相电流滞后；而B相绕组并联电容C2，使得B相流超前，C相电流相位不变，使电动机在稳定运行时三相绕组电流基本上接近对称。
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