自起动永磁同步电动机稳态运行鼠笼电流分析
贾宏新1， 符荣2， 窦满锋3
（1上海电力学院，上海200090；2渭南师范院，陕西渭南714000 3西北工业大学，陕西西安7100721）
摘要：通过理论分析和有限元仿真，埘定子绕组采用△联接的自起动永磁阔步电动机的气隙磁场、转子阻尼绕组的电流、转矩、转速、损耗等进行分析，可以得出定子绕组采州△联接时，不仅会大大增加稳态运行时的转子铜耗，还会引起转矩、转速的波动。因此，定予绕组应慎用△联接。将△联接与联接的电机做了对比分析。
关键词：阻尼绕组；稀±永磁同步电动机；转子铜耗
中图分类号：tm 351 文献标识码：a文章编号：1673-6540(2010)04-0013-04
o 引 言
永磁同步电动机( pmsm)不需要无功励磁电流，可以显著提高功率凶数，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时转子损耗小，进而可以减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，效率比同规格异步电动机高百分之28。同时，pmsm在百分之25~ 百分之120额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显著。目前，pmsm主要应用在油田、纺织化纤工业、陶瓷玻璃工业和年运行时问长的风机水泵等领域。
具有自起动能力的稀土pmsm的定子与普通异步电动机的定子相同，转子上同时装设有鼠笼条和稀土磁钢，异步起动同步运行。它综合了异步电动机和同步电动机的优点，起动操作方便，运行时效率高、功率因数高，常用于油田抽油机。
国内、外的研究大多集中在转子结构和起动性能，对于稳态运行时的转子损耗，通常认
为转子鼠笼条上不产生感应电流，印无稳态电流。而实际样机中，确实存在转子温升过高的问题，而且是鼠笼槽部的温度比齿部的温度高。这说明，稳态运行时鼠笼条中一定存在电流，即存在稳态转子铜耗。
为了提高每相的电压，15 kw以上的自起动稀土pmsm的定子绕组有时采用△联接方式，这势必会造成3及3倍数的谐波环流的存在。本文在文献[4]的基础上，对该类电机稳态运行时的谐波电流进行分析。
1 气隙磁场分析
采用有限元技术对某油田抽油机用稀土pmsm进行分析，该电机的主要技术参数如表1所示。
图l为该电机的转子结构示意图，方块形的永磁体镶嵌在转子中。由于永磁体产生的气隙磁场波形基本上是平顶波，同时定、转子开槽，使得气隙磁场波形呈锯齿形方波，其谐波分量很大。因此，pmsm气隙磁场波形比异步电动机的气隙磁场差，也比赢流励磁的凸极电动机气隙磁场差。通常凸极同步电动机可以选择适当的极靴宽度和不均匀气隙长度来改善气隙磁场的波形，使之接近正弦波，而pmsm转子就很难加工成不均匀气隙长度。
气隙磁场谐波分量在定子上以nf,频率交变（n为谐波次数，工为基波频率），使定子铁耗增加，谐波分量在定子绕组中感应谐波电动势，使定子铜耗增加，影响pmsm效率，同时，气隙磁场谐波分量还会产生谐波附加转矩，使起动过程中的电磁转矩产生振荡。因此，气隙磁场谐波分量对电动机运行和起动性能不利。
使用有限元软件magnet分析的空载气隙磁场分布如图2(a)历示，气隙磁密波形如图2(b)所示，对气隙磁密进行谐波分析，得到图2(c)所示的各次惜波含量，司以看出，气隙中含有很高的3次谐波含量。含有系列谐波的气隙磁场在定子绕组中感应的反电动势和谐波分析分别如图3(a)、3(h)所示，相电势中含有较高的三次谐波分量。
2 齿槽转矩分析
齿槽转矩是永磁电机最重要的性能之一，它的存在会造成电机的转矩波动、振动和噪声。对于自起动pmsm，由于定 |
