新型三相雙值電容式異步電動機運行機理及其電磁設(shè)計研究.pdf

1、能源的有效利用是全球共同關(guān)注的戰(zhàn)略問題。統(tǒng)計表明，在發(fā)達國家中，電動機所消耗的電能占工業(yè)用電能的比重均超過60％，從而電機系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為學(xué)術(shù)與工程界共同關(guān)注的焦點。在此背景下，本文基于三相雙值電容式異步電動機高效節(jié)能的獨特優(yōu)勢，及其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景，對其進行了全方位的理論分析、數(shù)值計算和試驗研究相結(jié)合的系統(tǒng)深入的研究。
　　 通過對三相雙值電容式異步電動機氣隙磁動勢特點的深入分析，探討了該新型異步電動機在高功率因數(shù)和低

2、雜散損耗方面的優(yōu)越性能。并進而基于工程分析，得出了對其關(guān)鍵特性參數(shù)——工作電容取值的技術(shù)判據(jù)。
　　 構(gòu)建了研究電機系統(tǒng)動態(tài)運行性能的場一路系統(tǒng)耦合的數(shù)值分析方法。聚焦于高復(fù)雜度的該新型電機的有限元模型，分別利用直接和間接耦合法進行了瞬態(tài)和時諧有限元分析，其初樣和中試樣機的仿真分析結(jié)果由實測研究得到印證。
　　 基于三相電機旋轉(zhuǎn)磁動勢的基本理論，導(dǎo)出了該新型電機的等值電路模型及其相關(guān)性能方程。由此參照常規(guī)異步電動機電磁設(shè)

3、計計算方案，本文編制完成了該新型異步電動機的電磁設(shè)計程序可供工程設(shè)計應(yīng)用。
　　 對該新型異步電動機進行了電磁優(yōu)化設(shè)計的探討。本文為提高粒子群優(yōu)化算法全局尋優(yōu)能力，提出了了一種改進的粒子群優(yōu)化新算法。以樣機起動轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計為典型示例，通過調(diào)節(jié)定子槽形結(jié)構(gòu)尺寸，進而應(yīng)用本文提出的由改進粒子群優(yōu)化算法與單純形法分別和等值電路模型的解析方法與電磁場數(shù)值計算方法相結(jié)合組成的混合優(yōu)化策略，高效、高精度地獲得了預(yù)期的高起動轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計成

4、果。
　　 本研究課題的試驗研究包括：750W初樣的運行性能；5.5kW樣機的調(diào)速性能；22kW和30kW中試樣機的型式試驗及其配套應(yīng)用于抽油機裝置中的高效節(jié)能研究。從而，不僅以豐富的實測研究成果證實了本文理論分析研究工作，而且展示了該新型異步電動機的工程實用價值及其廣泛應(yīng)用的前景。
　　 本文在理論分析、仿真和實測相互印證、對比研究的基礎(chǔ)上，證明三相雙值電容式異步電動機是一種既能理想地提高功率因數(shù)，又能有效地削弱諧波磁