SemihlexTM接法三繞組單相電容電動機能耗制動的仿真研究
鄧建國，羅隆福
(湖南大學，湖南長沙410082)
摘要：對semihexTM接法的三繞組單相電容電動機的能耗制動進行了初步探索，對三種接線方式進行仿真研究。建立semihexTM接法三繞組單相電容電動機直流制動時在靜止d-q坐標系下的瞬態數學模型，通過實例對電動機帶通風機負載時在三種接線方式下的能耗制動的瞬態過程進行仿真計算，給出了瞬態仿真特性曲線。仿真結果表明：semihexTM刪接法三繞組單相電容電動機帶通風機負載時可以進行能耗制動實現快速停車；通過改變直流電源電壓的數值可以調節制動停車時間。
關鍵詞：semihexTM接法；三繞組單相電容電動機；能耗制動；瞬態仿真
中圖分類號：TM343+．1 文獻標識碼：A 文章編號：1004—7018(2008)09—0018—04
0引 言
semihexTM單相電容電動機在一定的負載或轉速下通過恰當地選擇移相電容的數值[1]，可使電動機運行在接近平衡的狀態。它與三相感應電動機在三相對稱電源上運行相比，具有高的功率因數和效率，同時也具有起動電流低和起動轉矩也較低的特點，特別適合于驅動水泵、熱泵、空氣壓縮機、冷凍機、電冰箱和電風扇等負載，其應用范圍已擴展到5～75 kw任何型式的三相感應電動機，特別是與小容量單相感應電動機相比，semihexTM三繞組單相電容電動機具有明顯的節能效果[2-3]。因此，對其在各種狀態下運行時的內部電磁規律進行深入研究有著重要的理論意義和實際意義。
三相感應電動機的電氣制動，如能耗制動、電源反接制動、阻容制動等的研究在文獻中已廣泛涉及到[4-10]，而對三繞組單相電容電動機電氣制動的報道并不多見，本文對這一問題進行初步探索和仿真研究。semihexTM三繞組單相電容電動機的能耗制動是將運行在電動狀態的電機的交流電源斷開，接上直流電源，使定子繞組通入直流勵磁電流，并在氣隙中產生一個靜止磁場，當轉子由于慣性仍在旋轉，其導體切割此靜止磁場時便感應電流并產生與轉子轉向相反的電磁制動轉矩而實現制動的。為了得到semihexTM接法三繞組單相電容電動機的能耗制動過程的瞬態特性，本文根據semihexTM三繞組單相電容電動機在靜止d—q坐標系下的數學模型，通過實例對電動機帶通風機負載時分別在三種不同接線方式下的能耗制動的瞬態過程進行仿真計算，對仿真結果進行比較分析，得出有實用價值的結論。1靜止d—q坐標系下SemihexTM接法三繞組單相電容電動機數學模型
1.1數學模型
設在靜止d—q坐標系下各繞組電壓、電流的正方向符合電動機慣例，矩陣形式的電壓方程[9]：
式中：p為微分算子，p=d/dt；ωr為轉子電角速度(rad／s)；Rx為定子繞組每相電阻；Rr為折算到定子 的轉子繞組每相電阻；電感矩陣[L]中的各元素的計算參見文獻[10]。
激磁電感：
激磁電流：
Imd,I分別為激磁電流的d、g軸分量。電磁轉矩方程：
式中：p為電機磁極對數，J為拖動系統轉動慣量，Te為電磁轉矩，TL為負載轉矩，R。為旋轉阻力系數。
1．2靜止d—g坐標系下的端電壓約束條件
semjhexTM接法如圖1所示，將Y接三相感應電動機的三相繞組進行改接，4相繞組與移相電容C1串聯組成一條支路，B相與移相電容C，并聯后與C 相繞組串聯組成另一條支路，兩條支路并聯在一個單相電源上。由于在4相繞組串聯電容C1，使得A相電流滯后；而B相繞組并聯電容C2，使得B相流超前，C相電流相位不變，使電動機在穩定運行時三相繞組電流基本上接近對稱。
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