SemihlexTM接法三繞組單相電容電動機(jī)能耗制動的仿真研究
鄧建國，羅隆福
(湖南大學(xué)，湖南長沙410082)
摘要：對semihexTM接法的三繞組單相電容電動機(jī)的能耗制動進(jìn)行了初步探索，對三種接線方式進(jìn)行仿真研究。建立semihexTM接法三繞組單相電容電動機(jī)直流制動時在靜止d-q坐標(biāo)系下的瞬態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過實例對電動機(jī)帶通風(fēng)機(jī)負(fù)載時在三種接線方式下的能耗制動的瞬態(tài)過程進(jìn)行仿真計算，給出了瞬態(tài)仿真特性曲線。仿真結(jié)果表明：semihexTM刪接法三繞組單相電容電動機(jī)帶通風(fēng)機(jī)負(fù)載時可以進(jìn)行能耗制動實現(xiàn)快速停車；通過改變直流電源電壓的數(shù)值可以調(diào)節(jié)制動停車時間。
關(guān)鍵詞：semihexTM接法；三繞組單相電容電動機(jī)；能耗制動；瞬態(tài)仿真
中圖分類號：TM343+．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—7018(2008)09—0018—04
0引 言
semihexTM單相電容電動機(jī)在一定的負(fù)載或轉(zhuǎn)速下通過恰當(dāng)?shù)剡x擇移相電容的數(shù)值[1]，可使電動機(jī)運行在接近平衡的狀態(tài)。它與三相感應(yīng)電動機(jī)在三相對稱電源上運行相比，具有高的功率因數(shù)和效率，同時也具有起動電流低和起動轉(zhuǎn)矩也較低的特點，特別適合于驅(qū)動水泵、熱泵、空氣壓縮機(jī)、冷凍機(jī)、電冰箱和電風(fēng)扇等負(fù)載，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到5～75 kw任何型式的三相感應(yīng)電動機(jī)，特別是與小容量單相感應(yīng)電動機(jī)相比，semihexTM三繞組單相電容電動機(jī)具有明顯的節(jié)能效果[2-3]。因此，對其在各種狀態(tài)下運行時的內(nèi)部電磁規(guī)律進(jìn)行深入研究有著重要的理論意義和實際意義。
三相感應(yīng)電動機(jī)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(xiàn)中已廣泛涉及到[4-10]，而對三繞組單相電容電動機(jī)電氣制動的報道并不多見，本文對這一問題進(jìn)行初步探索和仿真研究。semihexTM三繞組單相電容電動機(jī)的能耗制動是將運行在電動狀態(tài)的電機(jī)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(chǎn)生一個靜止磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，其導(dǎo)體切割此靜止磁場時便感應(yīng)電流并產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的電磁制動轉(zhuǎn)矩而實現(xiàn)制動的。為了得到semihexTM接法三繞組單相電容電動機(jī)的能耗制動過程的瞬態(tài)特性，本文根據(jù)semihexTM三繞組單相電容電動機(jī)在靜止d—q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，通過實例對電動機(jī)帶通風(fēng)機(jī)負(fù)載時分別在三種不同接線方式下的能耗制動的瞬態(tài)過程進(jìn)行仿真計算，對仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析，得出有實用價值的結(jié)論。1靜止d—q坐標(biāo)系下SemihexTM接法三繞組單相電容電動機(jī)數(shù)學(xué)模型
1.1數(shù)學(xué)模型
設(shè)在靜止d—q坐標(biāo)系下各繞組電壓、電流的正方向符合電動機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組每相電阻；電感矩陣[L]中的各元素的計算參見文獻(xiàn)[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(zhuǎn)矩方程：
式中：p為電機(jī)磁極對數(shù)，J為拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量，Te為電磁轉(zhuǎn)矩，TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，R。為旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)。
1．2靜止d—g坐標(biāo)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(yīng)電動機(jī)的三相繞組進(jìn)行改接，4相繞組與移相電容C1串聯(lián)組成一條支路，B相與移相電容C，并聯(lián)后與C 相繞組串聯(lián)組成另一條支路，兩條支路并聯(lián)在一個單相電源上。由于在4相繞組串聯(lián)電容C1，使得A相電流滯后；而B相繞組并聯(lián)電容C2，使得B相流超前，C相電流相位不變，使電動機(jī)在穩(wěn)定運行時三相繞組電流基本上接近對稱。
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