基于電磁場分析的多相同步電機參數計算

龍潤 馬俊慧

摘 要：多相同步電機在生產中隨著其各項運行性能的改進得到了越發廣泛的應用，有必要從多個方面深入挖掘電機的應用潛能。文章基于電磁場理論，分析和計算了多相同步電機的幾大重要技術參數，包括空載特性、額定勵磁電流、飽和同步電抗及電感，旨在對相關研究提供一定的參考借鑒。

關鍵詞：多相同步電機；電磁場；參數計算

前言

多相同步電機系統即是指相數大于三相的電機系統，相較于三相電機系統，它具有一些獨特的優勢，比如空間諧波小，結構噪音低，系統可靠性高。對多相同步電機各項參數的進一步分析、改進有助于系統整體性能的提升。隨著小功率變換器技術的成熟運用以及缺相運行試驗的成功，使其應用前景愈發明亮。現今系統主要運用在軍事、核工業、航空等安全性和可靠性要求較高的領域，還需要進一步優化參數結構，減少系統建設成本，加速推進其民用化進程。

1 空載特性計算

多相同步電機的空載特性指的是在定子繞組斷開而將直流勵磁電流接入轉子繞組，使電機同步運轉條件下，此時的定子繞組端口電壓和所接入電流之間的關系。這里按設想狀態，即勵磁磁通密度以正弦形式分布于氣隙圓周，此時的定子繞組端口電壓值為：

E0=4.44fN1kN1φ0

其中，E0為定子繞組端口電壓（V），φ0為主磁通（wb）。

E0=f（If）為系統的空載特性曲線，E0、φ0、If三者彼此之間呈正比關系，實際上是對電機磁化性能的反應。

電壓波形正弦性畸變率ku是在對空載特性進行分析中不可避免的一個重要參數，即：

式中：Emn為過程中出現的諧波幅值。ku的數值大小直接反映了端口電壓穩定性。

2 額定勵磁電流的計算

同步電機勵磁繞組成功設計主要取決于額定勵磁電流的計算準確性，同時對于發電機來說，額定勵磁電流是在運行中對電機運行狀態進行準確評價的一個重要參數。對于低飽和磁路，可運用電動勢--磁動勢圖法進行相關計算，但是一旦磁路飽和程度較高時，便無法保證計算結果的準確性，以致達不到要求精