屏蔽电机的建模与仿真.pdf

总第279期
舰船电子工程
Vol 37 No 9
2017年第9期
Ship Electronic Enginccring
屏蔽电机的建模与仿真
申喜
(中国舰船研究设计中心武汉430000
摘要为了对屏蔽电机开展仿真研究,在同步旋转坐标系下建立了屏蔽电机的数学模型,通过参考相关资料给出了
屏蔽电机参数的估算方法。利用 PSCAD开展了相应的仿真计算,通过仿真结果与给定值的比较,证明估算的电机参数能较
好地反映屏蔽电机的启动特性,可以用于实际仿真中去
关键词屏蔽电机;旋转坐标系; PSCAD
中图分类号TM314DOI:10.3969/.is8.1672-9730.2017.09.014
Modeling and Simulation of Canned Motor
SHEN Xi
( China Ship Rcscarch and Design C.cnlcr, Wuhan 430000
Abstract In this papcr, canned motor mathcmatical modcl in rotational coordinate system is deduced for simlation and re
searching. The parameters of canned motor are given by referring to the relevant data. Then the model of canned motor is deduced
with PSCAD software, which provides that the estimated molor parameters can reflect the slarting characteristics of canned motor
reasonable by comparing the simulalion resulls with Ihc given resuls. The modcl of canned molor in PSCAD can bc uscd for actual
simlation
Key Words canned molor, rolalional coordinal syslcm, PSCAD
Class Number TM314
1引言
耗。另ー方面,屏蔽套内的时变磁场同主磁场合
成,改变了气隙磁场分布,使电机磁场和绕组电流
屏蔽电机是一种特殊的异步电机,通过联轴器情况发生了变化2
将泵的叶轮轴与电动机轴相连,使叶轮与电动机
华中科技大学周理兵等对屏蔽电机模型及其
起旋转而工作,达到完全无泄漏。屏蔽电动机定、调速系统进行研究,给出了屏蔽套涡流损耗的计算
转子分别用非磁性耐腐蚀薄壁套(即屏蔽套)隔离方法0。哈尔滨理工大学梁艳萍等对双屏蔽复合
起来,输送介质可以进入电机内部,却无法进入定、转子电机的不同工况下的性能参数进行了分析,利
转子及铁心3。因此,屏蔽电机可以输送易燃、有用有限元法计算了屏蔽电机的动态参数曲线,并得
毒、有腐蚀性及放射性等各种介质,应用于石油、化到了屏蔽套的等效阻抗参数和电路模型。
工、制药、食品和军工等领域的
本文通过借助上述几位的研究成果,在此基础
不同于一般的异步电动机,屏蔽电机在定子与上,给出了在给定参数不全的情况下,屏蔽电机参
转子之间加入了各自的屏蔽套,因此气隙较大,特数的估算方法,并通过 PSCAD仿真软件进行了建
別是低速小容量工况下,励磁电流占较大比例,因模仿真分析,仿真结果表明在只关注电机起动对系
而功率因数较低。同时将屏蔽套置于电机的交变统的影响时,所搭建的屏蔽电机模型能较好地反映
磁场中,在屏蔽套中就必然产生渴流,引起涡流损屏蔽电机的启动特性,可以应用于实际的仿真系统
收稿日期:2017年3月11日,修回日期:2017年4月28日
作第喜,男,工程师,研究方向:规船电力系统仿真分析
中喜:屏蔽电机的建模与仿真
总第279期
中去。
其中:の、=01-の为四坐标系相对于转子的速度。
2屏蔽电机的建模
屏蔽电机磁链方程为
屏蔽电机定子侧有定子绕组和屏蔽套两个导
v, =L, i+L,i+Liu
电层,转子侧有鼠笼绕组和屏蔽套两个导电层。每
L i+L
(2)
个导电层相当于一套绕组。稳态运行时,转子转速
与气隙基波旋转速度之间相对速度小,旋转磁场切
ya=Lia+L。ni+L
y
L i +L
割转子的频率为转差频率,由基波磁场切割引起的
屏蔽电机等效电路如图1所支路视为开路。
转矩方程为
°Z.v
AIE R, /s Ln
运动方程为
R
式中,J为机组的转动惯量,。为电磁转矩,72为
包括摩擦阻转矩和弹性扭矩的负载转矩。i、、
图1屏蔽电机的等效电路模型
为定子电压、电流和磁链;,i,ッ.为转子电压、电
屏蔽电机在d-qg旋转坐标系下电压方程为
流和磁链;。。。为屏蔽回路的电乐、电流和磁
=Ri。a+PVa
链;L,L,L.为定子、转子和屏蔽回路的等效自感
=R.ia+PV。+の1WV
sd
=R,in+Pya-、yg
Lm为等效互感;n,为极对数;の为电机转子的旋
o=R,ia+PWy+、Va=0
转角速度。上述各量都已折算到定子侧。
d=R。iad+psa-の1Va=0
基于数学方程(1~4),可以建立屏蔽电机的仿
o=Riao+Pa+の1Va=0
真模型。如图2所示。
Rs Rr Iim Is Ilr
「Ua
Is Ir LI
2/3
Motor
W
0
10-0
图2屏蔽电机的仿真模型
3屏蔽电机的参数估算
感应电动机,其他关键参数如表1所示
为了仿真结果的准确性,一般需要通过相关试
3.1屏蔽电机参数的给定
验得到电机内部的相关参数。通过空载试验,可以
本仿真中给出的屏蔽电机为立式单绕组庶极测定电机励磁电阻、励磁电抗、铁耗和机械损耗,此
式屏蔽电机,有48极庶极式绕组,具有高速和低速时转子电流小,忽略转子铜耗,转子支路近似开
运行两种方式,同步转速分别为1500 h/min、750r/路。通过短路试验,可以测定电机短路阻抗、转子
min,半簿類时河为1、5s。该电机为双速鼠笼电阻、定转子漏抗,由于X>Ra,忽略R,近似认为