异步电动机动态特性数学模型研究

异 步 电动 机动态 特 性 数学 模 型研 究
王 官 升
（ 山西 大 同大 学工学院 ， 山西大 同 ０ ７ ０ ） ３ ０ ３
摘 要： 通过对异步电机等值 电路动态数 学模型的分析研究 ， 出 了异步 电动机动 态参数 对其运行特性 得
数 学模型 故障检 测 文章编号 ：０ ９ ９ ６２ ｏ ）５ ０ １ ４ ｌｏ 一ｌ３ （０ ６ ０ —０ ５ —０
此时的图 ２称为异 步电机的较准确“１ Ｉ ”型等值 电路 ．
Ｃｆ ｌ ｒ
一
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等效 电路 Ｉ 型值 电路为基础 ， １ 给出了异步电动机对称电路数
学模 型 ， 不对称 电路动态数学 模型 ， 就异步电动机 ， 、 定 转子 漏抗 电磁参数对其异步电动机性 能的影响进行分析研究． 为 构建异步 电动机计算机 故障在线检测 诊断系统提供理 论依
…
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图 ｌ 异步电机的“ 型等值 电路 ’ 在实 际工作 中， 了工作方便把励磁支路移到电源两端 为 来， 就把图 ｌ图转化为 图 ２所示 的只有两 条并 联支路的“１ Ｉ”
据．
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所 以
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系 ， 过 对 检 查试 验 结 果 的 分 析 可 以 对 电 机性 能指 标 进 行 估 通 计．
由等 值 电 路 图 ２定 子 电流 Ｊ ， 又可 分 为 励 磁 电 流 ， 和
！
１ ２
Ｃ） ｌ 几 却 ］ ｒ ２
Ｐ ＝ ，
ｒ ｘ Ｉ １ ｒ ２ ｘ２
通过对图 ２的分析可以方便地得到“ 理想异 步电机”的 稳态性能指标 和机械特性 的计算公 式 ． 其电磁 功率 Ｐ 则 、 总机械功率 Ｐ 输 出机械功率 Ｐ － ２输入功率 Ｐ卜效率 和
功率 因数 ｃＳ Ｏ妒可由下式求得 ：
， ，
．
‘
的影响 ， 以便基 于动态参数特性对其运行 中的故 障检测诊断．
关键 词 ： 异步 电动机 中图分类号 ： ４ ＴＭ３３ 文献标识码 ： Ａ
异步电动机数学模 型对异步机 的优化设 计 ， 最优控制 ，
参数识别等都有 十分 重要 的影 响 ， 本文 以异步 电动 机 １ 型 、
往把 ｒ 和 略掉 ， Ｉ 从而使 ６≈ （ ＋ １ 。 ＂ １ １ Ｘ ） 成为一个实数 ，
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第２ ２卷 第 ５期 ２０ ０ ６年 ｌ Ｏ月
雁 北 师 范 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＡＬＯＦ Ｙ －Ｅ Ｏ ＭＡＬ Ｕ Ｖ Ｓ ＴＹ ＡＮ ＩＮ Ｒ Ｂ ＮＩ ＥＲ Ｉ
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等） 均可由电机 电磁参数唯一 确定 ， 同时 ， 电机的空 载电流 、
空 载 损 耗 、 转 转 矩 、 转 电 流 等 检 查 试 验 也 由 电磁 参 数 唯 堵 堵 确 定 检 查 试 验 指 标 与 性 能指 标 之 间 存 在 一 定 的 函 数 关
当电 机空 载 时 ， 于转 差率 很 小 ， 子 电流 ，， 小 ， 由 转 很
因而空载特性更多地反映了电机的定子 参数 ； 而当电机堵转
时 ． 差 率 ： ｌ转 子 电流 很 大 ， 转 ， 由于 定 子 绕 组 抗 压 降 的 影 响， 电势 下降 ， 磁 电 流 相 对较 小 ， 而 堵 转特 性 更 多地 反 映 励 因 了电 机 的转 子 参 数 ． 过 电机 检 测 试 验 可 以对 电机 的 多 数 故 通
常由于 ｒ ＜＜ ｌ ． Ｉ ， ＜＜ ． 为 了使计算 简化 ， ２ ７ ， 工程上往
收 稿 日期 ：０ ６—０ —２ ２ｏ ８ ０
作者简介 ： 王官升 （９ １ ， ， １６ 一） 男 内蒙古包 头人 ， 硕士 ， 副教授． 研究方 向： 电气工程教学与低压电机
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１ 对称电路动态数学模型及运行特性
当电机 的定子参数 、 转子参数对称 时 ， 电机转 子经过频 图 ２ 异步 电机的“ 型等值 电路 ｒ’
率、 绕组 、 相数折算到定 子侧 得到异步电机的“ 、 １ ”型等值电 路如 图 １ 所示 ， 由等效 电路看 出， 异步 电机空载时， 转子转速 接近同步转速 ， 转差率接近于零 ．
转 子 电流 Ｊ ： ２
小 ＋ ）＝ ＋ ＝ Ｌ 一 ，２ 一 Ｚ
２
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相 应 机 械 转 矩 丁 、 定 转 矩 ２额
磁 转 矩 ７ 可 由下 式 求 得 ：
２ ］
（２ １）
、Ｊ （３ １） ，
（８ １）
、 载制动转矩 了 、 空 ’ 电 ｏ
型值 电路 ．
譬 ＝
＝ 优Ｉｆ ｌ ｒ Ｊ
ｌ ｌ Ｉ＂ Ｉ Ｚ ｍ ． １
ｒ
（） ３ （） ４
Ｐ２： Ｐ — Ｐ 一 Ｐ ｌ
（） ５ （） ６ （） ７
（） ８
ＰＦ ，
图中， Ｉ （ ＋ｚ ） ｆ ＝ １ Ｉ
是一个复量 ， 称为校正系数 ． 通
Ｐｔ＝ Ｐｍ ＋ Ｐ ＋ Ｐ Ｌ ｌ Ａ 吁 ＝ Ｐ２ ＰＩ ／