CN105823930B - 异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及异步电动机技术领域，公开了一种异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，包括：S1：给异步电动机定子绕组输入额定电压、额定频率的三相对称交流电，使电动机稳定运转于空载状态；S2：保持频率不变，逐渐降低输入电压直到输入异步电动机的电流开始上升，测量此时的输入功率Ps0、电流Is0和电压Us0，并计算机械损耗PΩ；S3：继续分步降低输入电压和输入频率，记录第i步实验的电流Isi、电压Usi、功率Psi和频率值fsi，据此计算气隙电压值Ugi，铁耗等效电阻RFei以及压频比Kufi，i＝1,2,……,N，S4：根据各步实验的RFei和Kufi绘制两者的拟合曲线图，以得到铁耗等效电阻随压频比的变化规律。本发明实现了对铁耗等效电阻随压频比的变化规律的测试。

Description

异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法
技术领域
本发明涉及异步电动机领域，特别涉及一种异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法。
背景技术
在交流拖动系统中，为了满足以运行效率优化和转矩性能优化等为目标的高性能控制算法的需求，异步电动机等效电路中铁损耗的准确建模是一个需要重点考虑的方面，模型参数的辨识是重中之重。为了提高电动机变频运行状况下铁耗的计算精度，需要考虑磁路的非线性特性对铁损耗的影响。磁路的非线性特性体现为饱和特性与磁滞回线特性，根据磁滞回线特性的不同，磁性材料分为三种：软磁材料、硬磁材料、矩磁材料。用来制造电机的硅钢片属于软磁材料，软磁材料的特点是磁导率很大，矫顽磁力较小。磁滞回线较窄也就是磁滞特征不明显，磁滞性较弱，工程上认为不存在磁滞性。异步电动机中磁路的饱和特性(或程度)可以由压频比进行表征。
目前，交流拖动系统基于最大电磁转矩设计，没有考虑运行效率最优问题，更没有考虑直接功率控制。要优化运行效率使其达到最优就需要了解铁耗等效电阻随压频比变化规律，铁耗等效电阻随压频比变化规律的测试是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，解决了现有技术中无法实现铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试的问题。
本发明的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法包括步骤：
S1：给异步电动机定子绕组输入额定电压、额定频率的三相对称交流电，使电动机稳定运转于空载状态；
S2：保持频率不变，逐渐降低输入电压直到输入异步电动机的电流开始上升，测量此时的输入功率Ps0、电流Is0和电压Us0，并按以下公式计算机械损耗PΩ：
其中，Rs为异步电动机定子电阻；
S3：继续分步降低输入电压和输入频率，记录第i步实验的电流Isi、电压Usi、功率Psi和频率值fsi，据此计算气隙电压值Ugi，铁耗等效电阻RFei以及压频比Kufi，i＝1,2,……,N，计算公式如下：
其中，ωsi为第i次实验时电动机定子角频率，Llsi为第i次实验时电动机定子漏感抗；
S4：根据各步实验的RFei和Kufi绘制两者的拟合曲线图，以得到铁耗等效电阻随压频比的变化规律。
其中，步骤S3中，分步降低输入电压和输入频率的方式为：
先保持额定电压不变，频率从额定频率开始，每步频率减半，进行x步；再保持电压为额定电压的一半，频率从第x+1次减半后的频率开始，每步频率减半，进行y步，x+y＝N。
其中，x＝4，y＝7。
其中，所述步骤S4中，采用5次多项式拟合铁耗等效电阻随压频比的曲线图。
其中，所述步骤S1中，采用输出频率与电压幅值分别可调的三相对称交流电压电源为所述异步电动机供电。
通过本发明的步骤测试出不同电压和频率下的铁耗等效电阻和压频比，且拟合出两者的变化规律曲线，从而实现了对铁耗等效电阻随压频比的变化规律的测试。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为异步电动机铁耗等效电阻随压频比变化规律的辨识示意图；
图2为异步电动机铁耗等效电阻随压频比变化规律坐标图；
图3为异步电动机铁耗等效电阻随压频比变化规律5次多项式拟合图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法包括步骤：
S1：给异步电动机定子绕组输入额定电压、额定频率的三相对称交流电，使电动机稳定运转于空载状态。如图1所示，采用输出频率与电压幅值分别可调的三相对称交流电压电源为所述异步电动机供电，从而方便地实现电压幅值和频率的调节。
S2：保持频率不变，逐渐降低输入电压直到输入异步电动机的电流开始上升，测量此时的输入功率Ps0、电流Is0和电压Us0，并按以下公式计算机械损耗PΩ：
其中，Rs为异步电动机定子电阻。
S3：继续分步降低输入电压和输入频率，记录第i步实验的电流Isi、电压Usi、功率Psi、频率值fsi，据此计算气隙电压值Ugi，铁耗等效电阻RFei以及压频比Kufi，i＝1,2,……,N，计算公式如下：
其中，ωsi为第i次实验时电动机定子角频率，Llsi为第i次实验时电动机定子漏感抗。
S4：根据各步实验的RFei和Kufi绘制两者的拟合曲线图，以得到铁耗等效电阻随压频比的变化规律。
通过本发明的步骤测试出不同电压和频率下的铁耗等效电阻和压频比，且拟合出两者的变化规律曲线，从而实现了对铁耗等效电阻随压频比的变化规律的测试。
本实施例的步骤S3中，分步降低输入电压和输入频率的方式可以(但不限于)为：
先保持额定电压不变，频率从额定频率开始，每步频率减半，进行x步；再保持电压为额定电压的一半，频率从第x+1次减半后的频率开始，每步频率减半，进行y步，x+y＝N。其中，x和y的取值可以是x＝4，y＝7。由于电压不变，频率降低时，电流会增大，为了不超过额定电流，在频率降低到一定程度时，需要降低电压，使实际电流不超过额定电流。
其中，所述步骤S4中，采用5次多项式拟合铁耗等效电阻随压频比的曲线图，5次多项式拟合即能使曲线平滑，而且计算量在可控范围内。
以一台三相额定电压400V、额定功率7.5kW、额定频率50Hz，额定铁损等效电阻426Ω，定子电阻0.654Ω，转子电阻0.479Ω，定/转子漏感3.97mH，互感75.7mH，极对数2的异步电动机为例，采用MEGMEET变频器作为可调电源，同时实现电压、电流、相角、功率、阻抗的测量。
给电动机定子绕组施加额定电压、额定频率的三相对称交流电，使电动机稳定运转于空载状态，保持频率不变，逐渐降低输入电压直到输出电流开始上升，测量此时的输入功率Ps0＝42.2W、电流Is0＝1.5A、与电压Us0＝40V，代入公式：计算得机械损耗PΩ为37.8W。
先保持额定电压400V不变，频率从额定频率50Hz开始，每步频率减半，进行4步；再保持电压为200V，频率从频率1.5125Hz开始，每步频率减半，进行7步，N＝11。按下述公式计算出铁耗等效电阻RFei与压频比Kufi。
将铁耗等效电阻RFei与压频比Kufi的数据依序配对以表格的形式存储即可，绘成曲线图如图2，采用5次多项式拟合后得曲线图如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，其特征在于，包括步骤：
S1：给异步电动机定子绕组输入额定电压、额定频率的三相对称交流电，使电动机稳定运转于空载状态；
S2：保持频率不变，逐渐降低输入电压直到输入异步电动机的电流开始上升，测量此时的输入功率Ps0、电流Is0和电压Us0，并按以下公式计算机械损耗PΩ：
其中，Rs为异步电动机定子电阻；
S3：继续分步降低输入电压和输入频率，记录第i步实验的电流Isi、电压Usi、功率Psi和频率值fsi，据此计算气隙电压值Ugi，铁耗等效电阻RFei以及压频比Kufi，i＝1,2,……,N，计算公式如下：
其中，ωsi为第i次实验时电动机定子角频率，Llsi为第i次实验时电动机定子漏感抗；
S4：根据各步实验的RFei和Kufi绘制两者的拟合曲线图，以得到铁耗等效电阻随压频比的变化规律。
2.如权利要求1所述的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，其特征在于，步骤S3中，分步降低输入电压和输入频率的方式为：
先保持额定电压不变，频率从额定频率开始，每步频率减半，进行x步；再保持电压为额定电压的一半，频率从第x+1次减半后的频率开始，每步频率减半，进行y步，x+y＝N。
3.如权利要求2所述的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，其特征在于，x＝4，y＝7。
4.如权利要求1所述的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用5次多项式拟合铁耗等效电阻随压频比的曲线图。
5.如权利要求1～4中任一项所述的异步电动机铁耗等效电阻随压频比的变化规律测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用输出频率与电压幅值分别可调的三相对称交流电压电源为所述异步电动机供电。
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