超導(dǎo)感應(yīng)電機的建模與分析.pdf

1、隨著人口的增加，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快，各種資源特別是能源的需求量大幅度上升，經(jīng)濟發(fā)展面臨資源特別是能源約束矛盾的問題更加突出。從一次能源到電能的轉(zhuǎn)換幾乎100％依賴電機來完成；而在所有的電能消耗中，電機的電能消耗量占總發(fā)電量的60％-70％。因此提高電機的效率對于節(jié)約能源有十分重要的意義。 目前應(yīng)用的常導(dǎo)電動機絕大部分是感應(yīng)電機和永磁同步電機。在這兩種電動機中，使用數(shù)量最多的是鼠籠式感應(yīng)電動機。根據(jù)美國國內(nèi)情況調(diào)查來看500

2、馬力以上的鼠籠式感應(yīng)電動機的平均輸出功率為1500馬力左右，總的來說，效率為95％左右，如果使500馬力以上的電動機全部超導(dǎo)化后，可使能耗損失減少40％，則效率高達97-98％，推算年節(jié)能量為2×10<'9>干瓦時。將超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于電機是最具有前景和最具挑戰(zhàn)性的實現(xiàn)這個目標(biāo)的技術(shù)手段。 現(xiàn)行超導(dǎo)電機研究都是集中在電勵磁超導(dǎo)同步電機上。電勵磁同步電機是目前超導(dǎo)電機研究最熱門的領(lǐng)域，而高溫超導(dǎo)體在最廣泛應(yīng)用的感應(yīng)電機中的應(yīng)用研究則鮮

3、見報道。日前韓國學(xué)者提出了一種新型的高溫超導(dǎo)電動機。其通過高溫超導(dǎo)塊材料的應(yīng)用，使新型電動機不僅在性能上同時具有常導(dǎo)感應(yīng)電機和永磁同步電機的優(yōu)點，避免它們各自的缺點，而且具有高效率、高可靠性等優(yōu)點。 本課題根據(jù)日前韓國學(xué)者提出的新型高溫超導(dǎo)電動機思想，在普通三相鼠籠型異步電動機的基礎(chǔ)上進行的改進和優(yōu)化。我們采用MATLAB/SIMULINK仿真技術(shù)，通過在普通三相鼠籠型異步電動機理論模型的基礎(chǔ)上，通過改變轉(zhuǎn)子電阻的大小，來模擬超

4、導(dǎo)材料的性質(zhì)，對新型感應(yīng)電動機的思想進行簡易的驗證。對以后建立高溫超導(dǎo)電動機的三維數(shù)學(xué)模型提供一些依據(jù)。 還將采用Ansoft中Maxwell 2D的有限元方法，通過計算機仿真來分析新型超導(dǎo)電機的運行特性和磁場特點。確定高溫超導(dǎo)感應(yīng)型異同步電機的基本結(jié)構(gòu)，進行整體或局部的分析，并進行大量的仿真實驗，驗證理論分析方法和電機結(jié)構(gòu)的可行性。利用軟件仿真實驗的方法，模擬各種負載進行實驗，分析電流、電壓、轉(zhuǎn)速、磁鏈和轉(zhuǎn)矩等變量，計算電機運