气隙尺寸对高压异步电动机磁场及性能的影响

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(卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司，河南南阳 473008)

0 引言

对于大、中型高压异步电动机而言，气隙尺寸的选取对电机设计至关重要，通常气隙尺寸希望选取的小一些，以降低空载电流，提高功率因数；但气隙过小，除影响机械可靠性外，还会使谐波磁场及谐波漏抗增大，导致最大转矩减小。而增大气隙后，随着气隙磁导的变小，谐波磁场的作用会减弱，附加损耗、电磁力均减小，对削弱电磁噪声也有一定的好处[1-4]。

然而，应用传统路法并不能精确地计算出气隙尺寸对电机内磁场、电机参数特征量及性能的影响。时步有限元法可以充分考虑到齿槽效应、饱和效应等影响电机性能的各种因素，从而准确获得气隙磁场分布，为分析气隙尺寸对电机性能的影响提供有效的计算方法。本文以一台高压异步电动机为例，首先通过建立二维场-路耦合的电机数学模型和物理模型，其中磁场与外电路采用直接耦合方式，对具有不同气隙尺寸(单边气隙分别为2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm)的电机进行了时步有限元分析，从理论分析和数值仿真两个角度详细分析气隙尺寸对电机气隙磁密分布、电机运行性能以及电机附加损耗的影响，对比分析了电机参数随不同气隙尺寸的变化趋势，所得结论为合理的选择气隙尺寸提供了一定的理论依据。

1 电机二维全域电磁场模型

1.1 高压异步电动机的模型及基本数据本文研究的高压异步电动机，基本数据见表1。

表1 高压异步电动……