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12爪极交流发电机本章我们将简化一些基本介绍，以便介绍一些更高级的使用。有关基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。12.1基本原理爪极交流发电机(或爪极同步发电机)广泛的用于汽车工业，它将输入的机械功率转换为电功率。爪极发电机的定子上嵌有多相电枢绕组，其极数与转子相同。转子上装有较特殊的爪形磁极，这种磁极结构有利于在转子直径较小的情况下，安排较多的磁极。爪极转子上装有励磁绕组或永磁体，转子旋转时，在气隙中产生旋转磁场，该磁场会在定子绕组中产生感应电压。除了转子结构有较大的差别外，爪极电机的电磁分析方法与同步发电机相同，常采用频域相量图进行性能分析。图中，耳和X?是电枢绕组的电阻和漏电抗。如果爪极交流发电机装有永磁体，则轴电枢反应电抗乂円和轴电枢反应电抗X大致为定值。此外，Xd是经过线性化处理的非线性参数，X是线adaqadaq性参数。轴同步电抗X；和轴同步电抗X可按下面的公式计算：dqX=X+Xd1adX=X+Xq1aq(12.1)12.1.1带有励磁绕组的转子如果转子装有励磁绕组，则励磁电流是可调的，轴和轴的电流可按下面步骤求得。以输入电压U为参考相量，设功率因数角为0则电流相量为(12.2)图中OM所代表的相量可表示为:OM=U+I(R+jX+jX)11aq设E0与U的夹角为e（0称为功率角），则E0与I的夹角为屮+0(12.3)(12.4)sin屮(12.相量02的长度代表由d轴磁通产生的反电势，可用来确定d轴磁场是否饱和。E。，乂玄。和f可以从磁路空载特性曲线中得到。12.1.2转子上只有永磁如果转子只装有永磁体，则励磁是不可调的。d轴和q轴的电流可按下面步骤得到。对于给定的功角e（u滞后的角度），有：-XdR一TdE—Ucos0o—RXI—Usin0L1q-q-1-」(12.6)求得/d和/qR2+XX1dqX(E—Ucos0)+RUsin0q01R(E—Ucos0)—XUsin0令I滞后的角度为屮,有：屮=tan—1-Id-q功率因数角0（1滞后U的角度）为:*=屮—0(12.7)(12.8)(12.9)12.1.3功率和效率输出电功率P2=3UIcos*（12.10）输入机械功率P=P+P+P+P+P12fwCuaFeCuf（12.11）式中：Pf、PC、PF、PCf分别为风摩损耗、电枢铜损、铁心损耗、励磁绕组铜损（如果有励磁绕fwCuaFeCuf相量02的长度代表由d轴磁通产生的反电势，可用来确定d轴磁场是否饱和。d轴和q轴电流可分别按下式求出：T=P1®（12.12）w为同步角速度，单位：rad/s发电机效率：—辛X100%P1（12.13）12.2主要特点12.2.1线圈和绕组的排列优化设计几乎所有常用的三相和单相，单层和双层，整数槽和分数槽交流绕组都能自动设计。用户不需要一个接一个的自己定义线圈。当设计者采用全极式单层绕组时，RMxprt将自动对绕组进行排列，以减少绕组端部长度。当使用不对称三相绕组时，绕组排列按照最少负序和零序进行优化。12.2.2支持任何单、双层绕组设计的绕组编辑器除了利用RMxprt中的绕组自动排列功能，用户也能通过WindingEditor来指定特殊形式的绕组排列。在WindingEditor（绕组编辑器）中，通过改变每个线圈的相属Phase、匝数Turns、入槽号InSlot和出槽号OutSlot，可排列出任意所需的单、双层绕组分布形式。12.2.3支持永磁和绕组励磁结构RMxprt支持三种爪极交流发电机的转子励磁结构：1.永磁体励磁结构2.绕组式励磁结构（圆线绕组和扁线绕组）3.永磁体和绕组混合励磁结构12.2.4分析气隙磁场分布爪极电机转子磁极的极弧系数是沿轴向变化的，若沿极逐渐变小，则极的极弧系数逐渐变大。对每个截面都通过许克变换求解气隙磁场的波形，然后用积分的方式求解绕组的感应电势。12.3爪极交流发电机的设计这一节,我们将演示三相感应电动机设计的一般流程。点击Start>Programs>Ansoft>MaxweII12>MaxweII12从桌面进入Maxwell界面。从RMxprt主菜单条中点击FiIe>New新建一个空白的Maxwell工程文件Projectl。从RMxprt主菜单栏中点击Project>InsertRMxprtDesign。在SelectMachineType会话框中选择Claw-PoleSynchronousMachine,然后点击OK返回RMxprt主窗口。这样就添加一个新的RMxprt设计。从RMxprt菜单栏中点击FiIe>Save。如果想把项目另存为CPSG_4p50Hz550VA.mxwl，可从下拉菜单选择SaveAs然后点击Save返回RMxprt主窗口。（参见3.2.6设置默认的项目路径）分析这个算例，需要做以下几项设置：1.设置模型单位（参...