Maxwell2D分析结果中求取电机效率、功率因数的一种

Maxwell2D分析结果中求取电机效率、功率因数的一种方法
清心笔记—2020.6.1
由电工学可知：功率因数cos(φ)是电流与电压的相位角差。对于纯电阻负载来说，其电压与电流波形一般是正弦变化。图1为电压u与电流i的波形，电压波形的初相位于第二 象限，而电流波形初相位在第一限。求解两者初相位差或过轴线零点时的相位差的余弦值，便得到功率因数。

图1
但对于电动机来说，由于定、转子存在齿槽，加上电枢反应，使得电机磁场畸变。电机磁场除基波分量外，还存在一系列谐波。为此，电机负载的电流波形就不是正弦变化，如果运用上述方法进行求解，误差比较大。当然，也可以利用其他软件处理波形后再分析，但这些工作相对复杂。图2是从Maxwell 2D 中仿真结果中提取的输入电压（红色）与负载电流波形。

图2
对于运用 Maxwell 2D 设计电机时，可根据分析结果求解出输入、输出功率及电流、转矩，然后运用电工学公式：功率因数=输入功率/视在功率，效率=输出功率/输入功率。以下为用Maxwell 2D 分析电机的结果中求取上述参数的过程。
根据电机学中功率流程图：
输入功率=输出功率+铜损耗+铁损耗+风摩损耗+机械损耗
视在功率=相数×相电压×相电流
效率=