新型电机的环绕预设和抗测算研讨
提出了分裂线圈法变极方案,通过对部分线圈分裂并换相,使得相绕组支路不平衡度
大大减小,绕组利用率得到有效提高,从而提高了电机性能,而且线圈节距选择灵活度高
变极前后容易取得恰当磁密比。关于感应电机
虽然计算中都考虑了载流导体的集肤效应,但多数文献是以单个转子槽为基准,进而算出
一相槽漏抗。由于电机的实际磁场中,各转子槽磁密分布并不相同,各槽口涡流不相同,各
槽槽漏抗不相同,因此,通过计算一个转子槽漏抗来推算出的一相转子槽漏抗的方法不够
精确。
本文以一台采用分裂线圈法换相变极电机
YD132M - 4 /6- 5 5kW 为例,给出了线圈分
裂比的确定方法,采用正弦时变有限元法对其涡流场进行了计算,并且利用能量法计算了
不同负载时和起动时对称极间区(相邻
N 极和 S 极的各一半组成的 180 电角度区域)转子
各槽的槽漏抗,近似算出转子槽漏抗,得出转子槽漏抗随负载变化的规律。
2 绕组排列方法和线圈分裂
2 1 YD132M - 4 /6 分裂线圈法变极绕组排列
本文以
YD132M - 4 /6 变极电机为例,说明采用分裂线圈法变极的绕组排列过程。该电
机定子槽数
Z 1 = 36,转子槽数 Z 2 = 33,变极前为 6 极,变极后为 4 极,定子绕组采用双
层叠绕。
2 2 线圈分裂比 K C 的确定
由于
6 极各相支路平衡,支路无环流,且变极后三相绕组排列情况相同,这里仅分析
变极后
A 相 L、M 和 N 三支路间感应电势平衡条件下,线圈分裂比 K C 的确定方法。
以上从理论上论证了,如能实现线圈分裂比为
2cos20 ,则无论电机处于变极前或变极
后情况下,这种方法所用
3Y /3Y 连接均会使电机处于三相绕组严格对称相支路间没有环流
的理想状态。本文对采用分裂线圈法的
YD132- 4 /6 变极电机在线圈分裂比为 2cos20 时的绕
组系数和采用传统变极方案一不计及支路
D、E、F 和 G、H、J 与计及 D、E、F 和 G、H、J 时的绕
组系数分别进行了计算可看出
YD132- 4/6- 5 5kW 变极电机采用分裂线圈法的换相变极方案,
6 极时绕组利用率得到提高。
2 3 相绕组支路不平衡度计算
3 新型多星型换相变极电机的有限元分析
3 1 求解涡流场数学模型
鉴于分裂线圈法
3Y /3Y 换相变极电机定子绕组的特殊性,以电机的整个横截面作为求
解区域所示。为计算方便,作以下假设:电机横截面内的电磁场按二维场处理,铁心外圆的
散磁忽略不计;定子导体和铁心中集肤效应忽略不计;场域中各场量随时间按正弦变化。
3 2 定子电流的计算
电机的定子电流可通过迭代的方法计算,迭代方程为:
U = I(R + jX ) + E( 6)式中:
U 为定子端电压; R 为定子电阻和归算到定子侧的转子端部电阻; X 为定子端部和归算到
定子侧的转子端部漏抗;
E 为感应电势。感应电势 E 的计算为 E = j L ef 2aK f i= 1(- A i N
i)在上述计算过程中,计算定子电流首先必须对涡流场进行求解。
3 3 转子槽漏抗计算
3 3 1 单个转子槽的槽漏抗计算
在用上述方法算得电磁场后,电机(
)转子第
i 个槽的槽
漏电感可由下式获得。
3 3 2 考虑磁场分布的转子槽漏抗计算