專利名稱：電動(dòng)機(jī)不對(duì)稱繞組換相法變極方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三相電動(dòng)機(jī)的變極方法，進(jìn)一步是指利用換相法原理改變不對(duì)稱繞組部分匝數(shù)而實(shí)現(xiàn)的變極方法。
近年來，隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速在國內(nèi)外受到高度重視。僅電力系統(tǒng)的火電廠的風(fēng)機(jī)和水泵的耗電量就占廠自用電量的50%左右;其它如抽水泵及大型排灌站的高壓電動(dòng)機(jī)的耗電量更是十分驚人。因此，變極電機(jī)的研究有著十分重要的意義。
從目前的現(xiàn)場(chǎng)需要看，對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)，由于受槽內(nèi)絕緣條件的限制，不可能向多層繞組發(fā)展，而應(yīng)以雙層繞組為宜，對(duì)于電動(dòng)機(jī)出線的開關(guān)數(shù)量亦越少越好，最好為一種極數(shù)下一個(gè)開關(guān)。
對(duì)于變極前、后繞組均對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)來說，已有許多方案可供選擇。目前采用y和3y串聯(lián)或并聯(lián)而構(gòu)成3y+y/3y+y、4y/3y、3y/3y+y以及3y/3y等聯(lián)結(jié)方法，可以使電機(jī)的出線最少。但這些方法僅限于對(duì)變極前后均為對(duì)稱繞組的電動(dòng)機(jī)，而對(duì)于在一種極數(shù)下非對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)繞組來說，由于y部分和3y部分無法對(duì)稱而不能實(shí)施，使變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的范圍受到局限。
本發(fā)明的目的是，對(duì)于三相電動(dòng)機(jī)的變極不對(duì)稱繞組，通過調(diào)整部分繞組匝數(shù)而使其達(dá)到三相平衡，完成變極。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，對(duì)于三相變極不對(duì)稱繞組并采用3y+y/3y+y聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，調(diào)整其y部分的匝數(shù)，使其達(dá)到三相平衡，完成變極。
下面結(jié)合附圖及表格對(duì)本發(fā)明做出說明。
附圖、表說明

圖1是本發(fā)明所述的3y+y/3y+y的聯(lián)結(jié)圖。表1是電動(dòng)機(jī)的一種槽號(hào)相位圖，表2為變極方案圖。
由表2可知，本發(fā)明對(duì)于定子繞組以3y+y/3y+y聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，它有一定的定子槽數(shù)，且有一種極數(shù)不對(duì)稱。取一個(gè)對(duì)稱極數(shù)作為變前極，另一個(gè)做成變后極。按本發(fā)明的方法，使三段并聯(lián)部分的繞組匝數(shù)保持不變，而將串聯(lián)起來的不對(duì)稱y部分繞組通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各槽繞組的匝數(shù)，使三相繞組達(dá)到對(duì)稱，完成變極。這種方法不僅槽內(nèi)只嵌有兩層線圈即可，且只需調(diào)整單y部分的線圈匝數(shù)。
對(duì)于定子槽數(shù)Z＝60Q(Q為小于10的正整數(shù)，此處取Q＝1)4/6變極、4極60°相帶，其槽號(hào)相位圖如表1所示。由該表可知，對(duì)于4極來說是三相對(duì)稱，而對(duì)6極則為三相非對(duì)稱。為此可按常規(guī)方法將A′、B′二相靠右軸的12個(gè)線圈中分離出6個(gè)線圈，在保證4極對(duì)稱的情況下將其串入，另外6個(gè)線圈并依次串入6極繞組下，C′相靠右軸線的三個(gè)線圈亦串入6極繞組下，從而得出如表2所示的幾個(gè)方案。它的4極部分始終對(duì)稱，而對(duì)于6極部分經(jīng)計(jì)算得出對(duì)于(1)，qAB＝122.77°，qBC＝126°;對(duì)于(2)，qAB＝126°，qBC＝126°;對(duì)于(3)，qAB＝126°，qAB＝122.7°;而對(duì)于(4)，有qAB＝122.7°，qBC＝122.7°;該四方案均為不對(duì)稱方案。而對(duì)于(1)(2)(3)來說，無論如何調(diào)節(jié)串聯(lián)部分繞組匝數(shù)均不能使三相達(dá)到平衡。但對(duì)于(4)，通過調(diào)整串聯(lián)部分y的匝數(shù)可以使A′B′C′三相對(duì)稱。由于并聯(lián)部分3y繞組不進(jìn)行調(diào)節(jié)，4極時(shí)始終對(duì)稱，因此在變極時(shí)除考慮4極總匝數(shù)與其單速運(yùn)行時(shí)相同外，無需多加考慮。而對(duì)于6極來說，設(shè)3y部分每槽導(dǎo)體數(shù)SN＝N時(shí)，采用如下變換(a)為調(diào)速A′B′C′三相空間相位，取AC兩相串聯(lián)y部分每槽導(dǎo)體數(shù)SN1＝0.75N(SN1為大于零的偶數(shù));
(b)以B相相軸為0，計(jì)算出AB相軸間夾角X＝3COS5×18°+(3+0.75×9)·COS6×18°+3COS7×18°+3COS8×18°+3COS9×18°＝-10.056y＝3Sin5×18°+(3+0.75×9)Sin6×18°+3Sin7×18°+3Sin8×18°+3Sin9×18°＝17.39于是，qAB＝180°-arctg 17.39/10.056 ＝120.04°同理，qBC＝120.04°，而qAC＝360°-2×120.04°＝119.92°相對(duì)誤差 (120.04-119.92)/119.92 ＝0.1%＜0.5%此時(shí)AC兩相繞組的分布系數(shù)為
qA=qc=X2+y2/12+9.75=0.9236]]>由以上使三相角度的對(duì)稱調(diào)節(jié)完成。
(C)、按三相電勢(shì)大小要求相等，確定B相串聯(lián)y部分每槽導(dǎo)體數(shù)SN2qA·WA＝qC·WC＝qB·WB此時(shí)，qA＝qC＝0.9236WA＝WC＝N/2(0.75×3+5)qB＝13.56+9X/15+9XWB＝N/2(3X+5)式中，X＝SN2/SN所以，當(dāng)X＝0.722即 SN2＝0.722N(SN2為整數(shù))有 qB＝0.933，WB＝N/2(3×0.722+5)故有 qA·WA＝3.348NqB·WB＝3.343N幅值相對(duì)誤差3.348-3.343/3.343＝0.2%＜0.5%。
因此，以上對(duì)6極繞組來說，當(dāng)并聯(lián)3y部分SN＝N，而SN1為0.75N，SN2為0.722N時(shí)，三相一定對(duì)稱。故對(duì)變后極三相非對(duì)稱電動(dòng)機(jī)繞組，通過調(diào)節(jié)串聯(lián)部分繞組的匝數(shù)，可以使三相對(duì)稱。從而克服了已有技術(shù)不足。
同樣的，按本發(fā)明的變極方法，實(shí)施方案一是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝60Q(Q為小于10的正整數(shù)，后述實(shí)施例相同)，變極比為2P1/2P2＝4/6(2P1與2P2分別表示變前極和變后極，下同)，變前極60°相帶，調(diào)整y部分匝數(shù)繞組的接法為01 1，2，3，4，5;
02 41，42，43，44，45;
03 21，22，23，24，25;
04 -18，-19，-20，31，32;
05 -58，-59，-60，11，12;
06 -38，-39，-40，51，52;
07 35，-46，-47，-48，-49;
08 15，-26，-27，-28，-29;
09 55，-6，-7，-8，-9;
010 -14，-34，-54;
011 10，30，50;
012 16，36，56;
013 -17，33;
014 13，-57;
015 -37，53;
同樣的，按本發(fā)明的變極方法實(shí)施方案二是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝60Q，變極比2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調(diào)整γ部分匝數(shù)的繞組接法為
01 1，2，3，-54，-55;
02 21，22，23，-14，-15;
03 41，42，43，-34，-35;
04 48，-39，-40，31，32;
05 8，-59，-60，51，52;
06 28，-19，-20，11，12;
07 -25，16，17，18，-908 -45，36，37，38，-29;
09 -5，56，57，58，-49;
010 24，44，4;
011 10，30，50;
012 -46，-6，-26;
013 33，47;
014 53，7;
015 13，27。
同樣的，按本發(fā)明的變極方法，實(shí)施方案三是，當(dāng)定子槽數(shù)2＝60Q，變極比2P1/2P2＝10/6，變前極120°相帶，調(diào)整y部分匝數(shù)的繞組接法為01 1，2，3，4，25;
02 41，42，43，44，5;
03 21，22，23，24，45;
04 28，49，50，51，52;
05 8，29，30，31，32;
06 48，9，10，11，12;
07 15，16，37，38，39;
08 55，56，17，18，19;
09 35，36，57，58，59;
010 -14，-54，-34;
011 -40，-20，-60;
012 -26，-6，-46;
013 27，13;
014 7，53;
015 47，33。
同樣的，按本發(fā)明的變極方法，實(shí)施方案四是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝96Q，變極比2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調(diào)整y部分匝數(shù)的繞組接法是01 1，2，3，4，-85，-86，-87，-88，73;
02 33，34，35，36，-21，-22，-23，-24，9;
03 65，66，67，68，-53，-54，-55，-56，41;
04 76，-61，-62，-63，-64，49，50，51，52;
05 12，-93，-94，-95，-96，81，82，83，84;
06 44，-29，-30，-31，-32，17，18，19，20;
07 -39，-40，25，26，27，28，-13，-14，-15;
08 -71，-72，57，58，59，60，-45，-46，-47;
09 -7，-8，89，90，91，92，-77，-78，-79;
010 38，70，6;
011 16，48，80;
012 -74，-10，-42;
013 -37，75;
014 -69，11;
015 -5，43;
同樣的，按本發(fā)明的變極方法，實(shí)施方案五是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝84Q，變極比為2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調(diào)整y部分匝數(shù)的繞組接法是01 1，2，3，4，-75，-76，-77;
02 29，30，31，32，-19，-20，-21;
03 57，58，59，60，-47，-48，-49;
04 67，-54，-55，-56，43，44，45;
05 11，-82，-83，-84，71，72，73;
06 39，-26，-27，-28，15，16，17;
07 -35，22，23，24，25，-12，-13;
08 -63，50，51，52，53，-40，-41;
09 -7，78，79，80，81，-68，-69;
010 34，62，6;
011 14，42，70;
012 -64，-8，-36;
013 66，46，65，-33;
014 10，74，9，-61;
015 38，18，37，-5。
參見圖1，本發(fā)明所述的匝數(shù)調(diào)整確定后，則按常規(guī)方法接入電網(wǎng)，即按線圈編號(hào)，正號(hào)線圈組為順接，帶負(fù)號(hào)的線圈為反接;D1、D2、D3三段首端接為A′，再與D10串聯(lián)為A;D4、D5、D6三段首端接為B′，再與D11串接為B;D7、D8、D9三段首端接為C′，再與C12串接為C。D1、D2、D3尾端相接為a′，再與D13串接為a;D2、D5、D8尾端相接為b′，再與D14串接為b;D3、D6、D9尾端相接為c′，再與D15串接為c。在2P2極下運(yùn)行時(shí)ABC三點(diǎn)接入電網(wǎng)，在2P1極下運(yùn)行時(shí)abc三點(diǎn)接入電網(wǎng)。
本發(fā)明具有顯著的技術(shù)效果。從繞組結(jié)構(gòu)看，本發(fā)明的方法擴(kuò)展了繞組的變極范圍。已有技術(shù)中，變后極不對(duì)稱的電動(dòng)機(jī)數(shù)量較多，本發(fā)明為普及變極節(jié)能電動(dòng)機(jī)提供了有效的技術(shù)手段。從節(jié)能效果看，由于變極以后，變前極與變后極有一定的極差，當(dāng)電動(dòng)機(jī)從低極數(shù)轉(zhuǎn)換為高極數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率相應(yīng)下降。例如對(duì)一臺(tái)TSQ1510-4電動(dòng)機(jī)來說，當(dāng)電動(dòng)機(jī)從4極變換到6極運(yùn)行時(shí)，輸入功率從500KW降至200KW，這樣變極前后相差300KW，節(jié)電十分明顯。本發(fā)明的另一技術(shù)效果是，它較已有技術(shù)的變極電機(jī)具有工藝簡單、制造方便的特點(diǎn)，其制造工藝與普通非變極電動(dòng)機(jī)一樣，其維修亦是如此。
權(quán)利要求
1.一種利用電動(dòng)機(jī)不對(duì)稱繞組換相法的變極方法，繞組采用3y+y/3y+y聯(lián)結(jié)，其特征是，調(diào)節(jié)不對(duì)稱極下y部份繞組的匝數(shù)，使不對(duì)稱繞組達(dá)到三相平衡，完成變極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極方法，其特征是，當(dāng)定槽數(shù)Z＝60Q(Q為小于10的正整數(shù))，變極比為2P1/2P2＝4/6且變前極60°相帶時(shí)，調(diào)節(jié)γ部分匝數(shù)的繞組的接法是01 1，2，3，4，5;02 41，42，43，44，45;03 21，22，23，24，25;04 -18，-19，-20，31，32;05 -58，-59，-60，11，12;06 -38，-39，-40，51，52;07 35，-46，-47，-48，-49;08 15，-26，-27，-28，-29;09 55，-6，-7，-8，-9;010 -14，-34，-54;011 10，30，50;012 16，36，56;013 -17，33;014 13，-57;015 -37，53;
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極方法，其特征是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝60Q，(Q為小于10的正整數(shù))，變極比2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時(shí)，調(diào)整γ部分匝數(shù)的繞組接法為01 1，2，3，-54，-55;02 21，22，23，-14，-15;03 41，42，43，-34，-35;04 48，-39，-40，31，32;05 8，-59，-60，51，52;06 28，-19，-20，11，12;07 -25，16，17，18，-908 -45，36，37，38，-29;09 -5，56，57，58，-49;010 24，44，4;011 10，30，50;012 -46，-6，-26;013 33，47;014 53，7;015 13，27。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極方法，其特征是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝60Q(Q為小于10的正整數(shù))，變極比2P1/2P2＝10/6且變前極120°相帶時(shí)，調(diào)整γ部分匝數(shù)的繞組接法為01 1，2，3，4，25;02 41，42，43，44，5;03 21，22，23，24，45;04 28，49，50，51，52;05 8，29，30，31，32;06 48，9，10，11，12;07 15，16，37，38，39;08 55，56，17，18，19;09 35，36，57，58，59;010 -14，-54，-34;011 -40，-20，-60;012 -26，-6，-46;013 27，13;014 7，53;015 47，33。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極方法，其特征是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝96Q(Q為正整數(shù))，變極比2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時(shí)，調(diào)整γ部分匝數(shù)的繞組接法為01 1，2，3，4，-85，-86，-87，-88，73;02 33，34，35，36，-21，-22，-23，-24，9;03 65，66，67，68，-53，-54，-55，-56，41;04 76，-61，-62，-63，-64，49，50，51，52;05 12，-93，-94，-95，-96，81，82，83，84;06 44，-29，-30，-31，-32，17，18，19，20;07 -39，-40，25，26，27，28，-13，-14，-15;08 -71，-72，57，58，59，60，-45，-46，-47;09 -7，-8，89，90，91，92，-77，-78，-79;010 38，70，6;011 16，48，80;012 -74，-10，-42;013 -37，75;014 -69，11;014 -5，43。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變極方法，其特征是，當(dāng)定子槽數(shù)Z＝84Q(Q為小于10的正整數(shù))，變極比為2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時(shí)，調(diào)整γ部分匝數(shù)的繞組接法是01 1，2，3，4，-75，-76，-77;02 29，30，31，32，-19，-20，-21;03 57，58，59，60，-47，-48，-49;04 67，-54，-55，-56，43，44，45;05 11，-82，-83，-84，71，72，73;06 39，-26，-27，-28，15，16，17;07 -35，22，23，24，25，-12，-13;08 -63，50，51，52，53，-40，-41;09 -7，78，79，80，81，-68，-69;010 34，62，6;011 14，42，70;012 -64，-8，-36;013 66，46，65，-33;014 10，74，9，-61;015 38，18，37，-5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用電動(dòng)機(jī)不對(duì)稱繞組的換相變極方法，實(shí)現(xiàn)繞組采用3y+y/3y+y聯(lián)結(jié)且單y部分不對(duì)稱電動(dòng)機(jī)的變極。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是，調(diào)節(jié)不對(duì)稱極下y部分繞組的匝數(shù)，使不對(duì)稱繞組達(dá)到三相平衡，完成變極。本發(fā)明為擴(kuò)大變極電機(jī)的范圍提供有效的技術(shù)手段。
文檔編號(hào)H02K19/12GK1067338SQ9110671
公開日1992年12月23日 申請(qǐng)日期1991年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月27日
發(fā)明者賀小華 申請(qǐng)人:湖南省電力試驗(yàn)研究所