一種三相交流電機(jī)定子變極繞組的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種三相交流電機(jī)定子變極繞組的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]改變定子繞組的極對(duì)數(shù)進(jìn)行調(diào)速是三相感應(yīng)電機(jī)常用的調(diào)速方法之一。這種變極調(diào)速的方法只需要改變電機(jī)定子三相繞組線圈的連接次序和接線方式就可以改變電機(jī)繞組極對(duì)數(shù)，從而使電機(jī)具有兩種以上的速度，與變頻等其它調(diào)速方法相比，效率高且換極調(diào)速簡(jiǎn)便。
[0003]常用的變極方法有反向法和換相法兩種。其中反向變極法是將每相繞組的線圈重新組合后劃分為兩段，三相共劃分為6段，常用接線方法有2Y/Y和2Y/ Δ兩種，具有接線簡(jiǎn)單，出線頭少的特點(diǎn)，但是其不足之處是在進(jìn)行極數(shù)換接時(shí)需要3個(gè)接觸器，這3個(gè)接觸器中，有一個(gè)是2Y接法中的星點(diǎn)短接接觸器，很容易損壞，導(dǎo)致可靠性降低。
[0004]換相變極法是將每相繞組的線圈劃分為3段，三相共劃分為9段，然后再重新組合，這看起來(lái)要比反向變極法復(fù)雜，但在滿足一定條件的情況下，可以采用3路星形并聯(lián)變3路星形并聯(lián)的接線方法，即3Y/3Y并聯(lián)接法，這種接法中每段線圈為一條支路，在兩種極數(shù)下，每相均有3條并聯(lián)支路，可實(shí)現(xiàn)采用兩個(gè)接觸器進(jìn)行變極換接，盡管這時(shí)繞組內(nèi)線圈之間接法可能比反向法復(fù)雜，但就變極換接而言，甚至比反向法還要簡(jiǎn)單，且可靠性高。
[0005]在具有兩種極數(shù)的三相變極繞組中，若這兩種極數(shù)之比為整數(shù)，稱為倍極比繞組，例如2/4極，4/8極等。與反向變極法相比，3Y/3Y并聯(lián)接法的換相變極法繞組諧波含量低，電氣性能好，但是一般而言，這種接法并不適用于倍極比。原因是3Y/3Y并聯(lián)接法要求兩種極數(shù)下每相繞組必須含有3條并聯(lián)支路，而倍極比繞組的變前極或是變后極均非3倍數(shù)，這樣就很難滿足這種要求兩種極數(shù)下每相繞組必須含有3條并聯(lián)支路的條件了。
[0006]3Y/3Y接法在倍極比繞組中應(yīng)用的關(guān)鍵，是要在兩種極數(shù)下消除3Y并聯(lián)支路間的環(huán)流。因?yàn)閮煞N極數(shù)均非3倍數(shù)，這樣就必須恰當(dāng)選擇電機(jī)定子槽數(shù)，采用不等匝數(shù)線圈等非常規(guī)措施，并在3Y/3Y接法三相9條支路中的正確配置這些線圈，才有可能做到在兩種極數(shù)下均能消除倍極比繞組3Y并聯(lián)支路間的環(huán)流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種三相交流電機(jī)定子變極繞組設(shè)計(jì)方法，旨在解決現(xiàn)有換相變極3Y/3Y并聯(lián)接法不能用于倍極比的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明提供了一種三相倍極比換相變極3Y/3Y并聯(lián)接法繞組的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0009]第一步:選定變前極極對(duì)數(shù)pjp變后極極對(duì)數(shù)P 2，Pi和P 2為正整數(shù)，且P 2為P I的整倍數(shù)，例如P1 = P2= 1:2等；
[0010]第二步:確定電機(jī)定子槽數(shù)Z，Z = Smkp1, m為相數(shù)，m = 3，k為任意正整數(shù)；
[0011]第三步:根據(jù)給定的P1、P2以及Z，分別作變前極極對(duì)數(shù)P 1槽號(hào)相位圖和變后極極對(duì)數(shù)P2槽號(hào)相位圖；
[0012]第四步:將變前極極對(duì)數(shù)？1槽號(hào)相位圖按列3等分，每等分為120°相帶，當(dāng)k>l時(shí)，去掉每等分中所含的偶數(shù)槽號(hào)(或是奇數(shù)槽號(hào))，只保留奇數(shù)槽號(hào)(或是偶數(shù)槽號(hào))，分別作為變前極A、B、C三相所屬槽號(hào)；
[0013]第五步:上述變前極A、B、C三相槽號(hào)，每相再去掉位于相帶邊沿的一些槽號(hào)使得保留下來(lái)的槽號(hào)為5的倍數(shù)，然后按3Y/3Y并聯(lián)接法的換相變極法原理要求，將保留的槽號(hào)按每相3條支路分配，使得這3條支路所含槽號(hào)數(shù)比率為1:2:2，其中，對(duì)P1而言，比率I所屬槽號(hào)位置應(yīng)當(dāng)處于相帶中間，比率2所屬槽號(hào)則平分為兩組，其中一組只含負(fù)槽號(hào)，另一組只含正槽號(hào)，分別位于比率I槽號(hào)左右兩側(cè)；
[0014]第六步:當(dāng)k>l時(shí)，按奇數(shù)槽選取線圈跨距y，然后以比率I所屬槽號(hào)相位為基準(zhǔn)，分別調(diào)整比率2所屬兩組槽號(hào)各自所代表線圈的匝數(shù)比，要求做到:在3條支路通過(guò)電流相等時(shí)，3條支路各自產(chǎn)生的支路合成磁動(dòng)勢(shì)相位和幅值相等，也即比率2與比率I所屬槽號(hào)代表的線圈支路合成磁動(dòng)勢(shì)相等；
[0015]第七步:將上述三相共9條支路所含槽號(hào)，再按P2相位列于P 2槽號(hào)相位圖下，這時(shí)對(duì)于P2而言，每相120°相帶內(nèi)的3條支路仍然必須滿足各自產(chǎn)生的支路合成磁動(dòng)勢(shì)相位和幅值相等的條件，也即以比率I所屬槽號(hào)相位為基準(zhǔn)，比率2支路合成磁動(dòng)勢(shì)相位和幅值與比率I支路合成磁動(dòng)勢(shì)相位和幅值相等，若差異過(guò)大，則需要重新調(diào)整比率2中兩組槽號(hào)各自在其支路合成磁動(dòng)勢(shì)中的線圈匝數(shù)比值；
[0016]第八步:作兩種極數(shù)下的繞組磁動(dòng)勢(shì)諧波分析，若諧波含量過(guò)大，可重新選擇k值或是調(diào)整線圈跨距。也可考慮以上述所獲得變極方案為基礎(chǔ)，對(duì)之進(jìn)行疊加組合，來(lái)進(jìn)一步獲得低諧波含量的變極方案或是具有更多極數(shù)的變極方案；
[0017]第九步:根據(jù)三相共9條支路槽號(hào)在P1槽號(hào)相位圖和P 2槽號(hào)相位圖分布情況，按換相變極3Y/3Y并聯(lián)接法原理最后畫(huà)出三相繞組線圈的接線圖。
[0018]其中，在得到所述變極方案之后，可以將槽數(shù)擴(kuò)大η倍，同時(shí)將所述η個(gè)變極方案疊加，組合成為變極極數(shù)相同的新變極方案；其中η為正整數(shù)。
[0019]其中，在得到所述變極方案之后，可以將槽數(shù)擴(kuò)大η倍，同時(shí)將所述η個(gè)變極方案疊加，組合成為變極極數(shù)為原來(lái)η倍的新變極方案；其中η為正整數(shù)。
[0020]通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，由于在倍極比電機(jī)中采用了換相變極3Υ/3Υ并聯(lián)接法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得電機(jī)性能改善，控制電路簡(jiǎn)化，可靠性提高的有益效果O
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1a為Z' =18，p' ι= I槽號(hào)相位圖；
[0022]圖1b為V ι= 1，奇數(shù)槽號(hào)A、B、C 120°相帶三相槽號(hào)相位分布圖；
[0023]圖1c為]^ ι= 1，每相3條并聯(lián)支路槽號(hào)相位分布圖；
[0024]圖2a為Z' =18，p' 2槽號(hào)相位圖；
[0025]圖2b為t =18，p' ι= 2，每相3條并聯(lián)支路槽號(hào)相位分布圖；
[0026]圖3a為Z = 72，P1= 2槽號(hào)相位圖；
[0027]圖3b為P1= 2，每相3條并聯(lián)支路槽號(hào)相位分布圖；
[0028]圖4a為Z = 72，P2= 4槽號(hào)相位圖；
[0029]圖4b為P2= 4，每相3條并聯(lián)支路槽號(hào)相位分布圖；
[0030]圖5是定子槽數(shù)Z = 72，變極比4/8的3Y/3Y并聯(lián)接法繞組接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明目的是提供一種倍極比換相變極3Y/3Y并聯(lián)接法繞組的規(guī)范設(shè)計(jì)方法，按這種方法設(shè)計(jì)的采用3Y/3Y并聯(lián)接法倍極比繞組能夠消除其中支路間的環(huán)流，解決現(xiàn)有換相變極3Y/3Y并聯(lián)接法不能用于倍極比的問(wèn)題，使得倍極比變極電機(jī)也可以采用兩個(gè)三相接觸器進(jìn)行變極換接。
[0033]本發(fā)明主要用于倍極比3Y/3Y接法的換相變極繞組的方案設(shè)計(jì)，現(xiàn)有倍極比變極繞組因?yàn)榇嬖谙嗖⒙?lián)支路環(huán)流，而不能采用3Y/3Y接法，這種變極方案設(shè)計(jì)方法解決了這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)使得倍極比變極繞組可以做到采用兩個(gè)三相接觸器變極切換。具體包括:給定變前極極對(duì)數(shù)PjP變后極極對(duì)數(shù)P 2，選擇槽數(shù)系數(shù)k，由此確定定子槽數(shù)Z后作兩種極數(shù)槽號(hào)相位圖，將？1槽號(hào)相位圖按列等分為120°相帶，每相再去掉位于相帶邊沿的槽號(hào)，使得剩下的槽號(hào)為5的倍數(shù)，然后按每相3條支路比率1:2:2分配這些槽號(hào)，對(duì)P1相位而言，比率I槽號(hào)位置在120°相帶中間，比率2槽號(hào)分為兩組位于比率I槽號(hào)左右兩側(cè)，分別調(diào)整比率2兩組槽號(hào)各自所代表線圈的匝數(shù)比，使3條支路各自產(chǎn)生的支路合成磁動(dòng)勢(shì)相位和幅值相等；