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改进了的混相变极方法及变极绕组.pdf

  • 上传人:t****
  • 文档编号:707451
  • 上传时间:2018-03-06
  • 格式:PDF
  • 页数:63
  • 大小:2.88MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN91101693.7

    申请日:

    1991.03.16

    公开号:

    CN1069369A

    公开日:

    1993.02.24

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    |||公开|||

    IPC分类号:

    H02K17/14; H02K19/12; H02K19/32

    主分类号:

    H02K17/14; H02K19/12; H02K19/32

    申请人:

    陈晚桃;

    发明人:

    陈晚桃; 钟儒明; 陈世明; 钟茜; 钟方

    地址:

    422000湖南省邵阳市龙须塘邵阳市水泥厂劳动服务公司

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    改进了的混相变极方法及变极绕组,参数适用范围有所扩大,引进的混相绕组增加为60°相差和120°相差两种,混相绕组形式选择、混相分量调节、多级变换绕组各极数的确定及其排列已有规律可循,还提出了风机型3Y/3Y双层等匝绕组的匹配原则,介绍了近70个变极方案,其中3Y/3Y风机型双层等匝变极方案多极分布系数接近60°相带绕组,少极分布系数接近120°相带绕组,多极磁密与少极磁密比接近1。

    权利要求书

    1: 混相变极方法,在多路并联经适当匹配的换相变极绕组中,引进混相绕组,并确定出各组线圈所属混相分量槽号,再在待平衡极槽号相位图上调节混相分量,使各极数下诸并联支路基波感应电动势平衡或接近平衡、三相对称或接近对称,本发明的特征在于: 1)换相变极绕组,凡经调节后达到平衡或接近平衡、对称或接近对称的都包括在内; 2)引进的混相绕组扩大为60°相差和120°相差两种,120°相差混相绕组取0.5d′型,60°相差混相绕组N=偶数时取0.5d′型,N=奇数时取Od′型(仅N≤3时例外); 3)风机型3Y/3Y双层等匝变极绕组参数匹配原则-槽数Z必为9的倍数,少极(2p 1 )引进120°相差混相绕组时,多极(2P 2 )必取60°相带,多极引进60°相差混相绕组时,少极必取120°相带,每槽两个混相分量中,相位号角标值相差悬殊时,舍去较低的,保留较高的,相位号角标值相差不大时,根据平衡对称要求决定取舍; 4)各组线圈所属混相分量槽号的确定简化为:或者画出两种极数槽号相位图,直接在槽号相位图上混相,按对称轴线法的规定将一种极数的三相槽号画到另一极数槽号相位图上,从而完成整个绕组线圈的分组,或者排列出Z/3槽数(即1-Z/3槽,其中Z为槽数)的绕组,根据该Z/3槽数线圈所属组别确定其余2Z/3槽数的线圈组别号,从而完成整个线圈的分组; 5)在多种极数换相变极绕组中引进混相绕组时,仅根据其中一种极数的绕组排列和一定的调制关系就可得出其余五种极数的排列,该调制关系是P 2 =P 1 -Z/6、P 3 =P 1 +Z/6、P 4 =P 1 -Z/3、P 5 =P 1 +Z/3、P 6 =P 1 -Z/2(P 1 、P 2 、P 3 、P 4 、P 5 、P 6 依次为六种极数极对数),当Z仅能被3整除时,只存在三种极数P 1 、P 1 -Z/3P 1 +Z/3,当Z仅能被2整除时,只存在两种极数P 1 、P 1 -Z/2。
    2: 根据权利要求1所述的混相变极方法,其特征在于利用Z/3槽数绕组排列分组时,顺便将待平衡极数的相位关系体现到各槽相位号 角标中,以便调节混相分量时直接应用,避免再计算各槽电角度。 3、根据权利要求1或2所述混相变极方法变极的混相变极绕组,9组线圈时采用3Y/3Y、3△/1△或3△/1Y接法,18组线圈时采用6Y/3Y、6Y/3△或6Y/3Y/3Y接法,12组线圈时采用3Y/3Y+Y接法,其特征在于各组线圈串联的槽号混相分量、各极数绕组分布系数如下: 1)、当Z=30、2P 1 /2P 2 =4/6,线圈分成9组y=奇数时:Aa--
    3: P 5 =P 1 +Z/3、P 6 =P 1 -Z/2(P 1 、P 2 、P 3 、P 4 、P 5 、P 6 依次为六种极数极对数),当Z仅能被3整除时,只存在三种极数P 1 、P 1 -Z/3P 1 +Z/3,当Z仅能被2整除时,只存在两种极数P 1 、P 1 -Z/2。 2、根据权利要求1所述的混相变极方法,其特征在于利用Z/3槽数绕组排列分组时,顺便将待平衡极数的相位关系体现到各槽相位号 角标中,以便调节混相分量时直接应用,避免再计算各槽电角度。 3、根据权利要求1或2所述混相变极方法变极的混相变极绕组,9组线圈时采用3Y/3Y、3△/1△或3△/1Y接法,18组线圈时采用6Y/3Y、6Y/3△或6Y/3Y/3Y接法,12组线圈时采用3Y/3Y+Y接法,其特征在于各组线圈串联的槽号混相分量、各极数绕组分布系数如下: 1)、当Z=30、2P 1 /2P 2 =4/6,线圈分成9组y=奇数时:Aa--

    说明书


    多路并联换相变极绕组分布系数高,谐波含量低,变极设备简单,但存在一个突出的问题-诸并联支路基波感应电动势不能平衡。例如专利申请号85102367“换相变极电机绕组设计方法及电机”中给出的90槽10/12极变极方案中10极三并支路基波感应电动势最大相位差达25.77°,如此严重的不平衡,势必产生很大的环流,很难保证电机长期正常工作。目前消除环流的方法有以下几种:

        1、专利85100451“混相变极方法”提出,在多路并联换相变极绕组中引进排列规律已定的混相绕组,适当调节混相分量,使各种极数达到平衡,该方法还通过参数匹配,把易于实现平衡调节的换相变极绕组匹配成五种类型,从而扩大了它的应用范围。这是该方法的优点。但该方法也有不足之处:其一是混相分量调节过程中,如何减少线圈规格种数、如何减小线圈在槽内的层数,类型Ⅲ变极绕组,哪些N相同的极数可以相互变换,均没有提供出一个可以明确遵循的规律;其二是未能提供出更多的具体变极方案。

        2、专利85103682“消除3Y/3Y联接法环流的交流变极电动机绕组”提出把普通双层绕组线圈平分为多匝、少匝两种,依靠调节其匝比和将两种匝数合理分配于各槽中来消除不平衡。从构思上看,该方法并未逸出“混相变极方法”的范围,与后者的区别仅在于将排列规律已定而匝数待调覆盍120°相带的60°相差混相绕组的混相分量角标去掉而改称120°相带绕组,各组线圈串联的槽号改用对称轴线法确定,诚然,用对称轴线法确定线圈组槽号,在某些情况下会显得方便些。但将混相分量角标取消,使被调对象身份不明,直观感消失,势必给混相分量的调节带来困难,在等效极相槽数N较大,即混相分量种数较多的情况下,甚至根本无法进行调节。其次,如何将两种匝数分配到各槽中,该方法未作任何交代,除非根据“混相变极方法”所理顺的线索,局外人是很难实施的。至于该方法提供的4/6、6/8、8/10、10/12、12/14等极比变极绕组方案,绝大部分是多极绕组系数低于少极绕组系数,多极磁密与少极磁密比值都在1.28以上,有地甚至高达1.7,很难与风机型负载匹配,只能用于恒功率变极。

        3、“矩阵模式归纳法在变极绕组设计中的应用”(1990年8月《电工技术学报》第3期)一文提出“先计算出各槽所在的电角度……。知道各槽的电角度后,还可以从中找出削弱甚至消除不平衡电流的办法来。”该方法的实质是要对“混相变极方法”提出全面改进,包括:把原“混相变极方法”的名称改为“矩阵模式归纳法”;把直接根据相带宽度来排列变后极绕组的步骤改为先计算出各槽电角度,经过定向,再确定变后极相属;把原来定义的线圈组别号改名为“符号”,把表征变极后反向或不反向的向号取消,改由槽号顶上或底下加符号“一”来代替,将槽号归纳后,还按矩阵模式排列得井然有序;把在槽号相位图上调节混相分量的过程改为“知道各槽的电角度后,还可以从中找出削弱甚至消除不平衡电流的办法来”;把“极比约分后分子或分母含有3的倍数的绕组,3的倍数极自动平衡”的结论加以论证后改为“只要极对数为3或3的倍数时,各支路中的电流总是可以达到平衡的”;把“在N=9的变极绕组(如54槽4/6极、6/8极)中……应尽量采用筒化型混相绕组”的提法扩义为“对三路绕组而言,其槽数Z必须为Z=n·27……对六路绕组言,其Z必须为Z=n·54……54槽与108槽是两个很有益的槽数”,并把54槽6/8极两个可取等匝的混相变极方案线圈编号依次顺移一个槽号;把36槽4/6极变极方案匝比2∶1改为1∶0.5,把该方案线圈跨距必须取6说成“已成定值,不能任意选择”。如果说该方法敢于提出这些改进应算是优点,那么不免出现了下面一些缺点:

        1)、该方法对混相变极方法的改进仅限于形式和无关轻重的细节,而没有触及本质内容。

        2)、先计算各槽电角度,经过定向,再确定变后极相属,比混相变极方法直接根据相带宽度确定相属要麻烦得多,这就不是改进了,而是改退了。

        3)、换相变极绕组,各种极数之间,同一极数的三相之间,同一相的诸并联支路之间,同一支路的各槽之间,同一槽的两个混相分量之间,都是相互联系、相互制约的,调节起来,牵一发而动全身。要调节到既使诸并联支路电势平衡,又使各槽槽满率相等,如不利用“混相变极方法”理顺的线索(包括参数匹配,引进混相绕组-一般交流绕组的原始型式作为媒介),是极难奏效的。多少年来,许多人调来调去,总调不出一个可行的方案来,最后还是不得不切除一部分绕组,就是这个道理。该文声称的“知道各槽的电角度后,还可以从中找出削弱甚至消除不平衡电流的办法来”纯系子虚乌有,不足为信。

        4)、该方法离开参数匹配,孤立地讨论不平衡电流与极数的关系,不平衡电流与槽数的关系,把复杂的问题简单化,所得结论必然有误。例如该方法从αM=α的条件导出极对数P为3或3的倍数时各支路可以达到平衡的结论就背离了变极理论的基本常识。因为当极比2P1/2P2的绕组不能平衡时,2P1×3/2P2×3极比绕组也同样不能平衡,或者说,单元电机绕组不平衡时,三个这样的单元电机绕组串联起来同样不能平衡。这里,甚至其前提条件αM=α(相当于q=整数的条件)与其“也适用于分数槽的说法”也直接矛盾。再如该方法在讨论P为2、4、5……非3的倍数时,从α一般为20°或40°及Q为3的倍数条件出发得出27的倍数槽是采用等匝绕组的有益槽数的结论也是如此。事实上,27、81等槽数绝非理想的槽数,而有益的槽数也绝不限于54、108等槽;所例举的6/4、8/6、10/8、12/10、14/12等极比中非3的倍数极(4、8、10、14)也没有一个符合其条件α=20°或40°。

        5)、由于该方法存在上述严重的原则性错误,理论上不可能对“混相变极方法”作出任何改进,自然不可能据以得出任何新的变极绕组方案,这从该方法给出的两例变极绕组也只限于记录在案的现有技术也可得到说明。

        本发明的任务就是要对“混相变极方法”作出切实的改进,使之更富条理性、规律性,设计步骤更加简化,据以得出的混相变极绕组更丰富,更能满足不同性质负载要求,绕组工艺结构也更加简单。

        本发明要点如下:

        1、变极绕组类型,凡经调节后,所有极数能达平衡或接近平衡,对称或接近对称的均包括在内。

        2、引进的混相绕组扩大为60°相差和120°相差两种。120°相差混相绕组取0.5α′型,60°相差混相绕组N=偶数时取∥0.5α′型,N=奇数时取0α′型(仅N=3时例外)。

        3、风机型3Y/3Y双层等匝变极绕组参数匹配原则-槽数Z必须为9的倍数:少极(2P1)引进120°相差混相绕组时,多极(2P2)必取60°相带:多极引进60°相差混相绕组时,少极必取120°相带:每槽的两个混相分量相位号角标值相差悬殊时,舍去较低的,保留较高的,相位号角标值差别不大时,根据平衡对称要求决定取舍。

        4、各组线圈槽号的确定简化为:或者画出两种极数槽号相位图,直接在槽号相位图上混相,按对称轴线法的规定将一种极数一相槽号画到另一极数槽号相位上,从而完成整个绕组线圈的分组:或者排列出/Z/3槽数(即1-Z/3槽,其中Z为槽数)的绕组,根据该∥Z/3槽数线圈所属组别号确定其余2Z/3槽数的线圈组别号,从而完成整个线圈的分组。

        5、多极变换时,仅需根据其中一种极数的绕组排列和一定的调制关系就可得出其余五种极数的绕组排列,该调制关系是P2=P1-Z/6 P3=P1+Z/6、P4=P1-Z/3、P5=P1+Z/3、P6=P1-Z/2(P1、P2、P3、P4、P5、P6分别为六种极数的极对数)。当Z仅能被3整除时,只存在三种极数P1、∥P1-Z/3、P1+Z/3。当Z仅能被2整除时,只存在两种极数P1、P1-Z/2。

        6、利用Z/3槽数绕组排列分组时,顺便将待平衡极数的相位关系体现到各槽的相位号角标中,以便调节混相分量时直接应用,避免再计算各槽电角度。

        7、系统地提供一些得自本发明方法的变极绕组方案,供各种性质负载选用。

        与现有技术比较,本发明具有如下突出优点:

        1、设计变极绕组步骤更为简化,更富条理性和规律性。例如等效极相槽数N相同的类型Ⅲ变极绕组的设计,根据统一的公式就能判断出不同槽数时能够实现变换的各种极数,且只需排列出其中一种极数绕组的三分之一的槽号,就可直接得出其余五种极数的绕组排列和18组线圈的分组,并确定出各组线圈槽号的相位关系,避免调节混相分量时再画槽号相位图。有些变极绕组却利用槽号相位图,确定合适的对称轴线,迅速完成变极方案的设计,避免绕组排列不适当时返工。

        2、本发明变极绕组比专利85100451所匹配的五种类型要广。例如108槽8/10极、144槽和180槽的14/16极双层等匝绕组变极方案就不能由该发明得出。

        3、本发明引进的混相绕组扩大为60°相差和120°相差两种,不仅为获取新的变极方案提供了新的途径,也解决了专利85103682力图解决而无法解决的风机型3Y/3Y接法变极方案不能与风机型特性匹配的难题。例如:72槽10/12极3Y/3Y变极方案,本发明10极12极分布系数分别为0.837和0.9659,12极磁密与10极磁密比值接近1,能够满足风机特性的要求;而该发明10极12极分布系数分别为0.966和0.837,12极磁密与10极磁密比值高达1.34,与风机高速大功率、低速小功率的特性要求背道而驰。

        4、与专利85102367比较,本发明双层等匝3Y/3Y变极方案不平衡程度要低得多。例如90槽10/12极变极方案,10极分布系数二者均为0.808,但本发明三并支路基波感应电动势相位完全相同,仅有2.9%的幅值差,而该专利三并支路基波感应电动势最大相位差达25.77°,最大幅值差为1.5%、12极的不对称程度二者不相上下,但本发明分布系数达0.9496,而该专利为0.9288。

        5、本发明提供的双层绕组变极方案能适用于多种槽数,远远超出了《矩阵模式归纳法在变极绕组设计中的应用》一文预言限于27的倍数槽的范围。

        6、本发明提供的某些6Y/3Y/3Y变极方案,三种极数分布系数和绕组系数均高,槽内线圈多数槽单层,少数槽双层,引出线不算多,所需换接开关可算少。例如60槽4/6/14变极方案,4、6、14极分布系数均为0.951,绕组系数分别为0.9302、0.8473、0.9497,五分之三的槽数为单层,仅五分之二的槽数为双层,引出线15根,接触器只需5个。

        7、本发明系统地罗列了各种混相变极绕组方案,为各种负载选用提供了方便。

        下面对本发明作进一步说明。

        本发明在槽号相位图上混相时,槽号相位图就代表槽电流矢量星形图,选定三根对称轴线就代表三相混相电流矢量,每相对称轴线右侧槽号代表超前混相分量,左侧槽号代表落后混相分量。60°相差混相时,自轴线起至两侧各槽混相分量相位号依次用角标N、N-1、N-2……1(N=qd为等效极相槽数)表示,每相混相分量覆盖120°相带。120°相差混相时,自轴线起至两侧各槽混相分量相位号依次用2N、2N-1、2N-2……1表示,每相混相分量覆盖240°相带。超前混相分量与落后混相分量相位号角标应分别置于槽号的右侧和左侧,以资区分。槽号相位图的画法与通常有所不同,需将整个矢量星形园周0-360°均分为0-180°和180°-360°两部分,0-180范围内的槽号画在上面的横行上,180°-360°范围内的槽号画在下面的横行上,且下面横行上的180°相位线和360°相位线应分别与上面横行上的0°相位线和180°相位线重合。于是下面横行上的正槽号就可看成是上面横行上的负槽号,上面横行上的正槽号就可看成是下面横行上的负槽号、同一根轴线在上面横行代表正的混相电流矢量,在下面横行就代表负的混相电流矢量,既简化了画法,调节混相分量时也显得直观些。上下横行槽号之间还应拉开一定的距离,用以容纳分组后的各线圈组槽号。

        本发明绕组排列是根据绕组参数q=N/d所决定的相位分布规律进行的。因为q的倒数1/q=d/N,其含义是每槽对应的极相数。而1个极相等于电角度60°(一对极有6个极·相),故1/q的实质是用极·相表示的槽距电角度。在槽号相位图上,当每个极·相内的N个矢量依次用相位号N、N-1、N-2……2、1表示时,槽距/d/N就意味着相邻两个槽号的相位号角标值应相差d。显然,在铁芯槽顺着相序编号的情况下,超前混相分量每移过一槽,相位号角标值应减去d,移过m槽时,就应减去m·d。当m=q时,q、d正好等于N。因为移过一个极相后,相位号角标仍应保持不变。故超前混相分量相位号角标值在每槽递减d的过程中,凡跨越一个极相就应增加N,跨越n个极相就应增加n·N。显然,落后混相分量应恰恰与此相反,相位号角标值在每槽递增d的过程中,凡跨越一个极·相,就应减去N,跨越n个极相,就应减去n·N。60°相带绕组和120°相带绕组是混相绕组一定的简化型式,或者认为只保留了超前混相分量(这时混相电流轴线应置于全部槽号的左侧),或者认为只保留相位号角标值较高的混相分量(这时混相电流轴线应置于全部槽号的相轴上),故也可按上述规律进行排列。

        如所周知,当绕组各槽顺着相序编号时,p(极对数)为3k(k=1、2、3……)的绕组三个空间对称的槽号n、n+Z/3、n+2Z/3必属同相;p为3k+1(k=0、1、2……)的绕组三个空间对称槽号n、n+Z/3、n+2Z/3的相号次序必属顺序;p为3K-1(K=1、2、3……)的绕组三个空间对称槽号n、n+Z/3、n+2Z/3的相号次序必属逆序。因此根据槽号n的相属就可推知槽号n+Z/3和n+Z/3的相属,对变极绕组来说,就可以根据槽号n的组别来确定n+Z/3和n+2Z/3的组别号。

        例1、Z=72 2p1/2p2=12/14 14极取60°相带12极引进120°相差0.5α′型混相绕组

        1)用槽号相位图设计

        12极与14极槽号相位图分别如表1和表2所示。14极按60°相带分相后,将α相(多极采用小写相号,少极采用大写相号,下同)槽号按对称轴线法的规定填到12极槽号相位图上。取A、B、C三根轴线分别代表12极的三个混相电流矢量。进行120°相差混相时,每两根相差120°的轴线之间的槽号均属该二相混相分量。对超前相说,槽号必处于相轴右侧,对落后相说,槽号必处于相轴左侧。同一槽号超前和落后的两个混相分量就用相位角标号分别注在槽号右侧和左侧来区分。例如A轴右侧四个相位上的槽号14、23、632、641和 74、 683、 692、 58,属超前混相分量,相位角标号置于右侧。A轴左侧四个相位上的槽号133、222、323、412和/ 27、228、317、418属落后的混相分量,相位角标号置于左侧。该16个混相分量槽号同时属于12极的A相和14极的α相,即Aa线圈组槽号。同理B轴和C轴左右侧槽号构成Ba和Ca线圈组槽号。

        由于12极极对数为3K(K=2),14极极对数为3K+1/(K=2),故n、n+Z/3、n+2Z/3三个槽号的相属对12极说必然相同,对14极说,必然按顺序a、b、c变化。换句话说,若槽号n属于Aa线圈组,槽号n+Z/3必属Ab线圈组,槽号∥n+2Z/3必属Ac线圈组,同样地,若n属于Ba线圈时,n+Z/3和n+Z/3必分属Bb和Bc线圈组,若n属于Ca线圈组,则/n+Z/3和n+2Z/3必分属Cb和Cc线圈组。从而由Aa、Ba和Ca三组线圈槽号可以确定出全部九组线圈槽号混相分量如下:

        Aa— 581632641683692142374412317418222323127228133

        Ab—101152161203212254263314436341 42246347151252157

        Ac— 341392401443452494503554460365466270371132419

        Ba—321372381432483534543458 594363464268369112217

        Bb—5616126216727235463410 114315416220321125226131

        Bc—81132141192243294303434 354339440244345149250155

        Ca—121172181223232274283432 334337438343248153254159

        Cb—361412421463472514523456 5743614623672721526111

        Cc—601652661703712344348 94313414319224129230135

        在槽号相位图上,根据两种极数近于平衡和对称的要求,线圈为双层等匝的要求进行调节时,如将角标值1和2的混相分量槽号舍去,仅保留角标值3和4较高混相分量的槽号,则14极不平衡程度过大。现将某些中值角标3的槽号舍去,而保留某些角标值为2的槽号,则14极接近平衡,12极仍保持对称。各组线圈保留的混相分量槽号如下(线圈为等匝,槽号角标仍代表相位号,不代表匝数相对值):

        Aa- 692142374412317418222

        Ab-212254263344436341442246

        Ac-452494503554460365466270

        Ba-432534543458 594363464268

        Bb-6725463410 114315416220

        Bc-192294303434 354339440244

        Ca-232274283432 334337438248

        Cb-472514523456 574361462272

        Cc-712344348 94313414224

        取“2”舍“3”后,14极分布系数Kq14=0.9552,仍与60°相带绕组相同,12极分布系数Kq12=0.808,低于/120°相带绕组的数值。不过,两种极数的磁密却接近相等,更能与风机型负载匹配。

        2)用三分之一槽数的绕组排列表设计

        表3为1-24槽的绕组排列。14极为60°相带绕组,现认为只保留超前混相分量。因14极q=12/7,从最高相位角标起,定槽1为α12(此处规定14极相位角标置于相号的上角),则槽2为α5(得自12-7),槽3为 C12(得自5-7+12),槽4为 C3(得自10-7),槽5为b(得自3-7+12)……。12极为120°相差混相绕组,q=2/1,相位号角标值最高为4,为保证变极时只换相不反向,各槽混相分量的正、负号应与14极一致。现定槽1上层为A4(此处规定12极相位角标置于相号的下角,上层超前混相分量置于右下角,下层落后混相分量置于左下角),则槽2上层为A3(得自4-1=3),槽3上层为 C4(得自3-1+2)……槽8上层为B1(得自4-1+(-2),因如取2,则4-1+2=5,相位号角标值超出最高值,故只能取(-2),这意味着槽8上层相属较槽7上层超前),槽9上层为C4(得自1-1+2×2,意味着槽9上层相属较槽8落后两个极·相即120°)……。槽1下层应定为1B,槽2下层为2B(得自1+1),槽3下层为 A(得自2+1-2)……槽8下层4C(得自1+1-(-2)=4,(-2)也意味着槽8下层相属较槽7超前),槽9下层为1A(得自4+1-2×2,也意味着槽9下层相属较槽8落后两个极·相即120°)……。

        根据绕组排列,将全部1-24槽混相分量,并带上能反映其在两种极数中的相位角标号归纳到各自所在的线圈组,每归纳一个槽号n,也将槽号n+Z/3和n+2Z/3归纳到相关的线圈组。从而得出全部九组线圈混相分量槽号如下:

        根据上述带有相位信息的九组线圈槽号,就可直接确定出平衡调节所必需的槽号相位图。14极α相三组线圈槽号相位图如表4所示,12极A相三组线圈槽号相位图如表5所示,分别与表2、表1完全吻合。

        例2 Z=72 2p1/2p2=12/14 14极引进60°相差0.5α′型混相绕组12极取120°相带。

        1)、用槽号相位图设计

        在14极槽号相位图上取a、b、c三根轴线分别代表三个混相电流矢量,如表6所示。每根轴线左侧12个相位上的槽号代表该相落后的混相分量,右侧12个相位上的槽号代表该相超前的混相分量。将a相落后的12个相位上的混相分量,161220351410541

        6727318629211052111112421252563154465563676782695710161147126和超前的12个相位上的混相分量1123211631022953812743625334643232541

        37126811271058917848776385694283592181填到12极槽号相位图上,如表7所示,按该极120°相带分相后,Aa、Ba、Ca三组线圈槽号就确定了。由该三组线圈就可确定全部九组线圈槽号混相分量(仅带有14极的相位角标)如下:

        Aa-4463511052256957 589161862 631064376768116941122576

        Ab-470331042899 109113814 1510163719 20112142512265316

        Ac-4223271028232933 349137838 3910403743 44114544912505556

        Ba-220125826731 3211636 37123854151242 4361147 487538541592

        Bb-244149850755 5611660 61126255651266 6761171 7275861112

        Bc-268118277 811612 13121455171218 1961123 247298301352

        Ca-672551264101111 1273151 016178 181921 2292322710283334

        Cb-62452912304341135 3673391040 418421945 4694725110523574

        Cc-64855312544581159 6073631064 658661669 7097123104394

        2)用三分之一绕组排列表设计

        表8为1-24槽绕组排列。与前例相似,将该三分之一槽数的全部混相分量归纳到各自所属的线圈组时,也将其余槽数归纳到相关的线圈组。得出的九组线圈槽号与上述结果自然完全一致。

        根据槽号相位角标,就可迅速作出调节平衡所必需的14极α相三组线圈槽号混相分量相位图如表9所示。

        为得到双层绕组,可令角标“1”至“6”的混相分量匝数为0,再根据跨距y=6时槽满率相同的要求建立方程组,解出角标“10”、“11”、“12”的混相分量匝数与角标“7”、“8”、“9”混相分量匝数之比为5∶1,经核算,14极三并支路基波感应电动势幅值差为0.4%,偏离相轴的最大角度为0.064°,能够满足平衡要求。

        在本例情况下,根据绕组排列表建立满足槽满率相同要求的方程组比利用槽号相位图要方便些。

        例3 Z=108 2p1/2p2=8/10 10极引进60°相差0.5α′型混相绕组8极取120°相带

        本例绕组的参数已超出原五种类型绕组的范围,两种极数均有待平衡,且变极方案与对称轴线的选择很有关系,利用槽号相位图设计较方便。

        在表11的8极槽号相位图上,按120°相带分相后,将三相槽号分别填到表10的10极槽号相位图上,选择a、b、c三根对称轴线代表10极三个混相电流矢量,每根轴线左右侧各18个相位上的槽号就分别代表该相落后的混相分量和超前的混相分量。三根轴线自然地将全部线圈分成9组。

        为对两种极数进行平衡调节,还需将8极A相的三组线圈填回到该极槽号相位图上(为增强直观感,本例在两种极数槽号相位图上均给出全部九组线圈的分组)。经调节,应将角标1、2、3、4、5、6、7、8、10九个混相分量去掉,只保留9、11、12、13、14、15、16、17、18九个混相分量。这样得到的双层等匝绕组,两种极数均接近平衡。其中8极分布系数0.8275,三并支路基波感应电动势对相轴的偏离角度最大为0.299°,最大幅值差为0.9%;10极分布系数0.9518,三并支路基波感应电动势相对于相轴的偏离角度最大为0.081°,最大幅值差0.5%。能有这种效果,舍“10”留“9”是关键。

        例4 Z=30 2p1/2p2/2p3/2p4/2p5/2p6=4/6/14/16/24/26引进Oα′型混相绕组。

        这种类型绕组利用绕组排列表设计较方便。

        当2p1极1-Z/3槽绕组排列好以后(见表12),将该极各槽混相分量按下述步骤位移即得出其它五种极数的绕组排列(实际上,根据六种极数中任何一种极数的绕组排列,均可得出其余五种极数的排列)。

        2p2极-将2p1极1至Z/3槽的混相分量依次逆着相序位移0°、60°、120°、180°、240°……后即得。即槽1混相分量为α5,与2p1极相同,相当于逆转0°;槽2混相分量为相当于逆转60°;槽3混相分量为,相当于 (A1)/(C) 逆转120°;槽4混相分量为 (C4)/(b) ,相当于逆转180°……。

        2p3极-将2p1极1至Z/3槽的混相分量依次顺着相序位移0°、60°、120°、180°、240°……后即得。槽1混相分量为a5,相当于A3位移0°:槽2混相分量为,相当于 (A3)/(2C) 顺移60°:槽3混相分量为,相当于 (A1)/(C) 顺移120°……。

        2p4极-将2p1极1至Z/3槽混相分量依次逆着相序位移0°、120°、240°、360°……后即得。槽1混相分量为a5相当于A5位移0°;槽2混相分量为,相当于逆转120°:槽3混相分量为,相当于逆转240;槽4混相分量为,相当于逆转360°

        2p5极-将2p1极1至Z/3槽混相分量依次顺着相序位移0°、120°、240°……后即得。

        2p6极-将2p1极1至Z/3槽混相分量依次逆着相序位移0°、180°、360°、540°……后即得。

        六种极数中,2p1、2p4、2p5三种极数相互变换时,只换相,不反向,2p2、2p3、2p6三种极数相互变换时,也只换相不反向:前三种极数与后三种极数相互变换时,既换相,又有反向。线圈必须分成18组。其中不需反向的九组线圈所属混相分量槽号必为奇数,需反向的九组线圈所属混相分量槽号必为偶数,且后者可由前者混相分量槽号位移Z/2后得出。于是,只需将1-Z/3槽绕组排列表中不需反向的奇数槽号n、n+Z/3和n+2Z/3归纳到相关的线圈组,得出不需反向的九组线圈槽号,再由该九组线圈槽号得出需反向的九组线圈槽号,本例据此得出的全部18组线圈槽号如下(相属号依次按2p1、2p2、2p3、2p4、2p5、2p6的次序排列):

        AaaaaaII-1525227AaaaaaI-165102222

        CabbacII-11552217CabbacI-26520222

        BaccabII-215152227BaccabI-65302212

        AbccbaII-423173129 AbccbaI-2823114

        CbaabcII-43 27319 AbccbcI-418 123124

        BbbbbbII-41373119 BbbbbbI- 2822314

        AcbbcaII-31315 94AcbbcaI-181330 244

        CcccccII-131325 194CcccccI-281310 44

        BcaacbⅡ——23,35 294BcaacbI——8,320 144

        上述18个组别号中的六个相号,2p1与2p6成镜象对称,2p2与2p5成镜象对称,2p3与2p4成镜象对称,确定了其中三个,其余三个就定下来了,18个组别号中的六个相号,直接体现了各极数相对于原极数(2p1)的位移关系,具有广泛的通用性。利用槽号相位图来设计时,实际上只需作出两种极数的槽号相位图,求得18组线圈的分组后,就可判断出各组线圈组别号中的六个相号。在确定n、n+Z/3、n+2Z/3三个槽号的相序关系时,还需考虑到2p2、2p4、2p6三种极数均得自逆序调制,其相序与前面提及的规律是恰恰相反的。

        在这种类型绕组中,当一种极数满足平衡和对称要求时,其它五种极数也必然满足这种要求,故只需对其中一种极数进行调节。对本例而言,根据2p1极A相不反向的三组线圈槽号相位角标,可立即得出其相位关系如表13所示。混相分量的调节,不可能象前面三例那样,去低留高一刀截,而应作一点修正,让两个混相分量只相差1的槽同时保留该两个分量,并使该两个分量线圈的匝数和与其它只有一个分量的线圈匝数相等。该二个分量的匝数比可按电势平衡要求确定。一般说来,若单个分量槽的线圈匝数取相对值3,双个分量槽的匝数取相对值2与1,基本上可以满足平衡要求(仅N≤3时例外);也可以适当调节一下。本例中将分量“1”舍去,将分量“2”取为相对值2,将分量“3”取为相对值4,将分量“4”和“5”取为相对值7是可行的。这时六种极数分布系数K2=0.9466,三并支路基波感应电动势幅值差与平均幅值之比的百分值△=2.5%,偏离相轴的最大角度δ=0.936°(对6的倍数极而言,△δ分别表示三相基波感应电动势幅值差、偏离对称轴线的角度)。

        若将本例槽数由30槽增加为60槽,增加的30槽用来嵌放原30槽的下层线圈边,则各槽线圈大部分为单层,仅小部分为双层。若只用4/6/14三种极数,并取线圈跨距Y=13,则三种极数的绕组系数分别达0.9302、0.8473、0.9497,采用6Y/3Y/3Y接法,只需15根引出线,5个接触器。

        下面列出得自本发明的部分变极方案。方案给出各组线圈串联的混相分量槽号,各极数分布系数Kg,三并支路基波感应电动势幅值差△和偏离相轴的最大角度δ(对6的倍数极则为三相基波感应电动势幅值差和偏离对称轴线的角度。线圈组别号18组时带有向号Ⅱ或Ⅰ,分别表示变极后不反向和反向,9组时不带向号。组别号各极数相属次序与极比中的极数次序一致。槽号右角标代表线圈匝数比近于该角标数值比时的匝数相对值,但又不局限于该角标值。槽号无角标时表示等匝。18组线圈方案接法两种极数时为6Y/3Y或6Y/3△,三种极数时为6Y/3Y/3Y(图1)。9组线圈方案接法为3Y/3Y或3△/1△和3△/1Y(图2)。个别12组线圈方案采用3Y/3Y+Y。

        1、Z=18 2p1/2p2=2/4

        槽号右角标"3"、"2"、"1"代表的三种匝数比取sin50°:

        sin30°:sin10°时,两种极数分布系数均为0.9023,实际应用时可

        取5:3:1.9:6:2.13:9:3……,线圈跨距应取奇数,最

        好取y=5.

        2.Z=30 2p1/2p2=4/6

        "3"、"2"、"1"代表匝比约为3:2:1的三种匝数,如7:

        4:2.13:7:4等。当取7:4:2时,Kq4=Kq6=0.9466,

        △4=△6=2.5%,δ4=δ6=0.936°,跨距y应取奇数,3Y/3Y接法时最

        好取Y=5.

        3.Z=30 2p1/2p2=2/8(槽号方向以8极为准)

        角标所代表的匝数、两种极数分布系数及不平衡程度均与方案2同,

        跨距不限,但最好取11。

        4.Z=30 2p1/2p2=2/8

        本方案得自方案3向号II的线圈组(将向号I的线圈组去掉),线

        圈跨距应取奇数。

        5 Z=30 2p1/2p2=4/10(槽号方向以4极为准)

        角标代表的三种匝数及4极分布系数,不平衡程度均与方案2同。

        10极分布系数为1。取y=9时,多数槽三层,少数槽两层。

        6.Z=30 2p1/2p2=4/10

        Kq4=0.9427,△4=1.5%,δ4=1.16°;Kq10=0.866

        取y=9时,多数槽三层,少数槽两层。

        7 Z=36 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.96 Kq6=0.88 必须取y=6

        8.Z=36 2p1/2p2=4/6(槽号方向以4极为准)

        本方案线圈跨距必须取奇数,每槽都是三层。Kq4=0.96

        Kq6=0.91。

        9 Z=36 2p1/2p2=6/8

        线圈跨距也必须取奇数,每槽都是三层。Kq6=0.91

        Kq8=0.96

        Kq6=0.88 Kq8=0.96必须取y=6

        11.Z=36 2p1/2p2=6/8

        角标代表的匝数与方案1相同。必须取y=奇数。Kq6=0.866

        Kq8=0.902

        12.Z=36 2p1/2p2/2p3=2/4/8(槽号方

        向以2极为准)

        角标所代表的三种匝数与方案1同。匝比取为sin50°:sin30°

        :sin10°时,2、4、8极分布系数分别为0.8989、0.8886和

        0.8479。跨距不限,但以取13为好。

        13.Z=36 2p1/2p2=2/10

        角标所代表的三种匝数及2、10极分布系数均与方案1的18槽

        2/4极相同。跨距必须取奇数,最好取11。

        14 Z=36 2p1/2p2=2/4

        272332Ca-2122723292Ac-35351173231

        Ba-113171293351Cb-23329153111

        除线圈跨距最好取奇数13外,角标匝数及两种极数分布系数均与

        方案13同。

        15.Z=36 2p1/2p2=2/12

        Kg2=0.9465 △2=1.5% δ2=0.05° Kq12=0.866取Y=9

        或15。

        16 Z=42 2p1/2p2=6/8

        两种极数Kq、△、δ相同。匝比取17:11:5时,Kg=0.95

        △=0.5%、=0.52°。跨距必须奇数最好取5,此时大部分槽为单层,

        2/7的槽数为双层。

        17.Z=42 2p1/2p2=4/10

        角标匝数、分布系数及不平衡程度均与方案16同。跨距取奇数,

        最好取13。

        18.Z=42 2p1/2p2=2/12

        角标匝数、分布系数及不平衡、不对称程度均与方案16、17同。

        取Y=奇数,最好17。

        19.Z=48 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.9577 Kq6=0.87 △6=5.6% δ6=3.75°(不对称程度

        较大,但运行情况良好)必须取Y=8

        20 Z=48 2p1/2p2=6/16(槽号方向以16极为准)

        Kq6=0.95 △6=1% δ6=0.87°;Kq16=1.最好取y=9。

        21.Z=48 2p1/2p2=2/16

        Kq2=0.8229、 △2=0.8%、 δ2=0.26°;Kq16=1,取y=15、21

        22.Z=54 2p1/2p2=4/6(槽号方向以4极为准)

        Kq4=0.9555 △4=0.014% δ4=0.046;Kq6=0.902

        23.Z=54 2p1/2p2=4/6

        本方案得自方案22不反向线圈组II,跨距应取9。

        24.Z=54 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.96;Kq8=0.955 △8=4% δ8=0.09°

        25 Z=54 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.83;Kq8=0.955 △8=2% δ8=0.047°

        26.Z=54 2p1/2p2=8/10

        Ac-292353413471Bb-47253353111

        Ca-112173233291

        Kq8=Kq10=0.951 △8=△10=1.3% δ8=δ10=0.03°取y=5

        27.Z=54 2p1/2p2=2/16

        角标匝数。两种极数Kq、△和δ均与方案26同,取y=奇数,

        最好23。

        28.Z=54 2p1/2p2=4/18

        29.Z=60 2p1/2p2/2p3=4/6/14(槽号方向以4极为准)

        角标匝数及三种极数分布系数不平衡或不对称程度均与方案2同。

        线圈跨距取奇数13,此时4、6、16极绕组系数分别达0.9302、0.8473和0.9497。

        30.Z=60 2p1/2p2=4/6

        本方案直接得自29三种极数4/6/14中的4/6极,但跨距最好取11。

        31.Z=60 2p1/2p2=4/6

        Cc-5325525373Bc-132152253273

        Kq4=0.9302 Kq6=0.9045 取y=奇数,最好11。

        32.Z=60 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.9458 Kq6=0.9393 取y=偶数,最好10。

        33.Z=60 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.9567;Kq6=0.87,△6=3.9%,δ6=3°,必须取y=10。

        34.Z=60 2p1/2p2=4/10

        Kq4=0.9567 Kq10=0.7618 采用3△/1△接法时取y=17

        35.Z=66 2p1/2p2=10/12

        Kq10=Kq12=0.9524 △10=△12=0.5% δ10=δ12=0.459° 取y=

        奇数,最好5

        36.Z=66 2p1/2p2=6/16(槽号方向以16极为

        准)

        分布系数,不平衡或不对称程度均与方案35同。取y=12时,

        两种极数绕组系数均达0.9427,多数槽三层,少数槽双层。

        37.Z=72 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.9561 Kq6=0.8721 必须取y=12

        38 Z=72 2p1/2p2=4/6

        Kq4=0.9561 Kq6=0.9027 必须取y=14

        39.Z=72 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.8391 Kq8=0.9598 必须取y=10

        40.Z=72 2p1/2p2=6/8(槽号以8极为准)

        角标匝数与方案1同,Kq6=0.958 Kq8=0.889 必须取y=10

        41.Z=72 2p1/2p2=8/10

        Kq8=0.8312 △8=0.78% δ8=0.259°,Kq10=0.9516

        △10=0.78% δ10=0.847°。取y=8,槽内最多三层。

        42.Z=72 2p1/2p2=10/12

        Kq10=0.837 △10=0.74% δ10=0.1° Kq12=0.9659 必须取

        y=6

        43.Z=72 2p1/2p2=12/14

        Kq12=0.8365;Kq14=0.9777 △14=0.4% δ14=0.064°

        必须取y=6。

        44.Z=72 2p1/2p2=12/14

        Kq12=0.808 Kq14=0.9552 △=1.3% δ14=1.19°

        45.Z=78 2p1/2p2=12/14

        Kq12=Kq14=0.953 △12=△14=0.28% δ12=δ14=0.317°

        必须取y=5。

        46.Z=78 2p1/2p2=4/22

        Kq4=Kq22=0.953 △4=0.28% δ4=0.317° 取y=17。

        47.Z=84 2p1/2p2/2p3=6/8/20

        当取匝比30:20:9时,6、8、20极分布系数分别为

        0.9439、0.9393、0.8842,取y=13时,绕组系数分别达0.938

        0.874、0.874。

        48.Z=90 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.8146 △6=0.6% δ6=1.19°;Kq8=0.9366 △8=0.36%

        δ8=0.59°

        49.Z=90 2p1/2p2=8/10

        Kq8=0.815 △8=0.08% δ8=0.027°;Kq10=0.9598 取y=10

        时,槽内最多三层。

        50.Z=90 2p1/2p2=8/10 接法3Y/3Y+Y

        本方案为等匝3Y/3Y+Y接法,8极绕组切除1/10。

        共用部分:

        Kq8=0.8586 △8=1.5% δ8=0.02°;Kq10=0.9598

        51 Z=90 2p1/2p2=10/12

        Kq10=0.8084 △10=2.9% δ10=0°;Kq12=0.9496 △12=1.1%

        δ12=1.096°

        52.Z=90 2p1/2p2=12/14

        Kq12=0.8146 △12=2.55%,δ12=2.55°;Kq14=0.9274,

        △14=0.27% δ14=0.48°

        53.Z=96 2p1/2p2=4/6(槽号方向以4极为准)

        Kq4=0.9556 Kq6=0.8698 △6=2.5% δ6=1.875°

        54.Z=96 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.934 △6=0.4% δ6=0.83°;Kq8=0.9577 取y=13时,

        多数槽三层,六个槽四层,六个槽双层。

        55.Z=108 2p1/2p2=6/8

        Kq6=0.828 Kq8=0.9555 △8=1% δ8=0.0467°

        56.Z=108 2p1/2p2=8/10

        Kq80.8275 △8=0.9% δ8=0.299°;Kq10=0.9518

        △10=0.5% δ10=0.081

        57.Z=108 2p1/2p2=10/12

        Kq10=0.8271 △10=1% δ10=0.0113° Kq12=0.9598

        58.Z=108 2p1/2p2=12/14

        Kq12=0.8312 Kq14=0.955 △14=0.5% δ14=0.01°

        59.Z=108 2p1/2p2=16/18

        Aa-79385186291392297198210331042112282

        Kq16=0.8331 △16=0.17% δ16=0.815°;Kq18=0.9695

        必须取y=6

        60.Z=108 2p1/2p2=18/20

        Kq18=0.8365 Kq20=0.9362 △20=1.38% δ20=0.17°

        61.Z=108 2p1/2p2/2p3=8/10/26(槽号方向以8

        极为准)

        Kq8=Kq10=Kq26=0.951 取y=13时绕组系数分别达0.9494

        0.9027、0.9314多数槽单层、只少数槽双层。

        62.Z=144 2p1/2p2=12/14

        Kq12=0.8198 △12=1.7% δ12=0.57° Kq14=0.955 △14=0.1% δ14=0.51°

        63.Z=144 2p1/2p2=14/16

        Kq14=0.8564 △14=0.2% δ14=0.098° Kq16=0.9598

        △16=0.4% δ16=1.277°

        如将槽号1、4、8、11、15、18、49、52、56、

        59  63  66  97  100  104  107  111  114匝数取为1,其余槽

        号匝数取为2,则16极绝对平衡。这时相当于丢弃1/16的绕组。

        当然也可以将其作为单Y部分串入16极。

        64.Z=162 2p1/2p2=16/18

        Kq16=0.8258 △16=0.9% δ16=0.0168° Kq18=0.9598

        65.Z=162 2p1/2p2=16/18(槽号方向以

        16极为准)

        Kq16=0.9536 △16=0.9% δ16=0.0168 Kq18=0.9598

        66.Z=162 2p1/2p2=18/20

        Kq18=0.8312 Kq20=0.9543 △20=0.23% δ20=0.008°

        67.Z=162 2p1/2p2=18/20(槽号方向以

        20极为准)

        Kq18=0.9598 Kq20=0.9536 △20=0.9% δ20=0.0168°

        68.Z=180 2p1/2p2=14/16

        Kq14=0.826 △14=0.94% δ14=0.3° Kq16=0.959 △16=0.04% δ16=0.6°

        显然,上述每个变极方案都可看成单元电机。当把电机槽数和极数都提高t倍时,得到的变极方案Z′=Zt 2p1′/2p2′=2p1·t/2p2·t同样成立。同样,当把上述变极方案槽数作为基准槽,把每个槽分布成Q个槽,就成为分布槽Z′=Q·Z里的变极方案。

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    改进 相变 方法 绕组
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