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电机的相带问题和槽电位的星形图

日期:2021-09-02 08:49   浏览次数:0

同事小S和女士为了有效削弱电磁噪声.讨论了某型号电机的绕线方案,谈到相区,小S不知所措,说自己虽然一直有60度或120度相区的概念,但对相区的了解不如分数匝正弦绕组.

据女士说,小s的情况在某种程度上是有代表性的。因为电机种类很多,但电机绕组大多是标准的60度相带,即使是120度相带绕组也很少涉及,非标准的相带及相关问题自然没有多少人关心。

鉴于以上情况,女士认为有必要谈谈相位带及其选择。为了保证三相绕组槽位或磁位复合矢量的对称性、最大绝对值和最小谐波含量,通常选择非标准相带绕组是最佳选择。

细胞电位星形图

当谈到相带及其选择时,我们不得不研究细胞电位的星形图。当电枢上各槽内导体的电势按正弦规律变化时,分别用矢量表示,这些矢量形成径向星形图,称为槽电势星形图。

细胞电位星形图的绘制方法

图1示出了三相同步发电机定子槽中导体的圆周分布,磁极数2p=4,槽数Z=36。槽位星形图的绘制步骤如下:

1)槽距的电角度1

当相邻两槽之间的距离用电角表示时,称为槽距电角。因为整个电枢圆周是360机械角,用电角计算时,一对极之间的距离等于360电角。当电机有P对极时,电枢周长应为p360电角,因此,槽距电角为

1=p360/Z……(1)

其中p为电机的极数,z为电枢槽数,对于图1所示的电机,为 1=p360/z=2 360/36=20

图1

2)画出储罐电位的星形图

假设磁极磁场的磁密沿气隙圆周呈正弦分布,转子逆时针匀速转动,定子各槽导体的感应电势将随时间呈正弦变化。

由于槽在空间上彼此相差电角度1,导体的电势在时间相位上也彼此相差角度1。如图A)在图2中,假设1号槽的导体电势用矢量1表示,2号槽的导体电势矢量2落后矢量1 20。同理,矢量3落后矢量2 20。以此类推,可以画出图2中图a)所示的槽势星形图。

图2

坦克势星形图的物理意义

从图2中的图a)可以看出,向量19、20、21,向量1,2,3,因为它们在磁极下面的相应位置,所以它们的感应电势是同相的。

一般来说,对于每一极,每一相整数槽绕组,如果电机有P个对极,则有P个重叠槽位星。一般来说,当p和z有最大公约数t时,就有t个重叠的细胞势能星。对于图1所示的同步发电机,P和Z最多

大公约数为2,故有两个重合的槽电势星形。

相带的概念及其物理意义

每相占据空间电角度

图2中a)图所示,每360°电角度圆周分割为6等分,每等分横跨60°电角度,即三相交流绕组A-X、B-Y、C-Z各相分别占据空间范围60°电角度。同理,图2中b)图所示,三相交流绕组A、B、C各相分别占据空间范围120°电角度。

相带及其物理意义

所谓相带就是如图2所示每相绕组在360°电角度空间上占据的电角度,其大小实际上反映了电枢绕组的分布水平或集中度。相带电角度值越大,绕组集中度越低,合成电势或磁势波中谐波的含量越小,但绕组的利用率或分布系数越低。

非标准相带选用及遵循原则

当研究低谐波绕组以减低电磁噪声时,每相绕组在360°电角度空间上占据的电角度并不局限于图2所示的60°和120°,而变极多速电机绕组常常选用60°和120°相带以外的非标准相带。

无论绕组相带如何选,必须遵循以下原则:

在一定导体数下,获得较大基波电势和基波磁势;

1 在三相绕组中,对基波而言,三相电势和磁势必须对称,即三相大小相等而相位上互

差120°;且三相阻抗也要求相等;

2 电势和磁势波形力求接近正弦波,为此要求电势和磁势中的谐波分量尽可能小。

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