電機(jī)的相帶問題以及槽電勢星形圖。
內(nèi)容簡介:談相帶及其選擇問題,就不得不研究槽電勢星形圖。當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電勢分別用矢量表示時(shí),這些矢量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖,稱為槽電勢星形圖。
詳解某型電機(jī)的繞組方案,以便能有效削弱電磁噪聲。當(dāng)談到相帶問題時(shí),大部分人有些茫然,一直以來雖有60或120度相帶的概念,但對相帶問題不似分?jǐn)?shù)匝或正弦繞組那么明晰。
這種情況有一定的代表性。因?yàn)殡姍C(jī)種類雖多且雜,但電機(jī)繞組多為標(biāo)準(zhǔn)60度相帶,即便120度相帶繞組都很少涉及,非標(biāo)相帶及其相關(guān)問題自然沒多少人在意。
鑒于以上情況,我們參認(rèn)為有必要談?wù)勏鄮Ъ捌溥x擇問題,為確保三相繞組槽電勢或磁勢合成矢量的對稱且絕對值最大、諧波含量最小,選用非標(biāo)準(zhǔn)相帶繞組通常為最佳選項(xiàng)。
談相帶及其選擇問題,就不得不研究槽電勢星形圖。當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電勢分別用矢量表示時(shí),這些矢量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖,稱為槽電勢星形圖。
圖1所示是一臺三相同步發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)導(dǎo)體沿圓周分布情況,極數(shù)2p=4、槽數(shù)Z=36,其槽電勢星形圖繪制步驟如下:
1)槽距電角α1
相鄰兩槽間的距離以電角度表示時(shí),稱為槽距電角。由于整個(gè)電樞圓周為360°機(jī)械角度,以電角度計(jì)算時(shí),一對極距范圍內(nèi)就等于360°電角度。當(dāng)電機(jī)有p對極時(shí),則電樞圓周應(yīng)為p360°電角度,因此,槽距電角為
α1= p360°/Z……(1)
式中 p是電機(jī)的極對數(shù),Z是電樞槽數(shù),對圖1所示電機(jī)來說,則為α1= p360°/Z=2×360°/36=20°
2)繪制槽電勢星形圖
假設(shè)磁極磁場的磁密沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布,轉(zhuǎn)子沿反時(shí)針方向恒速旋轉(zhuǎn),則定子各槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢將隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。
由于各槽在空間上彼此互差α1電角度,因此各導(dǎo)體電勢在時(shí)間相位上也彼此相差α1角度。如圖2中a)圖所示,假設(shè)1號槽的導(dǎo)體電勢以矢量1表示,則在圖示轉(zhuǎn)向下,2號槽的導(dǎo)體電勢矢量2比矢量1滯后20°。同理矢量3比矢量2滯后20°。以此類推,就可繪出圖2中a)圖所示的槽電勢星形圖。
槽電勢星形圖物理意義
從圖2中a)圖可見,19、20、21……等矢量與1、2、3……等矢量分別重合,這是由于它們在磁極下分別處于對應(yīng)的位置,所以它們的感應(yīng)電勢同相位。
一般說,對于每極每相整數(shù)槽繞組,如果電機(jī)有p對極,則有p個(gè)重疊的槽電勢星形。普遍地說,當(dāng)p和Z有最大公約數(shù)t時(shí),則有t個(gè)重合的槽電勢星形。對圖1所示同步發(fā)電機(jī)而言,p和Z的最大公約數(shù)為2,故有兩個(gè)重合的槽電勢星形。
每相占據(jù)空間電角度
圖2中a)圖所示,每360°電角度圓周分割為6等分,每等分橫跨60°電角度,即三相交流繞組A-X、B-Y、C-Z各相分別占據(jù)空間范圍60°電角度。同理,圖2中b)圖所示,三相交流繞組A、B、C各相分別占據(jù)空間范圍120°電角度。
相帶及其物理意義
所謂相帶就是如圖2所示每相繞組在360°電角度空間上占據(jù)的電角度,其大小實(shí)際上反映了電樞繞組的分布水平或集中度。相帶電角度值越大,繞組集中度越低,合成電勢或磁勢波中諧波的含量越小,但繞組的利用率或分布系數(shù)越低。
非標(biāo)準(zhǔn)相帶選用及遵循原則
當(dāng)研究低諧波繞組以減低電磁噪聲時(shí),每相繞組在360°電角度空間上占據(jù)的電角度并不局限于圖2所示的60°和120°,而變極多速電機(jī)繞組常常選用60°和120°相帶以外的非標(biāo)準(zhǔn)相帶。
無論繞組相帶如何選,必須遵循以下原則:
在一定導(dǎo)體數(shù)下,獲得較大基波電勢和基波磁勢;
1 在三相繞組中,對基波而言,三相電勢和磁勢必須對稱,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 電勢和磁勢波形力求接近正弦波,為此要求電勢和磁勢中的諧波分量盡可能小。
轉(zhuǎn)載請說明來自西安泰富西瑪電機(jī)(西安西瑪電機(jī)集團(tuán)股份有限公司)官方網(wǎng)站:http://dznw.net.cn/zixun/dianjibaike128.html
這種情況有一定的代表性。因?yàn)殡姍C(jī)種類雖多且雜,但電機(jī)繞組多為標(biāo)準(zhǔn)60度相帶,即便120度相帶繞組都很少涉及,非標(biāo)相帶及其相關(guān)問題自然沒多少人在意。
鑒于以上情況,我們參認(rèn)為有必要談?wù)勏鄮Ъ捌溥x擇問題,為確保三相繞組槽電勢或磁勢合成矢量的對稱且絕對值最大、諧波含量最小,選用非標(biāo)準(zhǔn)相帶繞組通常為最佳選項(xiàng)。
槽電勢星形圖
談相帶及其選擇問題,就不得不研究槽電勢星形圖。當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電勢分別用矢量表示時(shí),這些矢量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖,稱為槽電勢星形圖。
槽電勢星形圖繪制方法
圖1所示是一臺三相同步發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)導(dǎo)體沿圓周分布情況,極數(shù)2p=4、槽數(shù)Z=36,其槽電勢星形圖繪制步驟如下:
1)槽距電角α1
相鄰兩槽間的距離以電角度表示時(shí),稱為槽距電角。由于整個(gè)電樞圓周為360°機(jī)械角度,以電角度計(jì)算時(shí),一對極距范圍內(nèi)就等于360°電角度。當(dāng)電機(jī)有p對極時(shí),則電樞圓周應(yīng)為p360°電角度,因此,槽距電角為
α1= p360°/Z……(1)
式中 p是電機(jī)的極對數(shù),Z是電樞槽數(shù),對圖1所示電機(jī)來說,則為α1= p360°/Z=2×360°/36=20°
圖1
2)繪制槽電勢星形圖
假設(shè)磁極磁場的磁密沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布,轉(zhuǎn)子沿反時(shí)針方向恒速旋轉(zhuǎn),則定子各槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢將隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。
由于各槽在空間上彼此互差α1電角度,因此各導(dǎo)體電勢在時(shí)間相位上也彼此相差α1角度。如圖2中a)圖所示,假設(shè)1號槽的導(dǎo)體電勢以矢量1表示,則在圖示轉(zhuǎn)向下,2號槽的導(dǎo)體電勢矢量2比矢量1滯后20°。同理矢量3比矢量2滯后20°。以此類推,就可繪出圖2中a)圖所示的槽電勢星形圖。
圖2
槽電勢星形圖物理意義
從圖2中a)圖可見,19、20、21……等矢量與1、2、3……等矢量分別重合,這是由于它們在磁極下分別處于對應(yīng)的位置,所以它們的感應(yīng)電勢同相位。
一般說,對于每極每相整數(shù)槽繞組,如果電機(jī)有p對極,則有p個(gè)重疊的槽電勢星形。普遍地說,當(dāng)p和Z有最大公約數(shù)t時(shí),則有t個(gè)重合的槽電勢星形。對圖1所示同步發(fā)電機(jī)而言,p和Z的最大公約數(shù)為2,故有兩個(gè)重合的槽電勢星形。
相帶的概念及其物理意義
每相占據(jù)空間電角度
圖2中a)圖所示,每360°電角度圓周分割為6等分,每等分橫跨60°電角度,即三相交流繞組A-X、B-Y、C-Z各相分別占據(jù)空間范圍60°電角度。同理,圖2中b)圖所示,三相交流繞組A、B、C各相分別占據(jù)空間范圍120°電角度。
相帶及其物理意義
所謂相帶就是如圖2所示每相繞組在360°電角度空間上占據(jù)的電角度,其大小實(shí)際上反映了電樞繞組的分布水平或集中度。相帶電角度值越大,繞組集中度越低,合成電勢或磁勢波中諧波的含量越小,但繞組的利用率或分布系數(shù)越低。
非標(biāo)準(zhǔn)相帶選用及遵循原則
當(dāng)研究低諧波繞組以減低電磁噪聲時(shí),每相繞組在360°電角度空間上占據(jù)的電角度并不局限于圖2所示的60°和120°,而變極多速電機(jī)繞組常常選用60°和120°相帶以外的非標(biāo)準(zhǔn)相帶。
無論繞組相帶如何選,必須遵循以下原則:
在一定導(dǎo)體數(shù)下,獲得較大基波電勢和基波磁勢;
1 在三相繞組中,對基波而言,三相電勢和磁勢必須對稱,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 電勢和磁勢波形力求接近正弦波,為此要求電勢和磁勢中的諧波分量盡可能小。
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