[其他]消除多速電動機(jī)環(huán)流的方法及其繞組聯(lián)結(jié)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85103682
• 申請日: 1985-05-18
• 公開（公告）號: CN85103682A
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許實(shí)章
• 申請（專利權(quán)）人: 華中工學(xué)院
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28
• 代理公司: 華中工學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 楊為國,方放

本發(fā)明屬于交流變極多速電動機(jī)的定子繞組聯(lián)結(jié)法及結(jié)構(gòu)。

近十年來，隨著節(jié)能研究的發(fā)展，交流電動機(jī)變極變速節(jié)能受到國內(nèi)外的高度重視。對火電廠風(fēng)機(jī)、水泵和大型排澇泵站的節(jié)能來說，高壓大型變極電動機(jī)的研制具有重要意義。為了減少昂貴的高壓油開關(guān)，上述多速電動機(jī)換極所需開關(guān)數(shù)應(yīng)越少越好，最好只用兩臺三相單投開關(guān)。在此條件下，最合適的變極繞組方案是采用只需兩個三相單投開關(guān)的3Y/3Y聯(lián)結(jié)法，如圖1所示，當(dāng)開關(guān)S2斷開時把開關(guān)S1接入電網(wǎng)，電動機(jī)在一種極數(shù)下運(yùn)行，把開關(guān)S1從電網(wǎng)斷開，再接入開關(guān)S2，則改為在另一種極數(shù)下運(yùn)行。但按常用的雙層、等元件繞組設(shè)計上述變極方案時，總是出現(xiàn)至少有一種極數(shù)的每相三條并聯(lián)支路（如圖1中的D1、D2、D3三段）的基波感應(yīng)電動勢不是同相位、同大小（簡稱“不對稱”），因而發(fā)生環(huán)流;嚴(yán)重時則出現(xiàn)兩種極數(shù)下都是不對稱，因而都發(fā)生環(huán)流。這種環(huán)流使電動機(jī)損耗增加、溫升升高，嚴(yán)重時有燒壞電機(jī)的危險。因而消除3Y/3Y聯(lián)結(jié)法中的環(huán)流成為當(dāng)代變極電機(jī)研究中的一個具有很大現(xiàn)實(shí)意義的課題。

當(dāng)前，消除上述環(huán)流的方法有二種。第一種是采用單Y和3Y串聯(lián)或并聯(lián)而構(gòu)成4Y/3Y、3Y/3Y+Y、3Y+Y/3Y+Y等聯(lián)結(jié)法，如法國專利No，71.06936，德國專利No.2506573，英國專利No.1587-315，和英國專利No.1502-593等。這種方法的一個共同的主要缺點(diǎn)是：有一部分繞組只在一種極數(shù)下運(yùn)行時起作用，而在另一種極數(shù)下運(yùn)行時被丟棄不用，因此顯著降低了繞組的利用率。第二種方法是采用槽內(nèi)嵌三層或四層線圈邊的多層繞組，見中國的《電工技術(shù)雜志》1983，No.5。該方法的主要缺點(diǎn)是：槽內(nèi)層數(shù)太多，對地主絕緣占去很多空間，因此槽滿率很低;其次是這種變極繞組需要四個三相單投開關(guān)，這些缺點(diǎn)使得該方法很難應(yīng)用于高壓大型電機(jī)中。

本發(fā)明的目的在于提出一種消除3Y/3Y聯(lián)結(jié)時的環(huán)流的方法。該方法只改變常用雙層繞組槽內(nèi)兩線圈邊的匝數(shù)比，便達(dá)到完全消除環(huán)流或基本消除環(huán)流的效果，因此在兩種極數(shù)下運(yùn)行時都不丟棄任何線圈，槽內(nèi)只嵌二層線圈邊，因而完全消除了已有的消除環(huán)流方法的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的消除環(huán)流的方法如下。設(shè)雙層繞組槽內(nèi)兩線圈邊的匝數(shù)比（即上、下層導(dǎo)體數(shù)之比）為K，首先取K＝1，按需要取一個極數(shù)作為變前極，另一極數(shù)為變后極，采用“對稱軸線法”（參閱中國的《華中工學(xué)院學(xué)報》1981，No.1和中國的《電工技術(shù)學(xué)報》1984，No.2）進(jìn)行60°/120°相帶的換相法變極，求得圖1所示3Y/3Y聯(lián)結(jié)法的D1至D9的九段繞組所串聯(lián)的槽號。然后觀察所得九段槽號在兩種極數(shù)下的相位，將發(fā)現(xiàn)在某一極數(shù)下或兩種極數(shù)下每相并聯(lián)三段槽號的基波感應(yīng)電動勢不是同相位、同大小，因而產(chǎn)生環(huán)流。針對已知的不對稱情況，選取適當(dāng)?shù)腒值，把全部定子線圈平分為兩半，兩半的每線圈匝數(shù)之比等于K，1＜K≤5，而靠這兩種線圈在槽號中的合理分配來達(dá)到每種極數(shù)下每相并聯(lián)的三段槽號的基波感應(yīng)電動勢同相位、同大小，因而完全消除了環(huán)流。實(shí)際應(yīng)用時，可按需要把兩種線圈的匝數(shù)設(shè)計成適當(dāng)?shù)恼麛?shù)，只要其比值等于或很接近前面求得的K值就行了。

應(yīng)用上述方法，可設(shè)計出許多兩種極數(shù)下都完全消除了環(huán)流的3Y/3Y聯(lián)結(jié)的變極方案，和一些在一種極數(shù)下環(huán)流完全被消除，而在另一種極數(shù)下環(huán)流被基本消除的3Y/3Y聯(lián)結(jié)變極方案。下面列舉十一個實(shí)例：

當(dāng)取K＝2時，下列四個變極方案在兩種極數(shù)下的環(huán)流都被完全消除：（設(shè)Z為定子槽數(shù)，2P₁為60°相帶繞組的變前極極數(shù)，2P₂為120°相帶繞組的變后極極數(shù)）

1.Z＝36，2P₁/2P₂＝4/6

2.Z＝36，2P₁/2P₂＝8/6

3.Z＝72，2P₁/2P₂＝4/6

4.Z＝72，2P₁/2P₂＝8/6

當(dāng)取K＝2時，下列二個變極方案的變前極完全消除了環(huán)流，但變后極仍存在輕微的不對稱，只能說基本上消除了環(huán)流：

5.Z＝72，2P₁/2P₂＝8/10

6.Z＝72，2P₁/2P₂＝12/14

當(dāng)取K＝2Cos20°＝1.879385時，下列四個變極方案在兩種極數(shù)下的環(huán)流都被完全消除：