三相实用型单双层混合式不等匝正弦绕组应用效果分析.pdf
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1、研究与设计?EM C A2009 , 36 ( 10) 三相实用型单双层混合式不等匝正弦绕组 应用效果分析 陈云松, ? 卫爱民, ? 汪小兴 (安徽皖南电机股份有限公司, 安徽 宣城 ? 342529) ? ? 摘? 要: 通过绘制气隙磁势分布图, 将三相实用型单双层混合式不等匝正弦绕组 (以下简称正弦绕组 )与 普通单层或双层绕组 (以下简称普通绕组 )进行对比, 直观地展示出正弦绕组的气隙磁势分布更趋近于正弦 波。同时, 针对两种绕组在配置每极每相串联导体匝数所存在的差别, 阐明正弦绕组与普通绕组相比, 不仅具 有较宽的微调范围, 而且其绕组的线圈平均半匝长比普通绕组短。当两种绕组电机性
2、能处在同一水平时, 正 弦绕组电机的制造成本比普通绕组电机减少约 10% 。 关键词: 正弦绕组; 普通绕组; 气隙磁势 中图分类号: TM303. 1? 文献标识码: A? 文章编号: 1673?6540( 2009) 10?0034?03 EffectAnalysis of Three? Phase Practical Single? Double Layer UnequalTurn Number SineW inding Application CHEN Yun?song, ? WEIA i? min, ? WANG X iao? xing (AnhuiW annan ElectricM
3、 achine Co. , Ltd . , Xuancheng 342529 ,China) ? ? Abstract : The text by means of air?gap distribution ofmagneto motive force diagra m,comparing with the three ? phase practical single?double layer unequal turn number sine w inding ( for short of sine w inding)and single layer w inding or double la
4、yerwinding( for short of co mmonw inding), directly show that the air ?gap distribution ofmagneto? motive force of sine w inding is close to sinewave . At the same ti me ,the differences of collocation of turn numbers of conductor in series per pole per phase bet ween two kinds ofw indings , showing
5、 that sinew inding havew ider the range of fine tuning and shorter length of half turn. When the motor have the sa me perfor mances ,the sine w inding motor manufacturing costwill reduce about 10 per cent than common w inding . K ey words :sine winding ;comm on winding ;air ?gap m agnetom otive forc
6、e 0? 引 ? 言 近年来, 国内电机行业在改善三相异步电动 机 (以下简称电机 )性能的同时, 为达到降低成本 的目的, 在电机绕组设计中, 采用了谐波尽可能小 的绕组形式。常见的如 ? - Y!串联或 ?!接 法的正弦绕组、 单双层混合绕组、 散布绕组及低谐 波绕组等, 并取得了一定的效果。目前, 安徽皖南 电机股份有限公司也在积极开展这方面的研究工 作。下文介绍该公司采用的正弦绕组在 Y2系列 电机中的运用效果。 1? 正弦绕组的气隙磁势波形 正弦绕组就其本身结构而言, 综合了普通绕 组的基本特征, 并能在每极每相槽数中, 将各槽内 的上下层导体匝数按照余弦规律配置, 从而有效 地削弱
7、高次谐波, 使电机性能得到较大的提高和 改善。 以 Y2? 280S? 2电机为例。首先设定普通绕组 相电流的幅值为 Im, 并选定 ?t= 0时 A相电流为 Im= 1 , B相和 C相电流各为 - Im/2= - 1/2 。将 每槽上下层导体中的电流加在一起, 并得出这一 瞬间的各槽电流。根据电机气隙磁势分布图的绘 制原理, 就可绘制出如图 1所示的 Y2? 280S?2普 34 2009 , 36 ( 10)研究与设计?EMC A 通绕组电机在 ?t= 0这一瞬间的气隙磁势分布 图。显而易见, 该图所示的波形属典型的阶梯盆 顶波。 ? 同理, 再根据正弦绕组与普通绕组每槽上下 层导体数的
8、比例关系, 对应求出 Y2?280S? 2正弦 绕组各槽瞬间电流, 并根据各槽电流值绘制出如 图 2所示的 Y2?280S? 2正弦绕组在 ?t= 0这一瞬 间的气隙磁势分布图。 图 1? Y2?280S?2普通绕组磁势分布图 图 2? Y2?280S?2正弦绕组磁势分布图 ? 通过比较图 2和图 1 , 可以发现, 图 2比图 1 的波形更接近正弦波, Y2?280S?2正弦绕组电机 中的谐波含量比 Y2? 280S? 2普通绕组电机的谐波 含量有较大幅度的减少。 2? 正弦绕组是一种高精度绕组 普通绕组在设计每极每相 q个槽之间的导体 匝数配置时, 一般都为相同匝数, 在设计过程中, 调
9、整每极每相串联导体数时, 也只能以 q个槽数的倍 数范围进行调整, 所以, 它的每极每相槽中的平均 匝数可调精度一般最小为 1匝。只有在双层绕组 中,有时将上下层导体匝数取其差值为 1 , 它不是 等匝。在这种情况下, 其每极每相各槽平均匝数最 小精度为 0 . 5匝。因此, 普通绕组每极每相槽中的 35 研究与设计?EM C A2009 , 36 ( 10) 平均匝数调整精度较低, 不能实现微调。 在正弦绕组的设计中, 每极每相 q个槽之间 的导体匝数按余弦规律配置, 一般是不等匝的。 在设计过程中, 为满足电机各性能参数的需要, 可 在每极每相 q个槽中任意一个槽内作增减 1匝及 以上数量
10、的调节。因此, 正弦绕组的每极每相槽 数的每层导体的平均匝数精度最小可达 0 . 1匝左 右, 从而实现正弦绕组每极每相串联导体匝数有 较宽的微调效果, 可以称之为高精度绕组。 综上所述, 从设计角度考虑, 普通绕组在配置 每极每相串联导体匝数时, 就不如正弦绕组灵活 方便。换而言之, 正弦绕组在设计过程中比普通 绕组更易兼顾到电机的各项性能指标, 使电机的 设计方案更容易达到最佳效果。实践中, 曾做过 这样的试验: 将两种绕组按同等材料成本分别设 计, 经试验实测性能数据证明: 正弦绕组电机性能 优于普通绕组电机性能。 3? 正弦绕组节材效果显著 正弦绕组除具有谐波含量少和设计灵活的优 点外
11、, 由于采用的是同心式绕组结构, 所以它的每 极每相 q个槽的平均节距要比普通绕组短 ( 2极 电机个别规格除外 )。也就是说, 正弦绕组线圈 平均半匝长比普通绕组半匝长短。例如: 将 Y2? 225S?4电机用这两种方案按同一个性能水平分 别进行设计, 铁心、 线规、 每极每相串联导体数相 同, 但正弦绕组方案比普通绕组节铜约 10 % (详 见表 1)。 表 1? 正弦绕组与普通型绕组性能对比 试验项目 标准值Y2?225S?4Y2?225 M ?6 Y2?225S?4Y2?225M?6普通型绕组正弦绕组普通型绕组正弦绕组 效率 /%92 . 00 90. 8092. 00 90 . 80
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- 三相 实用型 双层 混合式 不等 正弦 绕组 应用 效果 分析
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