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电机的相带问题以及槽电势星形图。

合乐888登录:谈相带及其选择问题,就不得不研究槽电势星形图。当把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示时,这些矢量构成一个辐射星形图,称为槽电势星形图。
      详解某型电机的绕组方案,以便能有效削弱电磁噪声。当谈到相带问题时,大部分人有些茫然,一直以来虽有60或120度相带的概念,但对相带问题不似分数匝或正弦绕组那么明晰。
电机的相带问题以及槽电势星形图——合乐888登录官方网站
      这种情况有一定的代表性。因为电机种类虽多且杂,但电机绕组多为标准60度相带,即便120度相带绕组都很少涉及,非标相带及其相关问题自然没多少人在意。
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      鉴于以上情况,大家参认为有必要谈谈相带及其选择问题,为确保三相绕组槽电势或磁势合成矢量的对称且绝对值最大、谐波含量最小,选用非标准相带绕组通常为最佳选项。

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槽电势星形图


      谈相带及其选择问题,就不得不研究槽电势星形图。当把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示时,这些矢量构成一个辐射星形图,称为槽电势星形图。

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槽电势星形图绘制方法


      图1所示是一台三相同步发电机定子槽内导体沿圆周分布情况,极数2p=4、槽数Z=36,其槽电势星形图绘制步骤如下:

1)槽距电角α1

      相邻两槽间的距离以电角度表示时,称为槽距电角。由于整个电枢圆周为360°机械角度,以电角度计算时,一对极距范围内就等于360°电角度。当电机有p对极时,则电枢圆周应为p360°电角度,因此,槽距电角为

α1= p360°/Z……(1)

      式中 p是电机的极对数,Z是电枢槽数,对图1所示电机来说,则为α1= p360°/Z=2×360°/36=20°

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图1


2)绘制槽电势星形图

      假设磁极磁场的磁密沿气隙圆周按正弦规律分布,转子沿反时针方向恒速旋转,则定子各槽内导体的感应电势将随时间按正弦规律变化。
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      由于各槽在空间上彼此互差α1电角度,因此各导体电势在时间相位上也彼此相差α1角度。如图2中a)图所示,假设1号槽的导体电势以矢量1表示,则在图示转向下,2号槽的导体电势矢量2比矢量1滞后20°。同理矢量3比矢量2滞后20°。以此类推,就可绘出图2中a)图所示的槽电势星形图。

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图2


槽电势星形图物理意义

      从图2中a)图可见,19、20、21……等矢量与1、2、3……等矢量分别重合,这是由于它们在磁极下分别处于对应的位置,所以它们的感应电势同相位。
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      一般说,对于每极每相整数槽绕组,如果电机有p对极,则有p个重叠的槽电势星形。普遍地说,当p和Z有最大公约数t时,则有t个重合的槽电势星形。对图1所示同步发电机而言,p和Z的最大公约数为2,故有两个重合的槽电势星形。

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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。
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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。
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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。
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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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