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2.8.1 △接法(或丫接法)变极绕组磁动势谐波的定量计算

下面通过对图2-13所示的2 = 36、4/6极双速绕组6极运行时 的10极谐波进行定量计算的实例来说明谐波含量计算的方法:

1.基波2/>2 = 6极分布系数心的计算

从图2-13可知,2P2 = 6极运行时三相绕组的线圈号分别为

U 相:1, 2,3, 4, 14,15, -19,-20,-21,-22, -32,

- 33

V 相•• 5, 6, 7, 8,-13,18,- 23,- 24,- 25,- 26, 31,

W 相:9,10,11,12,-16,-17,-27,-28,-29, -30,34,35

而从图2-12的槽号相位图可看出2p2 = 6极时三相对称,因此只浴对三相中的任一相(例如U相),求该相绕组所有线圈槽相量的相M和与算术和之比,得,(即=槽相量的相量和/槽相 缺的算术和)而槽相量的相量和为

+ Xuv

r ^llv = Ec〇s/?ux

其冲  jyuv^Ssin^ (2-5)

式中V为谐波极对数(此处v=p2 = 3对极);

/5^是槽号为的槽相量的相位角(电角度):

当yvux>0即为“ + ”槽号时心=吣敗'I

当 1<〇 即为槽号时 /3〇x=IAUW-18〇pi "

式(2-6)中〆=360V;? = Kf为槽距角(此处〆为几何角度)。

现U相绕组中的槽号^^为1、2、3、…-32、-33,每个槽 相量的幅值取为1,则由式(2-5)、(2-6)可得 = 2cos^ux = cos( 1x3x10°) + cos(2x 3x\(f)

+ cos(3 x 3 x 10°) + cos(4 x 3 x 10°) -I- cos( 14 x 3 x 10°)

+ cos( 15 x 3 x 10°) + cos( 19 x 3 x 10°  - 180°)

+ cos(20 x 3 x 10° -   180°) + cos(21 x 3  x 10° -  180°)

+ cos(22 x 3 x 10° -  180°) + cos(32 x 3  x 10° - 180°)

+ c〇s(33x3x 10°^   180°) =2.732

y。= Ssin^ux = sin( 1 x 3 x 1(F) + sin(2 x 3 x 10°)

+ sin(3 x 3 x 10°) sin(4 x 3 x 10°) + sin( 14 x 3 x 10°)

+ sin( 15 x 3 x 10°) + sin( 19 x 3 x 10° - 180°)

+ sin(20x3x 10° - 180°) -f sin(21 x3x l〇°- 180°)

+ sin(22 x 3 x 10〇 - 180。)+ sin(32 x 3 x 10。- 180°)

+ sin(33 x 3 x 10° - 180°) = 10.196

基波分布系数为/C,i6 = —~5丨一 =0.87964,式中Z/3为U相槽相量的算术和。

通常设计的三相变极绕组对于基波是对称的,故可用式(2-5)、式(2-6)仅求出其中一相的〜pyup,从而求出基波分布系数尺dP (不必求另两相中的、p、yvp、iwp、ywp)。

2.谐波分布系数的计算

图2-13的4/6极双速绕组在6极为基波的运行状态下,对6极而言是三相对称的,但其v对极(例如v = 5即10极)谐波吋能三相不对称,这时就得将其用对称分量法求出正序分量和负序分量,进而求出其“三相综合正序分布系数”和“三相综合负序分布系数”,其表达式如F

blob.png

xv5 = cos(5 x 50°) + cos(6 x 50°) + c〇s(7 x 50°) + cos(8 x 50°)

+ cos( 18 x 50°) + cos(31 x 50°) + cos( 13x5x10°- 180°)

+ cos(23 x 5 x 10 - 180。)+ cos(24 x 5 x 10。- 180。)

+ cos(25 x 5 x 10。- 180。)+ cos(26 x 5 x 10。- 180。)

+ cos(36 x 5 x 10° - 180°) = 1.1336 yv5 = sin(5 x 50°) + sin(6 x 50°) + sin(7 x 50°) + sin(8 x 50°)

+ sin( 18 x 50°) + sin(31 x 50°) + sin470° -h sin970° + sinl020°

+ sinl070° + sinl 120° + sinl620° = - 0.79377 = cos(9 x 50°) + cos( 10 x 50°) + cos( 11 x 50°) + cos( 12 x 50°)

+ cos(34 x 50°) + c〇s(35 x 50°) + cos( 16 x 5 x 10° - 180°)

+ cos( 17 x 5 x 10o - 180。)+ cos(27 x 5 x 10。- 180。)

+ cos(28 x 5 x 10° - 180°) + cos(29 x 5 x 10° - 180°)

+ cos(30x5x 10°- 180°) = -3.5634 yw5 = sin450o + sin500o + sin550o + sin600o + sinl700o + sinl750+ $in(620°) + sin(670°) + sin( 1170°) + sin( 1220°)

+ sin( 1270°) + sin( 1320°) = - 2.2955 代入式(2-7)可得

} 1 [0.9353-士(1.1336-3.5634)+^^(-0.7938 + 2•酬 j

K<S5^ = % I   2

〜i +[ 4.133 - 士(-0.7938 - 2.2955) -(1 • 1336 + 3.5634) j = 0.1058

I [ 0.9383^^(1.1336 - 3.5634)-^-(-0.7938 + 2.2954)]

KdS= X     2        2

^ +[ 4.133 - y ( - 0.7938 - 2.2955) +   (1.1336 + 3.5634)]

= 0.2717

从2P2 = 6极运行状态下的v = 5对极磁动势谐波的“三相综合 正序分布系数” A:d5+ =〇」〇58、“三相综合负序分布系数”0.2717的计算结果可看出,某些极对数的谐波确实可能出现三相不 对称(即、尺‘均不为零)的状况,所以可用式(2-7)作为对谐波分布系数进行定量计算的普遍适用公式。若某一个y对极的谐波三相对称时,用式(2-7)计算的结果是与/^_两者中必有-个为零(亦可用此式来计算基波的/^,只71将v = 3代人即可若某一个v对极谐波其= 0且Aa- =0,则说明不存在该^对极谐波。当多速电动机在某一运行极数(如2以极)F接成入或A接法时,因其三角形绕组与星形绕组的相电流之间有305电角度的相位差(如图2-25所示),按式(2-5)、(2-6)计算其基本参数;cuv、yuv、%v、yvv、时,应将同相的星形绕组的线圈号的槽相M逆着v对极旋转磁动势的方向移3(T电角度,再与三角形部分的线圈号的槽相M—起求和。其定量计算方法将在2.8.2节中详细论述。

3.磁动势谐波含量的计算

为便于比较,把v对极磁动势谐波幅值用基波幅值的百分数来表示,称为1^对极的磁动势谐波含量,如下式所示:

blob.png

blob.png

从计算结果可看出,取线圈节距;K =7时可显著降低1/= 5对极磁动势谐波含量。当y = 6时,&-(%)= 9.27(%)偏高,但它与2/>2 = 6极基波旋转磁动势反转向;而同转向的对极谐波F5 +(% ) =3.61(%)仍属可容许的范围(同转向高次谐波含量最好控制在5%以F,以保i正电动机起动过程中不出现低速爬行的现象)。

根据三相绕组每相的线圈号求取P对极基波和v对极谐波的分布系数,进而求出v对极谐波含量,上述方法适用于谐波极对数p为任意整数时的定量计算。设计变极绕组时,在得出变极前及变极后的每相线圈号后,都必需按上述方法进行谐波分析,计算出^二1、2、3、…时的谐波含量,并采取措施降低谐波含量较高的某一个或几个极对数的谐波(特别是降低与基波同转向的高次谐波,即极对数大于基波的谐波磁动势的含量)。当采取措施降低谐波含量之后,其同转向高次谐波含量仍接近或大干10%时,该变极绕组方案实际上已不可能被采用而应予以淘汰,所以谐波分析是进行变极绕组设计方案优选的重要一环。

采取措施降低谐波含量最有效的办法是,选用好的绕组排列及有针对性地选用适当的线圈节距,如上例图2-13的4/6极双速绕组中,选用线圈节距7=7,使2p2=6极运行时的v=5对极的谐波含量大_度下降,而且还保持了2P2=6极的基波有很高的短距系数就是成功的一例。通过这一例子说明,在选用线圈节距y时, 欲削弱v对极谐波则应使线圈节距y值接近于v对极极距^的偶数倍,如v=5对极的极距为r5=3.6槽、其2r5=7.2槽,选用y=7比用y=6更接近等于2z*5,所以能有效地削弱v=5对极的谐波。从以上实例可以看出,每一个2Pl极/2&极双速绕组的设计方案, 均可以根据2Pl极及2/>2极下三相绕组中每相绕组的线圈号(槽号)分别对2Pl极及2/>2极进行磁动势谐波分析,但在谐波极对数 为^1、2、3……时,如均要进行谐波含量的定量计算,则数值计算的工作量很大,因此,从基波分布系数的计算、谐波分布系数 的计算到谐波含量的计算,均可编出计算程序,利用计算机进行计 算和立即打印出计算结果。表2-37、表2-38分别列出了7=36、4/6极、图2-13所示的2丫/△接法的反向变极与图2-23所示的3丫/3丫+丫接法的换相变极绕组谐波分析的结果,从谐波含量及其基波分布系数的对比中可看出,3丫/3丫+丫接法的换相变极绕组 确有较大的优越性,这是进行变极绕组设计方案优选的重要根据之 * 〇

表 2-37 Z = 36、4/6 极、> =7、2丫/△接法(图 2-13) 双速绕组的磁动势谐波含量

基波极数

4极

6极

基波分布系数

= 0.8312

K必二 0.8797

谐波含墩



(% ) - —^-2- X !00(% )






谐波极对数

正转

反转

谐波极对数

正转

反转


100

w= 1

7.8

14

4

3

1.2

3

100


8

1.1

10.1

7

4.3

9.1

12

4.1

2.1

11

2.7

34

5.9

33

9.1

38

5.3

39

7.7

-—

表 2-38

Z =

36、4/6 极、少7、3Y/3Y 丫接法(图 2-23) 双速绕组的谐波含量

丛波极数

4

6极

苺波分布系数


.M

= 0.9598

^ = 0.933

谐波含撤





、⑷々上

x !00(%)


莳波极对数

正转

反转

谐波极对数

正转

反转

V =   1



19

v=3


100


2


100


6


4.6


2.3

7



2.8

12


2.0


4.0

13



4.8

18


3.1


3.1

34



5.9

33



9.1

38


5.3


         Z_

39


7.7






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