Y系列感应电机采用低谐波绕组的高效化改造
【图文】：
12电工电能新技术第33卷感应电机的气隙磁场进行傅里叶分解，得到各次谐波幅值，具体数据见表4。根据表3计算的各次谐波的绕组系数，采用低谐波绕组后，由于主要的低次谐波的绕组系数都有所下降(见表3)，所以电机的低次谐波含量明显下降，齿谐波产生的21次和23次谐波的绕组系数略有下降。图1一对极下气隙磁场波形Fig．1Fluxdensitywaveformsunderapairofpoles表4气隙磁场基波及各次谐波幅值Tab．4Amplitudeoffundamentalandharmonic谐波次数幅值/T低谐波绕组感应电机改造前电机10.790.8230.010.01250.0120.03070.0040.02590.0010.002110.00140.0080130.0020.005150.00150.0091170.00280.0188190.00430.0194210.06790.0819230.12740.17753.3稳态性能3.3.1额定点电磁性能Y系列感应电机改造前电机线圈的跨距为10，节距比为0.83;采用低谐波绕组后，线圈跨距分为12、10、8和6，其中短跨距线圈的匝数比例较高，平均节距比变为0.81。所以定子绕组端部尺寸变小，绕组的平均半匝长度缩短，定子相电阻减小，谐波的绕组系数大大降低，从而电机的气隙磁场谐波含量下降。谐波引起的杂散损耗随之减小，谐波在转子中产生的铜耗也有所下降。在额定点运行时，低谐波绕组感应电机励磁电流较小，相电流减小，定子的铜耗降低。在输出功率相同的前提下，低谐波绕组感应电机的相电流有效值和气隙磁场都有所降低，电机的铜耗和铁耗都相应下降，效率提高1.7%，具体数据详见表5。且其电负荷和磁负荷都有所降低，其过载能力略高。表5额定点性能比较Tab．5Performancecomparisonatratedpoint性能参数低谐波绕组感应电机改造前电机额定转速/(r/min)14701473额定转矩/(N·m)140.5139.4输出功率/kW21.621.5相电流有
第12期李娟，等:Y系列感应电机采用低谐波绕组的高效化改造13图2改造前电机与低谐波绕组感应电机负载性能对比Fig．2Loadperformancecomparisonbetweennormalinductionandlow-harmonic-windingmotor为181.9A，为额定电流的7.7倍。而改造前Y-180L-4感应电机的起动转矩倍数为2.1，起动电流倍数为8.0。因此，改造后的低谐波绕组感应电机具有更好的起动性能。3.5机械特性在额定转速附近的区间内，由于转差较小，转子鼠笼的集肤效应不明显，电机的磁密处于临界饱和状态，采用磁路法计算，可获得较高的精度。为了简化计算，对传统的T型等效电路做出如下假设:(1)电机的励磁电流Im相对于定子电流I而言较小，，可以忽略，则转子漏感可以移到定子侧。(2)忽略铁耗，在励磁支路上仅有互感。根据上述假设，对感应电机等效电路做合理的修改，得到稳态运行时感应电机一相的等效电路图，如图3所示［12］。图3中，Ｒs为定子相电阻，Ll为定子漏感和等效到定子侧的转子漏感之和，M为定转子之间的互感，Ｒr为等效到定子侧的转子电阻，ω为供电电压频率，ωs为转差频率，U是相电压有效值，I为相电流有效值，Im为励磁电流有效值，Ir为转子电流有效值。根据有限元仿真结果可计算出等效电路中各参数，结果见表6。低谐波绕组主要影响了电机定转子之间的互感，其比改造前绕组的互感增加了10%，即产生相同的气隙磁场时低谐波绕组感应电图3感应电机等效电路Fig．3Equivalentcircuitofinductionmotor机的励磁电流要小于改造前电机。由于低谐波绕组的绕组系数较改造前绕组的绕组系数略小，所以在转子鼠笼相同时，其等效到定子侧后的转子电阻要大，电机的临界转差率会增大，电机的机械性能有所变软，机械特性曲线如图4所示
【作者单位】： 浙江大学电气工程学院;
【分类号】：TM346
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本文编号：2548672
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