發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 18:28

　　 三相感應(yīng)電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、制造方便、運(yùn)行可靠,便于調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極廣。但由于感應(yīng)電機(jī)定子三相繞組普遍采用的Y型或△型連接使得電機(jī)繞組磁勢中的諧波分量較大,一方面氣隙磁密中高幅值的諧波分量會導(dǎo)致電機(jī)鐵耗居高不下,使得電機(jī)的效率難以提升且發(fā)熱較嚴(yán)重;另一方面氣隙磁場諧波分量作用于電機(jī)鐵心產(chǎn)生的電磁激振力會激發(fā)電磁振動,導(dǎo)致電機(jī)噪聲,縮短電機(jī)壽命,危害人體健康,污染環(huán)境。本文針對三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的氣隙磁場的諧波問題,提出了同心單雙層星三角繞組,研究了通過改良電機(jī)定子繞組,來降低電機(jī)鐵耗及減小振動噪聲問題,開展的工作主要有以下幾個(gè)方面:1、首先說明了改良電機(jī)繞組的背景意義,梳理了國內(nèi)外電機(jī)定子正弦繞組的發(fā)展歷程,并介紹了電機(jī)定子正弦繞組對于改善電機(jī)性能的研究現(xiàn)狀。從兩個(gè)與氣隙磁場諧波關(guān)系密切的性能問題—鐵耗和振動噪聲出發(fā),闡述了國內(nèi)外學(xué)者對于減小電機(jī)鐵耗和降低振動噪聲的理論方法,并探討了各種已知方法的適用情形。2、基于兩種感應(yīng)電機(jī)定子正弦繞組—星三角串聯(lián)正弦繞組和同心低諧波正弦繞組的優(yōu)勢及不足,提出了同心單雙層星三角正弦(CSDLSD)繞組。利用解析方法分析了CSDLSD繞組的工作原理,并分析了采用該定子繞組引起的氣隙磁勢,推導(dǎo)出磁勢的諧波繞組系數(shù)的公式。3、基于經(jīng)典的Bertotti損耗三段式模型和斯坦梅茨方程理論分析采用了CSDLSD定子繞組的電機(jī)氣隙磁勢中的諧波分量對于定子鐵耗的影響。借助二維有限元仿真對比分析CSDLSD繞組與普通雙層短距繞組和星三角正弦繞組的氣隙磁勢諧波含量,反電勢諧波含量。采用對定子鐵心分段分析的方法,對比采用上面三種繞組時(shí)定子鐵心各處鐵耗。得出有限元分析結(jié)果與解析法分析結(jié)果相一致,改良定子繞組可以有效減小由于氣隙磁勢諧波導(dǎo)致的鐵耗。4、基于電機(jī)電磁振動噪聲主要來自于電機(jī)的電磁激振力的原理,結(jié)合第三章的采用改良繞組的氣隙磁勢理論推導(dǎo),采用磁勢磁導(dǎo)相乘的方法分析電機(jī)的徑向電磁力,通過力波頻率分析及對電機(jī)定子固有振動頻率的分析,推導(dǎo)出電機(jī)的振動類型。借助二維有限元仿真分析和二維傅里葉時(shí)頻分解驗(yàn)證繞組形式對各次諧波幅值的影響從而對于振動力波的削弱作用。最后通過諧響仿真軟件,對比分析驗(yàn)證了采用三種不同繞組時(shí)電機(jī)電磁噪聲,驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果,即采用同心單雙層星三角繞組可以有效降低電機(jī)的電磁噪聲。本文提出了結(jié)合兩種定子正弦繞組優(yōu)點(diǎn)的CSDLSD繞組,對其原理及采用該定子繞組對電機(jī)氣隙磁場的影響進(jìn)行了解析分析,并通過有限元仿真的方法,解析并驗(yàn)證了改良繞組對于減小定子鐵耗及降低振動噪聲的效果。對于提高已生產(chǎn)并投入運(yùn)行的電機(jī)性能提升改造有一定的參考作用。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM346
【部分圖文】：

圖 2. 8 同心單雙層星三角繞組等效電路圖Fig 2.8 Equivalent circuit diagram of the CSDLSD windin 為星部繞組的端電壓， BY和 CY是 CY和 BY相， eiθ為電壓向量角，Z*為星型部分的阻抗，因?yàn)槿嗟睦@組阻抗相等，Z*可以由式 (2.18) 求得。2 2, ,( )BY m BY BYZ R X X 相對稱，則三相電流幅值，三相電壓幅值和三相阻可以用 BY的值替代，Z*替代 CY和 BY相的阻抗(2.17) 可以求出，當(dāng)三相對稱繞組通以三相對稱交幅值是星部端電壓 U 的 3 / 2。已知星部繞組和個(gè)定子繞組的電動勢如式 (2.19)。'1(1 )L NE U

三相對稱電流引起的旋轉(zhuǎn)磁化等因素引入的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子軛的 ka一般取 1.5，定、轉(zhuǎn)子齒的 ka一般取 1.8。G 為電機(jī)鐵心軛或齒的質(zhì)量，針對本文所選電機(jī)，G 的值由表 3.2 給出。諧波磁密 Bv的值，在計(jì)算軛部時(shí)取軛部磁密最大值，計(jì)算齒部時(shí)，取沿齒磁路的磁密平均值。表 3. 2 電機(jī)鐵心不同部位處磁密與質(zhì)量的關(guān)系Tab 3.2 Magnetic density corresponding to the weight of each part定子軛 定子齒 轉(zhuǎn)子軛 轉(zhuǎn)子齒質(zhì)量(kg) 40.92 7.32 11.37 4.96磁密(T) 1.396 1.718 1.342 1.65根據(jù)第二章的理論推導(dǎo)，有限元仿真建模時(shí)的同心單雙層低諧波繞組展開圖由圖 3.2 給出。先將角部繞組三相按照 A，-C，B，-A，C，-B 順序依次連接，然后將 A，B，C 的三相引出端接至對應(yīng)相星部繞組，最后將星部繞組三相引出端接至三相對稱交流電源。

Tab 3.3 Slot number connection of the CSDLSD winA1B-25T 2-24 3T-23B 1T-25B5B-29T 6-28 7T-27B 5T-29BB17B-41T 18-40 19T-39B 17T-41B21B-45T 22-44 23T-43B 21T-45BC33B-9T 34-8 35T-7B 33T-9B37B-13T 38-12 39T-11B 37T-13B為了研究感應(yīng)電機(jī)在額定工況 s ≈ 0.036 下的鐵心損法相結(jié)合的方法，計(jì)算出不同部位諧波的鐵心損耗。圖 的定子軛和定子齒的劃分，同時(shí)對比了普通雙層短距繞組的磁通密度分布。為了計(jì)算每個(gè)部位的具體鐵心損耗，元，每個(gè)單元包含一個(gè)定子齒及對應(yīng)的定子軛，定子軛沿根據(jù)磁路的分布，劃分為齒頂和齒中兩個(gè)部分，以便更詳兩極下的磁通密度絕對值幾乎相等，因此可以只考慮半yoketooth
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2855795