發(fā)布時間：2020-11-09 02:46

　　 繞線型無刷雙饋電機是一種新型交流電機,可以實現(xiàn)異步起動、異步運行、同步運行和雙饋運行等多種運行方式。無刷雙饋電機與感應(yīng)電機一樣,具有結(jié)構(gòu)簡單和堅固耐用的優(yōu)點。同時,無刷雙饋電機取消了電刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu),使得電機更加安全可靠地運行。當(dāng)無刷雙饋電機作發(fā)電機用時,具有良好的變速恒頻恒壓發(fā)電特性,廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電,水力發(fā)電和船用軸帶發(fā)電等領(lǐng)域;當(dāng)無刷雙饋電機作電動機用時具有良好的調(diào)速性能,可以簡便的通過調(diào)節(jié)控制繞組的頻率完成對轉(zhuǎn)速的控制。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是決定無刷雙饋電機性能好壞的重要因素。與特殊籠型和磁阻型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比,繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有導(dǎo)體利用率高、諧波含量低和接線方式靈活的優(yōu)點。但是,繞線型無刷雙饋電機的起動性能限制了其工業(yè)應(yīng)用范圍。本文以繞線型無刷雙饋電動機為研究對象,研究的目的在于利用繞線型轉(zhuǎn)子接線方式靈活的優(yōu)點,采用復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組,從而改善繞線型無刷雙饋電動機的起動性能。如此,可以拓展繞線型無刷雙饋電動機的工業(yè)應(yīng)用范圍,使得該類電機能更好地完成調(diào)速任務(wù),推動實用化的進程。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:首先,回顧了國內(nèi)外眾多學(xué)者對無刷雙饋電機發(fā)展做出的研究工作。在其基礎(chǔ)上,總結(jié)了無刷雙饋電機的基本原理,介紹了無刷雙饋電機在分別作發(fā)電機運行和電動機運行時的多種運行方式。介紹了交流繞組的設(shè)計的基本要求、定子繞組設(shè)計要求和轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計要求。其次,通過分析繞線型異步電動機的串電阻起動方式和繞組折算公式發(fā)現(xiàn),可以通過改變轉(zhuǎn)子繞組每相有效匝數(shù)來改變轉(zhuǎn)子電阻折算值的大小。經(jīng)過分析,通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計可以實現(xiàn)與串電阻起動類似的起動過程和效果:在起動時,減小轉(zhuǎn)子繞組每相有效匝數(shù),增大了轉(zhuǎn)子電阻折算值的大小,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子繞組外串電阻,改善了起動性能;在運行狀態(tài)下,將轉(zhuǎn)子繞組每相有效匝數(shù)恢復(fù)正常數(shù)值,電機正常運行完成調(diào)速任務(wù)。如此,保證了電機可以高效運行。之后,介紹了復(fù)合線圈的結(jié)構(gòu)。通過分析發(fā)現(xiàn),復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)可以滿足在不同運行狀態(tài)下對于轉(zhuǎn)子繞組每相有效匝數(shù)的要求,但存在前提條件:不同運行狀態(tài)下需要設(shè)計不同的極對數(shù)。此外,根據(jù)理論分析結(jié)果,介紹了樣機兩套定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計方案。其中,兩套定子繞組均采用變極法設(shè)計,定子繞組的作用類似與“開關(guān)”對樣機的運行狀態(tài)進行切換;轉(zhuǎn)子繞組采用復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計。并通過槽導(dǎo)體電動勢星形圖確定設(shè)計方案是否滿足要求。最后,設(shè)計出一臺4/8極試驗樣機。介紹了樣機的設(shè)計數(shù)據(jù)和參數(shù)以及樣機的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其次,為了驗證復(fù)合線圈理論的正確性以及對起動性能的影響,共建立了三個仿真模型進行比較。將常規(guī)線圈模型的仿真結(jié)構(gòu)與樣機模型的仿真結(jié)果進行比較,如此可以直觀地驗證復(fù)合線圈理論的正確性以及是否對起動性能有改善作用;此外,將樣機模型的雙六極起動方式的起動性能與樣機采用異步起動方式時的起動性能進行對比。最后,進行了樣機試驗,以驗證樣機起動性能的仿真結(jié)果與樣機試驗結(jié)果是否一致。通過仿真結(jié)果和試驗結(jié)果的對比和分析,可以說明采用本文方法設(shè)計的樣機具有優(yōu)良的起動性能,可以取代無刷雙饋電動機的常規(guī)異步起動方式。同時也為該類電機的應(yīng)用與進一步研究奠定了堅實基礎(chǔ)。
【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】：TM34
【部分圖文】：

圖 3. 2 串接不同電阻值時的 T-s 曲線.2 T / s curves with different resistance value隨著串接電阻值的不斷增大，各情況T-s 曲線出現(xiàn)了左移。最大轉(zhuǎn)矩maxT接電阻值的增大而增大。公式如下21 1max2 ' 211 1 1 1 1 22 ( )m p UTc r r x c x '1 22 ' 21 1 1 2( )kc rsr x c x '1 221' 2 ' 21 1 1 2 1 1 2( ) ( )stm p rT U r c r x c x 繞組所施加的相電壓；1m 和p分別繞組的相電阻和漏電抗；'r ，'x 為轉(zhuǎn)

圖 3. 4 轉(zhuǎn)子繞組中小段繞組及其等效電Ashort winding of rotor winding and its eq合線圈組取代原繞組中的每個小段繞和2N匝（1 2N N，且1 2 0N N N），的產(chǎn)生的磁動勢相加，兩條支路電據(jù)圖 3.4a）和 b)，可將圖 3.5 等效為匝數(shù)為1N（2N）匝的兩個線圈由匝等效。 設(shè)圖 3.5 中，匝數(shù)為1N匝漏阻抗為2Z，則各部分漏阻抗如圖組的漏阻抗為nZ，在圖 3.4b）中標(biāo)出1 1c 2 1c 4 1c 1N 匝1N匝2N 匝1I 2I 3 1c 2N 匝N 匝N 匝N 匝N 匝1 2c 2 2c 3 2c 4 2c

圖 3. 11 變極電機運行時的外部接線圖ternal wiring diagram of a pole-changing motor when繞組2s均采用變極法設(shè)計，不同的出線端對雙定子異步電動機，1s和2s分別表示定子繞電機運行時，作無刷雙饋電動機運行，此時所對應(yīng)的極對數(shù)分別為pp和cp。等效電路1K和2K兩組開關(guān)的狀態(tài)，即控制兩套定子繞行狀態(tài)：當(dāng)開關(guān)1K閉合2K斷開時，電機處于機起動完成進入運行狀態(tài)。機為一臺雙定子異步電動機有兩套定子繞組經(jīng)過頻率折算后電動機定轉(zhuǎn)子耦合電路示意數(shù)分別用下標(biāo) 1 和 2 進行區(qū)分。而在電機處
【參考文獻】

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本文編號：2875761