無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及其諧波分析
王曉遠(yuǎn) 何早新(天津大學(xué)300072)
摘 要 從無刷雙饋電機(jī)功率繞組及控制繞組產(chǎn)生的磁場各自在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)的電流頻率、相位所應(yīng)滿足的關(guān)系得出轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)目。介紹了用于無刷雙饋電機(jī)的比較特殊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并對(duì)具有這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了磁勢(shì)諧波分析，及用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速、頻率關(guān)系。
敘 詞 無刷雙饋電機(jī)諧波分析繞組
1引 言
無刷雙饋調(diào)速電機(jī)是隨著變頻技術(shù)的進(jìn)步特別是功率雙流向變頻器的出現(xiàn)，在自級(jí)聯(lián)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。無刷雙饋調(diào)速電機(jī)具有變頻器容量小、調(diào)速方便、以同步速運(yùn)行及功率因數(shù)可調(diào)等一系列優(yōu)點(diǎn)[1]。本文介紹無刷雙饋電機(jī)的特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并對(duì)這種
轉(zhuǎn)子磁勢(shì)諧波進(jìn)行了分析。
2工作原理與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
無刷雙饋電機(jī)裝有兩套定子繞組，一為功率繞組，二為控制繞組，它們的極對(duì)數(shù)不同，并且通以不同頻率的電壓。無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也與普通的籠型異步機(jī)有所不同（見圖1、圖2）。兩套定子繞組通過轉(zhuǎn)子作為中介而相互作用，之所以有這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，其原理如下所述。
首先，將這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子看成是普通籠型轉(zhuǎn)子的一個(gè)特例。在忽略定子磁勢(shì)諧波的情況下，分別由兩套定子繞組產(chǎn)生的氣隙磁場在定子坐標(biāo)系中可表示為：
上述磁場表達(dá)式在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中則為：
(1)由功率繞組和控制繞組產(chǎn)生的磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中分別感應(yīng)的電流的頻率應(yīng)相等。
(2)這兩種電流各自在兩相鄰轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的相位移應(yīng)相等或相差3600的整數(shù)倍。
這樣，兩套定子繞組才能通過轉(zhuǎn)子而相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
由式(3)、(4)及條件1有
由條件2有：
為了使n。(n，為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù))盡可能大，q應(yīng)取1，這樣得：
式(6)、(9)分別是無刷雙饋電機(jī)的同步運(yùn)行速度及所應(yīng)具備的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)。
由于cos (-a)=cos (a)，式(4)也可以寫成：
由條件2有：
初看起來，有兩種情況同時(shí)滿足條件1，2。
第一種情況：
第二種情況：
顯然，應(yīng)取第二種情況的ⅳ。，可以獲得更多的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)，以減小轉(zhuǎn)子漏抗。
綜合以上所述，如果nr按式(13)選取，則無刷雙饋電機(jī)的同步運(yùn)行速度為：
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