張林++孫小剛++劉碩

摘 要：近極比單繞組雙速電機(jī)在火力發(fā)電廠循環(huán)水泵的節(jié)能改造中得到廣泛應(yīng)用，本文以10/12單繞組雙速電機(jī)為例，闡述了如何采用換相變極法來(lái)獲得變極前后均為60°相帶的變極接線方案。

關(guān)鍵詞：換相法；槽號(hào)相位圖；單繞組雙速；變極接線

中圖分類號(hào)：TM34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）18-0034-02

1 引言

近年來(lái)，火力發(fā)電企業(yè)為了節(jié)能降耗，將驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵的電機(jī)由普通定速電機(jī)改造為單繞組雙速電機(jī)，以便于根據(jù)季節(jié)和負(fù)荷變化來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水量。單繞組雙速異步電機(jī)是利用一套繞組通過(guò)改變定子繞組的接線方式以獲得不同極對(duì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。與其它調(diào)速方法相比，變極調(diào)速具有投資成本低、性能穩(wěn)定、控制簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、節(jié)能效果明顯等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適用于對(duì)一些調(diào)速精度不高、不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)備（如風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、攪拌機(jī)）配套上。

2 單繞組變極的類型

單繞組變極按變極類型可分為反向法變極和換相法變極。反向法優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)的出線頭較少，一般為6個(gè)，最多9個(gè)；缺點(diǎn)是變后極繞組一般為120°或180°相帶，其分布系數(shù)較低，該方法適用于小功率的電機(jī)。換相變極法是一種通過(guò)輪換改變相繞組中部分線圈電流相位來(lái)改變繞組極對(duì)數(shù)的變極方法，優(yōu)點(diǎn)是可以使兩種極數(shù)下均有較高的繞組系數(shù)，特別是可以實(shí)現(xiàn)變極前后都是60°相帶。其缺點(diǎn)是電機(jī)的出線頭較多，接線較復(fù)雜。這種變極方法特別適合于功率較大的循環(huán)水泵電機(jī)。本文采用基于槽號(hào)相位圖的“對(duì)稱軸線法”來(lái)實(shí)現(xiàn)換相法變極[1]。

3 10/12單繞組雙速電機(jī)變極方案

已知一臺(tái)雙速循環(huán)水泵電機(jī)，其定子槽數(shù)為，繞組類型為雙層等元件繞組，變前極的極對(duì)數(shù)，變后極的極對(duì)數(shù)，采用換相法實(shí)現(xiàn)變極前后的繞組均為60°相帶的變極方案[2-3]。

3.1 畫出變前極P1=5的槽號(hào)相位圖并確定各相槽號(hào)

（1）計(jì)算變前極每極每相槽數(shù)：

槽號(hào)相位圖的每行格子數(shù)為6N1=18，每格之間的電角度為20°，相鄰槽號(hào)位移格子數(shù)D1=1，畫出變前極槽號(hào)相位圖如圖1所示。

（2）根據(jù)槽號(hào)相位圖列出變前極每相槽號(hào)。為獲得60°相帶的繞組，用6根互差60°的對(duì)稱軸線（圖中粗線）將槽號(hào)劃分成6段，將1、2、3列的槽號(hào)組成A相，7、8、9列的槽號(hào)組成B相，13，14，15列的槽號(hào)組成C相，具體見(jiàn)圖2所示。

3.2 畫出變后極P2=6的槽號(hào)相位圖并確定變后極各相槽號(hào)

（1）計(jì)算變后極每極每相槽數(shù)：

槽號(hào)相位圖的每行格子數(shù)為6N1=30，每格之間的電角度為12°，相鄰槽號(hào)位移格子數(shù)D1=2，畫出變后極槽號(hào)相位圖。

（2）用6根互差60°的對(duì)稱軸線（圖中粗線）將變后極槽號(hào)相位圖劃分成6段，編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ如圖3所示。

（3）在變后極槽號(hào)相位圖中找到變前極的每相槽號(hào)所在位置。在變后極的槽號(hào)相位圖下列出變前極已獲得的A相、B相、C相槽號(hào)位置，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ區(qū)域內(nèi)的A相槽號(hào)分別標(biāo)識(shí)為AⅠ、AⅡ、AⅢ、AⅣ、AⅤ、AⅥ；相應(yīng)地B相槽號(hào)分別標(biāo)識(shí)為BⅠ、BⅡ、BⅢ、BⅣ、BⅤ、BⅥ；C相槽號(hào)分別標(biāo)識(shí)為CⅠ、CⅡ、CⅢ、CⅣ、CⅤ、CⅥ，這樣就獲得了18個(gè)線圈組槽號(hào)。比如變前極的A相槽號(hào)1、-84、2、-10、3位于變后極槽號(hào)相位圖Ⅰ段內(nèi)，我們將該線圈組標(biāo)識(shí)為AⅠ，其內(nèi)部連接如圖4所示。

（4）將位于Ⅰ區(qū)域內(nèi)的（AⅠ、BⅠ、CⅠ）和Ⅳ區(qū)域內(nèi)的（-AⅣ、-BⅣ、-CⅣ）作為變后極下的a相；同理將Ⅲ區(qū)域內(nèi)的（AⅢ、BⅢ、CⅢ）和Ⅵ區(qū)域內(nèi)的（-AⅥ、-BⅥ、-CⅥ）作為變后極下的b相；將Ⅴ區(qū)域內(nèi)的（AⅤ、BⅤ、CⅤ）和Ⅱ區(qū)域內(nèi)的（-AⅡ、-BⅡ、-CⅡ）作為變后極下的c相。這樣就得到變后極P2=6下的三相槽號(hào)，具體如圖5所示。

3.3 18個(gè)線圈組之間的連接

若三相之間采用Y/Y連接，18個(gè)線圈組之間的連接圖如圖6所示，圖中空心圓點(diǎn)為繞組的端頭，將每個(gè)端頭進(jìn)行編號(hào)，若中性點(diǎn)在內(nèi)部短接，則共33個(gè)端頭。從電機(jī)外部的接線盒看，變極前后的繞組連接如圖7所示。

若三相之間采用2Y/△連接，共27個(gè)出線頭，如圖8所示。從電機(jī)外部的接線盒看，變極前后的繞組連接如圖9所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文應(yīng)用換相法完成了變極前后均為60°相帶的10/12單繞組雙速電機(jī)定子變極接線方案設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方法可以應(yīng)用到12/14、16/18等近極比單繞組變極設(shè)計(jì)中，因此對(duì)該類變極電機(jī)的定子接線設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]許實(shí)章.交流電機(jī)的繞組理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.

[2]許實(shí)章.單繞組變極的新方法對(duì)稱軸線法[M].華中工學(xué)院學(xué)報(bào)，1981.

[3]濮紹文.三相鼠籠式單繞組多速電動(dòng)機(jī)（第二版）[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，1996.