无刷同步发电机中的三次谐波励磁线圈及基波励磁线圈的设计

拼 接成线圈,造成接头太多、绝缘层包扎过量、主绕 组线圈间接受损的现象。
        2　三次谐波线圈设计的基本原则
        三次谐波线圈在发电机系统中具有传感器的 功能,又可认为是辅助功率输出元件。计算三次 谐波线圈的输出平均直流电压值,会随不同的定 子冲片槽数、不同极数、不同额定电压等级的发电 机,而出现种种困难。
        设计三次谐波线圈有两个基本原则: (1) 三 次谐波线圈感应的气隙磁场三次谐波分量要求 纯,感应的基波分量为零www.cechina.cn,如果不为零,则要求其 值最小(工艺引线的单边排布有时会引入少量的 基波分量) ; ( 2) 三次谐波线圈感应气隙磁场的 三次谐波分量输出的电压值较大。
        由于主激励磁场中不含有三次谐波分量(在 设计磁极冲片时,有意识地将磁极冲片的极冠设 计成与发电机定子轴心非同心的圆形www.cechina.cn,从而使主 磁极激励的磁感应强度呈近似理想正弦波的波 形www.cechina.cn,无三次谐波分量) ,因此三次谐波线圈空载时 感应的三次谐波分量极小,趋于零。三次谐波的 幅值与气隙磁场的波形畸变程度有关;与定子线 圈的电流大小有关;与定子线圈的排布有关;与定 子槽形的扭曲程度有关。三次谐波线圈输出的电压有效值由线圈感应的各次谐波分量有效值的平 方和开方确定。
        为了获得较大的三次谐波输出量值,必须以 串接形式排布多段三次谐波线圈。三次谐波线圈 可以占用基波绕组排布后余下的空槽。另一方 面,由于定子铁心槽中的每一条导线均可感应出 基波电势,这要求三次谐波线圈的排布处处考虑 成对安排相应的基波环流导线段,使之相互抵消, 无基波量出现。整距绕组的发电机三次谐波线圈 比较容易设计。大型发电机、水轮发电机的线圈 多采用短距、分数槽绕组。这就使三次谐波线圈 的排布无法避免地会引入少量的基波分量。
        在励磁系统中,由三次谐波线圈引入的少量 基波分量被整流后变为不可调节的恒值直流分 量,直接串接在励磁机的调节环节CONTROL ENGINEERING China版权所有,这在一定范围 内不影响励磁调节器的动态性能CONTROL ENGINEERING China版权所有,但该恒值直流 分量直接干涉了励磁调节器的可调裕度,故其不 宜超过总调节能量的20%。
        对于采用一些刻意使三次谐波分量增大的设 计方法,例如将定子铁心嵌放线圈槽与定子轴线 倾斜一个角度(一般斜一槽) ,或者用改变极靴的 几何形状等方法都可使三次谐波线圈感应的三次 谐波分量增大,但这样会使发电机输出的电压波 形质量受到影响,并网运行时发电机效率降低、温 升提高,内部固有的三次谐波分量引起环流。 三次谐波线圈同样可感应出五次谐波分量、七 次谐波分量等(请参看有关文献) ,在计算时忽略。
        3　整距绕组且τ值可被3整除时的 三次谐波线圈的绕制
        整距绕组且τ值可被3整除的三次谐波线圈 的绕制很方便。设Z = 90, P = 5, Y =τ= 9, q = 3。 三次谐波分量的极距www.cechina.cn,τ3 =τ/3 = 3 ;三次谐 波磁势作为激励时,每槽的电角度为: α3 = (360°×3P) / Z = (360°×3 ×5) /90 = 60°。
        按上述设计原则设计了两组三次谐波线圈, 见图3,一组为线圈A2M,一组为a2m。
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