繞線型無(wú)刷雙饋電機(jī)是一種新型交流電機(jī),可以實(shí)現(xiàn)異步起動(dòng)、異步運(yùn)行、同步運(yùn)行和雙饋運(yùn)行等多種運(yùn)行方式。無(wú)刷雙饋電機(jī)與感應(yīng)電機(jī)一樣,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),無(wú)刷雙饋電機(jī)取消了電刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu),使得電機(jī)更加安全可靠地運(yùn)行。當(dāng)無(wú)刷雙饋電機(jī)作發(fā)電機(jī)用時(shí),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(wú)刷雙饋電機(jī)作電動(dòng)機(jī)用時(shí)具有良好的調(diào)速性能,可以簡(jiǎn)便的通過(guò)調(diào)節(jié)控制繞組的頻率完成對(duì)轉(zhuǎn)速的控制。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是決定無(wú)刷雙饋電機(jī)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(diǎn)。但是,繞線型無(wú)刷雙饋電機(jī)的起動(dòng)性能限制了其工業(yè)應(yīng)用范圍。本文以繞線型無(wú)刷雙饋電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)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(diǎn),采用復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組,從而改善繞線型無(wú)刷雙饋電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。如此,可以拓展繞線型無(wú)刷雙饋電動(dòng)機(jī)的工業(yè)應(yīng)用范圍,使得該類電機(jī)能更好地完成調(diào)速任務(wù),推動(dòng)實(shí)用化的進(jìn)程。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:首先,回顧了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)發(fā)展做出的研究工作。在其基礎(chǔ)上,總結(jié)了無(wú)刷雙饋電機(jī)的基本原理,介紹了無(wú)刷雙饋電機(jī)在分別作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的多種運(yùn)行方式。介紹了交流繞組的設(shè)計(jì)的基本要求、定子繞組設(shè)計(jì)要求和轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)要求。其次,通過(guò)分析繞線型異步電動(dòng)機(jī)的串電阻起動(dòng)方式和繞組折算公式發(fā)現(xiàn),可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子繞組每相有效匝數(shù)來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻折算值的大小。經(jīng)過(guò)分析,通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)與串電阻起動(dòng)類似的起動(dòng)過(guò)程和效果:在起動(dòng)時(shí),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(dòng)性能;在運(yùn)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(jī)正常運(yùn)行完成調(diào)速任務(wù)。如此,保證了電機(jī)可以高效運(yùn)行。之后,介紹了復(fù)合線圈的結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)可以滿足在不同運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)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(yùn)行狀態(tài)下需要設(shè)計(jì)不同的極對(duì)數(shù)。此外,根據(jù)理論分析結(jié)果,介紹了樣機(jī)兩套定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計(jì)方案。其中,兩套定子繞組均采用變極法設(shè)計(jì),定子繞組的作用類似與“開(kāi)關(guān)”對(duì)樣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換;轉(zhuǎn)子繞組采用復(fù)合線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并通過(guò)槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)星形圖確定設(shè)計(jì)方案是否滿足要求。最后,設(shè)計(jì)出一臺(tái)4/8極試驗(yàn)樣機(jī)。介紹了樣機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)以及樣機(jī)的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。其次,為了驗(yàn)證復(fù)合線圈理論的正確性以及對(duì)起動(dòng)性能的影響,共建立了三個(gè)仿真模型進(jìn)行比較。將常規(guī)線圈模型的仿真結(jié)構(gòu)與樣機(jī)模型的仿真結(jié)果進(jìn)行比較,如此可以直觀地驗(yàn)證復(fù)合線圈理論的正確性以及是否對(duì)起動(dòng)性能有改善作用;此外,將樣機(jī)模型的雙六極起動(dòng)方式的起動(dòng)性能與樣機(jī)采用異步起動(dòng)方式時(shí)的起動(dòng)性能進(jìn)行對(duì)比。最后,進(jìn)行了樣機(jī)試驗(yàn),以驗(yàn)證樣機(jī)起動(dòng)性能的仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果是否一致。通過(guò)仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比和分析,可以說(shuō)明采用本文方法設(shè)計(jì)的樣機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)性能,可以取代無(wú)刷雙饋電動(dòng)機(jī)的常規(guī)異步起動(dòng)方式。同時(shí)也為該類電機(jī)的應(yīng)用與進(jìn)一步研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)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(shí)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(gè)小段繞和2N匝（1 2N N，且1 2 0N N N），的產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)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(gè)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(jī)運(yùn)行時(shí)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(jì)，不同的出線端對(duì)雙定子異步電動(dòng)機(jī)，1s和2s分別表示定子繞電機(jī)運(yùn)行時(shí)，作無(wú)刷雙饋電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的極對(duì)數(shù)分別為pp和cp。等效電路1K和2K兩組開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，即控制兩套定子繞行狀態(tài)：當(dāng)開(kāi)關(guān)1K閉合2K斷開(kāi)時(shí)，電機(jī)處于機(jī)起動(dòng)完成進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)為一臺(tái)雙定子異步電動(dòng)機(jī)有兩套定子繞組經(jīng)過(guò)頻率折算后電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子耦合電路示意數(shù)分別用下標(biāo) 1 和 2 進(jìn)行區(qū)分。而在電機(jī)處
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2875761