谈如何降低三相交流电机的谐波磁势

论述了电机谐波的危害,低谐波绕组的原理,对优化单双层绕组进行了谐波分析与计算,并举例进行了说明,有力地证明了优化单双层绕组是一种低谐波绕组,能最大限度地减少磁势谐波的幅值,从而改善磁势波形,降低杂散损耗,可使铁心缩短,节约材料,提高电机效率。     

一种低谐波绕组设计方法

电机的绕组设计对于实现电机系统节能减排意义重大。首先梳理了若干提升电机效率的定子绕组连接方式,集中研究其中的不等匝低谐波绕组,再结合现有方法提出新的低谐波绕组设计方法,最后利用由此方法得出的方案计算绕组系数,验证谐波含量有大幅降低。     

低谐波绕组的研究

本文论述了低谐波绕组的原理,以 Y 系列进行了谐波分折与计算,列举了四个应用实例,有力的证明了低谐波绕组在节约原材料、改善性能方面具有明显的优越性。一般来说,低谐波绕组可使电机有效原材料(包括硅钢片、铜线、铝、绝缘、薄钢板等)节约8%～18%;电机效率提高0.5%～1%,绕组温升降低8～18K,经济效益十分显著。     

高性能低谐波绕组感应电动机电磁性能的数值分析

针对普通感应电动机采用低谐波绕组后电磁场分析难度将会提高的问题,利用数值计算的方法,给出了适合低谐波绕组电机电磁性能的数值求解方法.以一台普通感应电动机为例,利用低谐波绕组理论,对定子绕组的线规和形式进行调整,设计具有高起动转矩的低谐波电机.通过对低谐波电机电磁性能的数值计算结果与实验结果的比较,验证了所推导的方法的准确性,提高了所设计的低谐波电机的起动性能.将低谐波电机与普通同型式的感应电动机的气隙磁场和转子齿部磁场进行比较,分析两种电机中磁密谐波成分的含量,结果表明低谐波绕组电机的各次谐波磁密大大降低.     

环形绕组低次谐波磁场削弱方法

环形绕组谐波磁场影响电机性能，作者对环形绕组存在的低次谐波磁进行了分析研究，指出了削弱其低次谐波磁场的一些方法。     

低谐波双三相永磁同步电机及其容错控制

研究了一种分数槽集中绕组低谐波永磁同步电机,介绍了该电机特殊的绕组结构,分析了电机在正常运行时降低磁动势谐波的原理,并提出了电机在开路故障时相应的容错控制策略,即以输出平滑转矩和仍具有降低磁动势谐波效应为约束进行容错控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的容错控制策略的有效性。     

低谐波绕组的分析与应用

三相绕组磁势中所包含的高次谐波的强弱直接影响电机的性能。采用低谐波绕组可以加强基波磁势,削弱5次、7次等一系列谐波磁势。由于磁势曲线中一系列高次谐波被消除(或显著地削弱),因而可以提高电机的出力(或降低温升),减少振动和噪声。     

基于田口法的超高效异步电机设计

三相异步电机具有结构简单、易于加工制造及应用广泛的优点,但存在电机效率亟需提升的不足,为此,重点研究超高效异步电机设计。在不等匝低谐波绕组和单双层绕组连接方式的研究基础上,首先为超高效异步电机设计新型单双层不等匝低谐波绕组,旨在减少异步电机谐波损耗和各次谐波产生的铜耗;然后,针对采用新型绕组连接的异步电机,将异步电机效率和功率因数设置为优化目标,引入田口法确定电机优化变量,再基于差分进化算法实现兼顾同时提升电机效率和功率因数的异步电机多目标优化,完成超高效异步电机的方案设计。最后,通过电机有限元分析(FEA)和计算,证实超高效异步电机设计方案的合理有效性。     

多层分数槽集中绕组的谐波磁动势分析

分数槽集中绕组的绕线工艺简单,有利于电机加工时绕组的模块化设计,但气隙谐波磁动势大的弊端使其在制造领域无法广泛应用。多层绕组结构通过改变绕组系数从而降低了气隙中的低次谐波磁动势。阐述了双层绕组结构下的槽电动势星形图与绕组接线图,分析了各次谐波的绕组系数。在双层绕组的基础上研究了一种多层绕组结构,推导了不同绕组结构之间绕组系数的关系。研究结果表明多层绕组的结构可有效抑制低次谐波磁动势。     

电流谐波对永磁同步电机转矩谐波的影响研究

变频器供电下集中绕组内置式永磁同步电机的电流中含有低次和高次电流谐波,相应的电机转矩中也存在低次和高次转矩谐波,影响电机的控制和输出稳定性.为了分析电流谐波和转矩谐波之间次数的关系,通过有限元方法仿真得到了各次电流谐波单独产生的主要转矩谐波,结果表明:转矩谐波次数与电流谐波的次数和相序相关,k次电流谐波产生|1-λk|...     

Basic Study on Loss Factor Evaluation of Concentrated Winding Permanent Magnet Synchronous Motor

This paper describes the influence of pulse width modulation (PWM) inverter harmonic loss on concentrated winding interior permanent magnet synchronous motor characteristics by using finite element method (FEM) analysis and several measurements. In the measurements, the PWM inverter harmonic loss was evaluated by using a PWM inverter and a sinusoidal power supply. By using the FEM analysis, it was confirmed that the PWM inverter harmonic mainly caused an increase of eddy current losses in the magnetic steel sheet and the permanent magnet. The results indicate that higher inductance of the motor is effective in reducing the harmful effects of PWM inverter harmonics.     

Improving the Efficiency of Аlternating-Current Machine Windings

The properties of a magnetic field that the current of a three-phase winding of the starter of an induction motor generates greatly depend on winding type. The smaller the quantity of higher (parasitic) harmonics with respect to the fundamental (working) harmonic in the curve of magnetomotive force, the greater the winding efficiency. Three-phase six-band windings have become widespread. Increasing the number of phases promotes a decrease in the quantity of higher harmonics, but a special six-phase supply source is needed for this. A three-phase combined 12-band winding is considered, the electromagnetic properties of which are close to the properties of a six-phase winding. Such a winding is compared to a standard six-band winding with respect to the differential scattering coefficient that characterizes the magnetic field on the basis of the content in it of higher harmonics. Two variants of windings were compared: with continuous and noncontinuous phase bands. The calculation results of differential scattering coefficients of windings for 24, 36, and 48 slots falling per pair of poles are presented. Calculation of the least theoretically possible differential scattering coefficient was performed for a combined winding with continuous phase bands. A high efficiency of combined winding with continuous phase bands as compared with standard winding and combined winding with noncontinuous phase bands was demonstrated.     

双层同心式低谐波绕组研究

在分析正、负相带q个不等匝、不等距线圈磁势的基础上，得到了绕组系数的一般表达式，并利用安导波与磁势波的关系，在满足槽满率相同的条件下，设计成低谐波绕组。计算了欲消除或削弱某次谐波时各线圈匝比。     

汽轮发电机转子匝间短路故障下的谐波检测

通过分析汽轮发电机励磁绕组的磁动势分布建立了磁动势的数学模型,通过分析转子匝间短路引起的励磁磁动势分布变化情况,提出将短路后的励磁绕组磁势看作短路前的励磁绕组磁势和短路匝通过反向励磁电流产生的磁势的叠加量,由于前者是完全对称的,可只对短路匝产生的反向磁势进行分析。通过傅里叶分解得到了各次谐波分量,在考虑气隙偏心的情况下得到了定子感应电势,理论推导证明偏心对定子绕组感应电动势并不产生影响。定子三相对称电流合成了新的旋转磁动势,并在定子和转子绕组中形成感应谐波,其特征频谱不同于正常运行情况下的频谱。实验验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

新型换流变压器配套滤波装置的优化设计

传统的高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿装置，谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时会对变压器产生不良的影响。作者基于自耦补偿与谐波屏蔽的换流变压器，针对某实际的HVDC模拟系统，提出了与该变压器配套的滤波装置的接线方案，并将外罚函数法和遗传算法相结合，对上述滤波装置进行优化设计，建立了以初期投资最小为优化目标、满足系统无功需求的滤波器优化配置的数学模型。算例计算和仿真结果表明了上述优化模型及其滤波方式的正确性和有效性。     

三绕组谐波屏蔽变压器的研究

针对独立电力系统中抑制谐波的实际需要,本文对采用三绕组变压器进行谐波抑制的方案进行了研究.该方案的特点是,在中压绕组上连接各次谐波滤波器.根据三绕组变压器的结构特点,通过合理设计中压绕组的结构,可以使中压绕组的等值阻抗接近于零.同时合理配置中压绕组外接各谐波滤波器的参数,使其对某些特定次数谐波阻抗为最小,从而抑制这些谐波分量.本文阐述了这种方案的工作原理,并进行了仿真分析,最后通过实验验证了这种方案是有效可行的.     

长行程永磁同步直线电机初级绕组结构研究

对长行程永磁同步直线电机初级绕组结构的研究,通过对推力波动与气隙磁场高次谐波的分析,总结出改善直线电机推力波动的初级绕组结构设计方法。     

完全谐波状态下电抗器的电流稳定性问题

电抗器绕组支路电流的稳定性是衡量电抗器质量水平的重要指标。本文针对高次谐波分量存在时影响电抗器绕组电流分布的不均问题,给出了支路电流的矢量计算方法,将复杂的矢量分析转化为计算机软件进行计算,分析了高次谐波分量对支路电流的作用。通过具有普遍性的10种高次谐波算例比较分析,发现绕组数据确定时某次谐波分量下支路电流呈现稳定状态,然而在其他次数谐波分量下支路电流呈现较大差异。