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磁场非正弦散布致使的谐波电动势的削弱办法

2017-04-25 19:01分类:电工基础知识 阅读:

 

  发电机电动势中假定存在高次谐波,将使电动势波形变坏,发作许多不良影响:(1)发电机自身的附加损耗添加,功率降低,温升增高;(2)或许致使输电线路的电感和电容发作谐振,发作过电压;(3)对附近的通讯线路发作搅扰;(4)使感应电动机发作有害的附加转矩和损耗,构成电动机作业功用变坏。因而,计划电机时,要尽或许削弱或消除电动势中的高次谐波。

  通常谐波次数愈高,其幅值愈小,对电动势波形的影响也愈小,因而,影响电动势波形的首要是3、5、7、9等次谐波。所以,计划沟通绕组时,首要思考削弱或许消除3、5、7、9等次谐波电动势。常用的办法有:

  1.凸极同步电机的励磁绕组为会集绕组,气味磁场的散布取决于磁极的极靴外形,所以对凸极同步电机而言,可以经过改进磁极的极靴外形,力求磁极场沿电枢外表的散布为正弦波;而隐极同步电机经过励磁绕组的散布计划来取得正弦散布的磁场,改进励磁绕组的散布计划,可以使磁极场沿电枢外表的散布更挨近于正弦波。

  在凸极同步电机中,选用非均气隙,通常取最大气隙与最小气隙之比在1.5~2.0计划内,极靴宽度bp与极之比在0.70~0.75计划内。关于稳极汽轮发电机,气隙是均匀的,把每极计划内安放励磁绕组有些与极距之比计划在0.70~0.80计划内。实习标明,当采纳上述办法后,同步电机磁极场波形就比照挨近于正弦形。

  2.在对称的三相绕组中,三相绕组的联接消除了线电动势中的3次及其倍数次奇次谐波。和变压器一样,三相绕组可以联接成Y联接或形联接,由于三相电动势中的3次及其倍数次奇次谐波相相互差3×120°=360°,即巨细持平、相位一样。当三相绕组选用Y联接时,由于三相电动势中的3次及其倍数次奇次谐波在相位上相相互差360°,便是同相位的,并且巨细持平,线电动势,即线电动势中的3次谐波电动势相互抵消,所以发电机输出的线电动势中不存在3次谐波,同理也不存在3的倍数奇次谐波。当三相绕组选用△联接时(图1b),由于三相的3次谐波电动势同相位、同巨细,即,在闭合的三角形回路内发作环流,依据电路规矩,在闭合三角形回路内有:,这么,3次谐波电动势恰好等于3次谐波环流所构成的使阻抗压降,所以线电压中不会呈现3次谐波。同理,也不会呈现3的倍数次谐波。

a)Y形联接                       b)△形联接

图1 三相绕组选用Y形或△形联接

  从上述可见,不管三相绕组选用Y形或△形联接,线电压中都不存3和3的倍数次谐波,这是三相绕组在电动势方面的长处。但中选用△联接时,由于闭合回路中的3次谐波环流致使附加损耗,使电机功率降低、温升添加,所以现代同步发电机通常选用Y形联接。

  3.选用短距绕组削弱高次谐波电动势

  图2标明选用短距消除5次谐波电动势办法。图中实线标明整距状况,这时5次谐波磁场在线圈两个有用边内感应电动势的瞬时值巨细持平、方向相反,沿回路内恰好相加。假定把节距y1缩短,如图中虚线所示,则两个有用边内的5次谐波电动势也巨细持平,但方向一样,沿回路内恰好相互抵消,故5次谐波构成电动势等于零。通常说来,节距缩短v次谐波的一个极距(即缩短),就能消除v次谐波电动势。

图2 选用短距绕组消除5次谐波电动势

  实习上,由于三相绕组选用Y形或△形联接,线电压中现已消除了3次及3的倍数次谐波,所以挑选绕组节距时首要思考一同消弱5、7次谐波电动势,因而,通常选用,这时5次和7次谐波电动势差不多都削弱到只需正本的1/4。表1列出了纷歧样节距时基波和有些谐波的短距的系数。

表1 基波和有些高次谐波的短距系数

v

1

8/9

5/6

4/5

7/9

2/3

1

3

5

7

1.0000

-1.0000

1.0000

1.0000

0.9848

-0.8660

0.6428

-0.3420

0.9659

-0.7071

0.2588

0.2588

0.9511

-0.5878

0

0.5878

0.9397

-0.5000

-0.1736

0.7660

0.8660

0

-0.8660

0.8660

  4.选用散布绕组削弱高次谐波电动势

  表2和图3标明每极每相槽数q纷歧样时基波和各次谐波的散布系数的改动状况。从表可见,当q添加时基波的散布系数减小不多,但谐波的散布系数显着减小,因而,选用散布绕组可以削弱高次谐波电动势。但是,跟着q的增大,电枢槽数Z也增多,这将致使冲剪工时和绝缘材料耗费量添加,然后使电机本钱前进。实习上,当q>6时,高次谐波散布系数的降低已不太显着,因而除二极汽轮发电机选用q=6-12以外,通常沟通电机的q均在2-6计划内。

表2 三相绕组基波和有些高次谐波的散布系数的必定值

v

q

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0.9659

0.9598

0.9577

0.9567

0.9561

0.9558

0.9556

0.9555

3

0.7071

0.6667

0.6533

0.6472

0.6440

0.6420

0.6407

0.6399

5

0.2588

0.2176

0.2053

0.2000

0.1972

0.1955

0.1944

0.1937

7

0.2588

0.1774

0.1576

0.1494

0.1453

0.1429

0.1413

0.1403

9

0.7071

0.3333

0.2706

0.2472

0.2357

0.2291

0.2250

0.2222

11

0.9659

0.1774

0.1261

0.十95

0.十17

0.0974

0.0948

0.0930

13

0.9659

0.2176

0.1261

0.十22

0.0919

0.0865

0.0831

0.08十

15

0.7071

0.6667

0.2706

0.2000

0.1725

0.1586

0.1503

0.1450

图3 基波和各次谐波的散布系数(必定值)和q的联络

  例 一台三一样步发电机,f=50Hz,nN=1500r/min定子选用双层短距散布绕组,定子槽数Z=36,,每个线圈匝数Nc=9,并联支路数a=1,Y联接,每极磁通量,求相电动势和线电动势E。

  解 求解时,基波和各次谐波的绕组系数的核算较为繁琐,可以凭仗Malab东西,较为便当核算相电动势和线电动势E。核算效果为;线电动势E=405.04V。下面为Malab源程序:

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