專利名稱：電動機不對稱繞組換相法變極方法
技術領域：
本發明涉及三相電動機的變極方法，進一步是指利用換相法原理改變不對稱繞組部分匝數而實現的變極方法。
近年來，隨著節能技術的發展，交流電動機的變極調速在國內外受到高度重視。僅電力系統的火電廠的風機和水泵的耗電量就占廠自用電量的50%左右;其它如抽水泵及大型排灌站的高壓電動機的耗電量更是十分驚人。因此，變極電機的研究有著十分重要的意義。
從目前的現場需要看，對于高壓電動機，由于受槽內絕緣條件的限制，不可能向多層繞組發展，而應以雙層繞組為宜，對于電動機出線的開關數量亦越少越好，最好為一種極數下一個開關。
對于變極前、后繞組均對稱的電動機來說，已有許多方案可供選擇。目前采用y和3y串聯或并聯而構成3y+y/3y+y、4y/3y、3y/3y+y以及3y/3y等聯結方法，可以使電機的出線最少。但這些方法僅限于對變極前后均為對稱繞組的電動機，而對于在一種極數下非對稱的電動機繞組來說，由于y部分和3y部分無法對稱而不能實施，使變極調速電動機的范圍受到局限。
本發明的目的是，對于三相電動機的變極不對稱繞組，通過調整部分繞組匝數而使其達到三相平衡，完成變極。
本發明的技術方案是，對于三相變極不對稱繞組并采用3y+y/3y+y聯結的電動機，調整其y部分的匝數，使其達到三相平衡，完成變極。
下面結合附圖及表格對本發明做出說明。
附圖、表說明
圖1是本發明所述的3y+y/3y+y的聯結圖。表1是電動機的一種槽號相位圖，表2為變極方案圖。
由表2可知，本發明對于定子繞組以3y+y/3y+y聯結的電動機，它有一定的定子槽數，且有一種極數不對稱。取一個對稱極數作為變前極，另一個做成變后極。按本發明的方法，使三段并聯部分的繞組匝數保持不變，而將串聯起來的不對稱y部分繞組通過適當地調整各槽繞組的匝數，使三相繞組達到對稱，完成變極。這種方法不僅槽內只嵌有兩層線圈即可，且只需調整單y部分的線圈匝數。
對于定子槽數Z＝60Q(Q為小于10的正整數，此處取Q＝1)4/6變極、4極60°相帶，其槽號相位圖如表1所示。由該表可知，對于4極來說是三相對稱，而對6極則為三相非對稱。為此可按常規方法將A′、B′二相靠右軸的12個線圈中分離出6個線圈，在保證4極對稱的情況下將其串入，另外6個線圈并依次串入6極繞組下，C′相靠右軸線的三個線圈亦串入6極繞組下，從而得出如表2所示的幾個方案。它的4極部分始終對稱，而對于6極部分經計算得出對于(1)，qAB＝122.77°，qBC＝126°;對于(2)，qAB＝126°，qBC＝126°;對于(3)，qAB＝126°，qAB＝122.7°;而對于(4)，有qAB＝122.7°，qBC＝122.7°;該四方案均為不對稱方案。而對于(1)(2)(3)來說，無論如何調節串聯部分繞組匝數均不能使三相達到平衡。但對于(4)，通過調整串聯部分y的匝數可以使A′B′C′三相對稱。由于并聯部分3y繞組不進行調節，4極時始終對稱，因此在變極時除考慮4極總匝數與其單速運行時相同外，無需多加考慮。而對于6極來說，設3y部分每槽導體數SN＝N時，采用如下變換(a)為調速A′B′C′三相空間相位，取AC兩相串聯y部分每槽導體數SN1＝0.75N(SN1為大于零的偶數);
(b)以B相相軸為0，計算出AB相軸間夾角X＝3COS5×18°+(3+0.75×9)·COS6×18°+3COS7×18°+3COS8×18°+3COS9×18°＝-10.056y＝3Sin5×18°+(3+0.75×9)Sin6×18°+3Sin7×18°+3Sin8×18°+3Sin9×18°＝17.39于是，qAB＝180°-arctg 17.39/10.056 ＝120.04°同理，qBC＝120.04°，而qAC＝360°-2×120.04°＝119.92°相對誤差 (120.04-119.92)/119.92 ＝0.1%＜0.5%此時AC兩相繞組的分布系數為
qA=qc=X2+y2/12+9.75=0.9236]]>由以上使三相角度的對稱調節完成。
(C)、按三相電勢大小要求相等，確定B相串聯y部分每槽導體數SN2qA·WA＝qC·WC＝qB·WB此時，qA＝qC＝0.9236WA＝WC＝N/2(0.75×3+5)qB＝13.56+9X/15+9XWB＝N/2(3X+5)式中，X＝SN2/SN所以，當X＝0.722即 SN2＝0.722N(SN2為整數)有 qB＝0.933，WB＝N/2(3×0.722+5)故有 qA·WA＝3.348NqB·WB＝3.343N幅值相對誤差3.348-3.343/3.343＝0.2%＜0.5%。
因此，以上對6極繞組來說，當并聯3y部分SN＝N，而SN1為0.75N，SN2為0.722N時，三相一定對稱。故對變后極三相非對稱電動機繞組，通過調節串聯部分繞組的匝數，可以使三相對稱。從而克服了已有技術不足。
同樣的，按本發明的變極方法，實施方案一是，當定子槽數Z＝60Q(Q為小于10的正整數，后述實施例相同)，變極比為2P1/2P2＝4/6(2P1與2P2分別表示變前極和變后極，下同)，變前極60°相帶，調整y部分匝數繞組的接法為01 1，2，3，4，5;
02 41，42，43，44，45;
03 21，22，23，24，25;
04 -18，-19，-20，31，32;
05 -58，-59，-60，11，12;
06 -38，-39，-40，51，52;
07 35，-46，-47，-48，-49;
08 15，-26，-27，-28，-29;
09 55，-6，-7，-8，-9;
010 -14，-34，-54;
011 10，30，50;
012 16，36，56;
013 -17，33;
014 13，-57;
015 -37，53;
同樣的，按本發明的變極方法實施方案二是，當定子槽數Z＝60Q，變極比2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調整γ部分匝數的繞組接法為
01 1，2，3，-54，-55;
02 21，22，23，-14，-15;
03 41，42，43，-34，-35;
04 48，-39，-40，31，32;
05 8，-59，-60，51，52;
06 28，-19，-20，11，12;
07 -25，16，17，18，-908 -45，36，37，38，-29;
09 -5，56，57，58，-49;
010 24，44，4;
011 10，30，50;
012 -46，-6，-26;
013 33，47;
014 53，7;
015 13，27。
同樣的，按本發明的變極方法，實施方案三是，當定子槽數2＝60Q，變極比2P1/2P2＝10/6，變前極120°相帶，調整y部分匝數的繞組接法為01 1，2，3，4，25;
02 41，42，43，44，5;
03 21，22，23，24，45;
04 28，49，50，51，52;
05 8，29，30，31，32;
06 48，9，10，11，12;
07 15，16，37，38，39;
08 55，56，17，18，19;
09 35，36，57，58，59;
010 -14，-54，-34;
011 -40，-20，-60;
012 -26，-6，-46;
013 27，13;
014 7，53;
015 47，33。
同樣的，按本發明的變極方法，實施方案四是，當定子槽數Z＝96Q，變極比2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調整y部分匝數的繞組接法是01 1，2，3，4，-85，-86，-87，-88，73;
02 33，34，35，36，-21，-22，-23，-24，9;
03 65，66，67，68，-53，-54，-55，-56，41;
04 76，-61，-62，-63，-64，49，50，51，52;
05 12，-93，-94，-95，-96，81，82，83，84;
06 44，-29，-30，-31，-32，17，18，19，20;
07 -39，-40，25，26，27，28，-13，-14，-15;
08 -71，-72，57，58，59，60，-45，-46，-47;
09 -7，-8，89，90，91，92，-77，-78，-79;
010 38，70，6;
011 16，48，80;
012 -74，-10，-42;
013 -37，75;
014 -69，11;
015 -5，43;
同樣的，按本發明的變極方法，實施方案五是，當定子槽數Z＝84Q，變極比為2P1/2P2＝8/6，變前極60°相帶，調整y部分匝數的繞組接法是01 1，2，3，4，-75，-76，-77;
02 29，30，31，32，-19，-20，-21;
03 57，58，59，60，-47，-48，-49;
04 67，-54，-55，-56，43，44，45;
05 11，-82，-83，-84，71，72，73;
06 39，-26，-27，-28，15，16，17;
07 -35，22，23，24，25，-12，-13;
08 -63，50，51，52，53，-40，-41;
09 -7，78，79，80，81，-68，-69;
010 34，62，6;
011 14，42，70;
012 -64，-8，-36;
013 66，46，65，-33;
014 10，74，9，-61;
015 38，18，37，-5。
參見圖1，本發明所述的匝數調整確定后，則按常規方法接入電網，即按線圈編號，正號線圈組為順接，帶負號的線圈為反接;D1、D2、D3三段首端接為A′，再與D10串聯為A;D4、D5、D6三段首端接為B′，再與D11串接為B;D7、D8、D9三段首端接為C′，再與C12串接為C。D1、D2、D3尾端相接為a′，再與D13串接為a;D2、D5、D8尾端相接為b′，再與D14串接為b;D3、D6、D9尾端相接為c′，再與D15串接為c。在2P2極下運行時ABC三點接入電網，在2P1極下運行時abc三點接入電網。
本發明具有顯著的技術效果。從繞組結構看，本發明的方法擴展了繞組的變極范圍。已有技術中，變后極不對稱的電動機數量較多，本發明為普及變極節能電動機提供了有效的技術手段。從節能效果看，由于變極以后，變前極與變后極有一定的極差，當電動機從低極數轉換為高極數時，電動機的輸出功率相應下降。例如對一臺TSQ1510-4電動機來說，當電動機從4極變換到6極運行時，輸入功率從500KW降至200KW，這樣變極前后相差300KW，節電十分明顯。本發明的另一技術效果是，它較已有技術的變極電機具有工藝簡單、制造方便的特點，其制造工藝與普通非變極電動機一樣，其維修亦是如此。
權利要求
1.一種利用電動機不對稱繞組換相法的變極方法，繞組采用3y+y/3y+y聯結，其特征是，調節不對稱極下y部份繞組的匝數，使不對稱繞組達到三相平衡，完成變極。
2.根據權利要求1所述的變極方法，其特征是，當定槽數Z＝60Q(Q為小于10的正整數)，變極比為2P1/2P2＝4/6且變前極60°相帶時，調節γ部分匝數的繞組的接法是01 1，2，3，4，5;02 41，42，43，44，45;03 21，22，23，24，25;04 -18，-19，-20，31，32;05 -58，-59，-60，11，12;06 -38，-39，-40，51，52;07 35，-46，-47，-48，-49;08 15，-26，-27，-28，-29;09 55，-6，-7，-8，-9;010 -14，-34，-54;011 10，30，50;012 16，36，56;013 -17，33;014 13，-57;015 -37，53;
3.根據權利要求1所述的變極方法，其特征是，當定子槽數Z＝60Q，(Q為小于10的正整數)，變極比2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時，調整γ部分匝數的繞組接法為01 1，2，3，-54，-55;02 21，22，23，-14，-15;03 41，42，43，-34，-35;04 48，-39，-40，31，32;05 8，-59，-60，51，52;06 28，-19，-20，11，12;07 -25，16，17，18，-908 -45，36，37，38，-29;09 -5，56，57，58，-49;010 24，44，4;011 10，30，50;012 -46，-6，-26;013 33，47;014 53，7;015 13，27。
4.根據權利要求1所述的變極方法，其特征是，當定子槽數Z＝60Q(Q為小于10的正整數)，變極比2P1/2P2＝10/6且變前極120°相帶時，調整γ部分匝數的繞組接法為01 1，2，3，4，25;02 41，42，43，44，5;03 21，22，23，24，45;04 28，49，50，51，52;05 8，29，30，31，32;06 48，9，10，11，12;07 15，16，37，38，39;08 55，56，17，18，19;09 35，36，57，58，59;010 -14，-54，-34;011 -40，-20，-60;012 -26，-6，-46;013 27，13;014 7，53;015 47，33。
5.根據權利要求1所述的變極方法，其特征是，當定子槽數Z＝96Q(Q為正整數)，變極比2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時，調整γ部分匝數的繞組接法為01 1，2，3，4，-85，-86，-87，-88，73;02 33，34，35，36，-21，-22，-23，-24，9;03 65，66，67，68，-53，-54，-55，-56，41;04 76，-61，-62，-63，-64，49，50，51，52;05 12，-93，-94，-95，-96，81，82，83，84;06 44，-29，-30，-31，-32，17，18，19，20;07 -39，-40，25，26，27，28，-13，-14，-15;08 -71，-72，57，58，59，60，-45，-46，-47;09 -7，-8，89，90，91，92，-77，-78，-79;010 38，70，6;011 16，48，80;012 -74，-10，-42;013 -37，75;014 -69，11;014 -5，43。
6.根據權利要求1所述的變極方法，其特征是，當定子槽數Z＝84Q(Q為小于10的正整數)，變極比為2P1/2P2＝8/6且變前極60°相帶時，調整γ部分匝數的繞組接法是01 1，2，3，4，-75，-76，-77;02 29，30，31，32，-19，-20，-21;03 57，58，59，60，-47，-48，-49;04 67，-54，-55，-56，43，44，45;05 11，-82，-83，-84，71，72，73;06 39，-26，-27，-28，15，16，17;07 -35，22，23，24，25，-12，-13;08 -63，50，51，52，53，-40，-41;09 -7，78，79，80，81，-68，-69;010 34，62，6;011 14，42，70;012 -64，-8，-36;013 66，46，65，-33;014 10，74，9，-61;015 38，18，37，-5。
全文摘要
本發明公開了一種利用電動機不對稱繞組的換相變極方法，實現繞組采用3y+y/3y+y聯結且單y部分不對稱電動機的變極。本發明的技術特點是，調節不對稱極下y部分繞組的匝數，使不對稱繞組達到三相平衡，完成變極。本發明為擴大變極電機的范圍提供有效的技術手段。
文檔編號H02K19/12GK1067338SQ9110671
公開日1992年12月23日 申請日期1991年5月27日 優先權日1991年5月27日
發明者賀小華 申請人:湖南省電力試驗研究所