雙繞組變極調(diào)速電機的接線設(shè)計

張 菁

(上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240)

0 引言

工業(yè)上遇到特殊的工況，需要電機能在2種功率和轉(zhuǎn)速上額定運行。盡管將電機做成變頻電機，配上相應的變頻器，也可以達到調(diào)速效果，但是由于大功率變頻裝置價格不菲，加之目前變頻器的輸出電壓上限值有限和變頻電機存在電流過大等問題，使得一些企業(yè)對變頻電機的選擇比較謹慎［1］。折中的辦法就是采用2個功率較小的變頻裝置來代替一個功率相當?shù)拇蠊β首冾l裝置，采用此種變頻器的電機通常就需要雙繞組的方式來引出電源線。但是此種折中辦法遇到高電壓大電流的工況時也不適用了。此時，從電機設(shè)計尋找解決辦法，解決方案是將2套獨立的繞組一起嵌入同一個定子中，這樣一臺電機就具備2種運行狀態(tài)。

1 接線設(shè)計

下面以我公司已生產(chǎn)過的1臺變極調(diào)速電機為例說明此種變極調(diào)速電機雙繞組接線時應注意的問題。

1.1 電機規(guī)格

電機型號:YBKK1600/800-8/10

功率:1 600/800 kW

額定電壓:6 600 V

額定電流:165/93 A

額定頻率:50 Hz

額定轉(zhuǎn)速:744/597 r/min

接線方式:2-Y/1-Y

極數(shù):8/10

相數(shù):3

1.2 設(shè)計

該電機的嵌線參數(shù)如表1所示。

表1 定子嵌線參數(shù)表

2套繞組嵌入定子后的如圖1所示。

圖1 定子嵌線示意圖

在初步設(shè)計時，我們對于2套繞組的接線分別采用了常用的鄰極接線線方式。如圖2所示為10極繞組的接線方式，是電機的通常接法，它的優(yōu)點是縮短連接線，降低生產(chǎn)成本。

如圖3所示為8極繞組的接線方式，也是電機的通常接法，它的優(yōu)點是盡量縮短連接線，將低生產(chǎn)成本。

但在電機生產(chǎn)完成做試驗時，電機在8極繞組接電源時能正常啟動，電機在10極繞組接電源時卻無法啟動。經(jīng)多次檢查發(fā)現(xiàn)并無接線及其它方面的錯誤。后經(jīng)多次校對試驗數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)10極繞組接電源啟動時，三相阻抗不均衡，而且偏差很大，三相阻抗不均衡造成三相電機內(nèi)10極繞組生成的三相旋轉(zhuǎn)磁場也不均衡，而是畸變的磁場，導致電機無法啟動。但經(jīng)多次檢查，10極繞組并無接線出錯和線圈短路等現(xiàn)象。

2 原因分析

經(jīng)分析，出現(xiàn)此故障的原因在于8極繞組是每相兩路并聯(lián)，則此并聯(lián)接線在電機上等效成3個回路。當電源切換到10極繞組時，8極繞組處于開路狀態(tài)，此時10極繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場會感應8極繞組中的3個回路。而此3個回路感應產(chǎn)生的磁場又影響10極繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，使10極繞組的磁場不均衡，導致電機無法啟動。為了使10極電機能正常啟動，必須對8極電機的接線方式作修改，使8極電機繞組兩路并聯(lián)形成的3個回路不會影響10極電機的正常運行，同時又不改變8極電機的正常啟動運行。每個回路由兩條支路組成，每個回路在10極繞組產(chǎn)生的磁場中感應出磁場，此磁場是每個回路中的感應環(huán)電流產(chǎn)生的，則每個回路中的每個支路存在電流。由于3個回路的電阻在實際生產(chǎn)中略有微小差別，導致每個回路的感應電流不一樣，則產(chǎn)生的感應磁場也不一樣。按圖3所示8極繞組每個回路每個支路的鄰極接線方式，則電機內(nèi)的合成磁場就會出現(xiàn)不均衡，從而使電機在10極繞組接電源8極繞組開路的情況下無法正常啟動。

3 改進接線設(shè)計

為了使10極繞組接線時磁場均衡，則8極繞組的3個回路產(chǎn)生的感應磁場也必須均衡，經(jīng)分析改進接線方式，如圖4所示［2］。

圖4 8極非鄰極交叉對稱接線圖

經(jīng)試驗，此種接線方式，使電機在8極和10極時都能正常運行。

此接線方式使每支路的相帶對稱連接，而每個回路的兩條支路形成交叉對稱，這樣回路上感應磁場也是對稱的，3個回路形成的感應磁場就均衡了，10極繞組接電源后的磁場分布也均衡了。

4 結(jié)語

一般電機采用鄰極接法，這樣可以縮短連接線，節(jié)約生產(chǎn)成本。但在雙繞組變極調(diào)速電機中，特別是至少有一繞組存在兩路并聯(lián)以上時，則此繞組的連接方式應使其每相每個支路的相帶成對稱連接，使并聯(lián)后所形成的回路感應磁場也是對稱，這樣三相合成磁場就均衡了［3］。

［1］劉云.交流電機繞組的嵌線與接線［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.

［2］金續(xù)曾.電動機繞組接線圖冊［M］.北京:中國電力出版社，1996.8.

［3］閻治安.電機學［M］.西安交通大學出版社.2006.