力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗分析及其另一种测量方法——“三表法”（可编辑）

力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗分析及其另一种测量方法——“三表法”（可编辑） 力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗分析及其另一 种测量方法——“三表法” 维普资讯 ////0>. . . 长春理工大学学报 第 卷第 期.年 月 力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗分析 及其另一种测量方法?? “三表法 胡贞 田成军 康连福 王燕飞 长春 长春理工大学, 摘 要:力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗实验测试是继 “示波器法”后的另一种方法,即 “三表法”, 与参考文献 中采用的”示波器法”进行了比铰,并与值进行了对比,证实本文给出的方法可行,通过研 究力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗参数的实验测试,相信对力矩式自整角机的研制、阻尼绕组的设计及 使用都是有益的。 关键词:力矩式自整角机;整步绕组;交轴短路阻抗;实验测试;三表法 中图分类号: . 文献标识码: 文章编号: ??? 一 “ ? ’’ , : 。 ?? ? 。 “?”, “’’ .. ?.. ?? ? ,?. : ? ;; ? ? ; ; ? 自整角机和旋转变压器同属于脉振磁场作用下 在力矩式自整角机比整步力矩公式中,涉及力 的微特电机,是控制微电机中的两个大的基本系 矩式自整角机的交轴短路阻抗,也就关系到力矩式 列,占有重要的地位,针对品种繁多、发展异常迅 自整角机的两个重要特性,即比整步力矩和阻尼时 速的各类微特电机的特殊性和不同特点,其试验贝 间两项重要性能指标,也就关系到同步控制转角随 试方法也各不相同。不断地研究新的试验方法,对 动系统的精度,必然使得研制、设计和使用都予以 力矩式自整角机的研制、设计和使用都是有益的。 足够的关注。 收稿日期: 一叭 一 基金项目:兵器部重点科研项目 作者简介:康连福,男 一 ,教授.主要从事电机及拖动的技术和科研工作。维普资讯 ////. 第 期 康连福等:矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗分析及其另一种测量方法?? “三法表 为定子整步绕组一相感应电动势的有效值的 整步绕组交轴磁场分析 最大值 试验用一台 带一台,故发送 当发送角机与接收角机按规定方式联线,在转 角机与接收角机的各自一相绕组的等效阻抗,即交 子励磁绕组都加上额定的 、 电压励磁,实 轴短路阻抗不等,原设计为一台发送角机带两台接 验用系中频角机,在有失调角 存在时,自整角机气 隙的一个极下的磁场,以凸极转子为例,应是凸极转 收角机,即 等效? 等 效。 子励磁绕组产生的主磁场与定子三相整步绕组合成 由于定子三相整步绕组 下线在定于铁心槽中, 的脉振磁动势 审枢所产生的电枢反应磁场的合成。 每相占有?的槽数,即每相占有槽面积是有限的, 该合成磁动势 与交轴成 / 角,当失调角 较小 且三相合成脉振磁动势用 整步脉振表示 时,即近于交轴方向。弄清交轴磁场,有利于分析其 交轴短路阻抗,在失调角 较小的情况下,一般仅为 整步脉振 ? 整步? 导 几度,且由于力矩式自整角机快速追随转角变化时,整步 ?。 、/ , 。 抑制机械振荡和提高转角随动同步控制系统精度, 即尽可能增大比整步力矩的特殊需要,均在转子装整步一相绕组可以产生的 脉振磁动势的幅值, 设短路的交轴阻尼绕组,故交轴短路阻抗的分析和 , 一整步相绕组可以产生的最大电流有效值,此时 实验测试,有深人研究的必要,也有一定的难度。 需使。方可,而力矩式自整角机是不允许运 由以下分析,有理由认为直轴磁场 》交轴 行在这样大的失调角,设计只允许运行在几度的范 磁场 。 围。 不论转子是凸极还是隐极,由于转子的励 由力矩式自整角机的磁势分析, 整步脉振与交轴 磁绕组是单相绕组,则凸极转子为单相集中绕组,隐 方向夹角为 ,当 为几度时近似为交轴方向。 极转子则为正弦分布的激磁绕组,均有充足的空间 安置激磁绕组,该空间的大小决定励磁磁动势的大 与三相感应电动机比较, 当定子三相绕组通人 小。 三相对称电流时,则三个脉振磁动势合成为旋转磁直轴磁场的磁路,凸极转 子时,磁导大,磁 动势,这里仅做比较,实际三相异步电动机的机壳最 阻小,即 大,因此,可以较小的磁动势即可产生足 小设计也比自整角机最大机壳要大,该旋转磁动势 以满足设计需求的磁场,配合凸极极弧面形状的设 用 异步旋转表示。 计,使其在一个极下近似呈正弦分布的磁密,且最大 异步旋转 ? 异步磁密在磁极轴线处可达近饱和。交轴磁场系由存在失调角 时,各对应相回步 ,?,路的感应电动势差 .作用产生的感应电流所产异步为一 相绕组产生的单相脉振基波磁动势 生,而气隙磁场在先作假定忽略了整步绕组三相合 幅值 成脉振磁动势产生的交轴磁场,即电枢反应后,并假 当铁心槽数面积相同,即每相占有的槽面积相 定 相绕组轴线与凸极转子激磁绕组轴线重合时, 同时,不论设计导线截面的不同,受电流密度的限 作为转角的初始位置,则 制,由于力矩式自整角机是运行在为几度范围,故设计时:, 整步》,异步 ?等效 等效整步》 异步 二 : 鲁 等 则 : .?. .,异步旋转 丁异步 受槽面积空间限制 整步脉振 转子励磁,即交轴磁 ,。,:: 丁 一一。 导 场的磁动势小于转子励磁磁动势。凸极转子时,交轴方向磁导小,即磁阻大, :厂。. 导 气隙的连续性不存在,故 。《 ,交轴磁场受凸极 铁心形状的影响,凸极的两 个磁极和其中间铁心交 且 一 轴磁场的分布也变得复杂,且 。远不能饱和,即维普资讯 ////.长 春理工大学学报芷 表 很小, 。《 。由于凸极转子装设交轴阻尼绕组,即短路 环后,由导条和端板构成,在交轴磁场作用下,在短 路环内感应电动势 ,尽管 很小,但阻尼绕组的 阻抗极小,会在短路环内产生较大的电流 ,而 产 生的 会对 。起削弱作用,上述分析证明,假定 《 是正确的。由于交轴阻尼绕组短路阻抗折 算值,相当于并联在整步绕组的励磁电抗上,使得整 步绕组交轴的等效阻抗变得很小,由变压器运行原 理,较小的失调角也完全可以在整步绕组中流过较 大的电流,在很小的 时能产生较大的整步绕组 电流 ,才能与气隙磁场作用产生需要的整步力矩, 力矩式自整角机没有力矩放大功能,这就是交轴阻 尼绕组的重要作用所在。 “三表法 测试力矩式自整角机整 从表 可以看出,在特定位置有失调角 。、 。 步绕组交轴短路阻抗 时,实测的三相整步绕组电流值均与计算值吻合较 按规定方式接线,所用力矩式自整角机为: 好,即整步绕组交轴短路阻抗值,实测值也与设计值 发送角机 ,其交轴短路阻抗设计值 吻合较好。, ./, ./ 由表 四个不同随意位置整步绕组电流的测 接收角机,其交轴短路阻抗设计值 试,可以看出,在任一位置的三相整步绕组电流的代. : ./ 数和:, 。 , ,则整步绕组一相回路的总的交轴短路阻抗 任意的一组数据,其中一个大值的正负号应与 其余两个较小数值的正负号刚好相反,则满足式 , 』 ? , 』, 。 通过对力矩式自整角机整步绕组交轴短路阻抗 将设计值带人式算得 ,』 . 的“示波器法”与“三表法”两种方法的实验测试研 先不接人电流表,将 、激磁电压加 究,可以看出:“示波器法”测试是单独对发射角机 上,转动发送角机转子测得, 时,此时激磁 或接收角机进行其测试,其原理和数据处理稍繁,但 绕组轴线,即凸极铁心轴线与 相绕组轴线重合,, 均可求。“三表法”测试 的原理和数据处理较 将处于协调位置的接收角机转子卡住不动,去掉激 简单,且需成对的,即一个发送角机带动一个接收角 磁电压后,分别在三相整步绕组接人电流表,重新施 机进行测试,当发送角机的 ,与接收角机的 , 加激磁电压,然后转动发送角机转子 。、 。分别测 相等时, ,与 』可求,但不能测得 , ,此两值 得整步绕组三相的电流, 、 、 ,并与设计值经式 与 的关系为 计算值比较,见表 表若如本试验 ,? 则“三表法”实测的是,这也是实际使用中所需要的, 若同步控 制系统是一个发送角机带一个接收角机,同直径的 机壳,同样的结构,设计上可以是 ,若为 一 台发送角机带几台接收角机,则 。,? 。 试验时需注意,失调角应满足 ? 。。不可使 将接收角机转子的卡子打开,再转动发送角机 角过大,以防止损坏电流表或使电机过热。由于实验 转子,接收角机转子随动,分别随意取四个协调位 中电机有温升,会使角机整步绕组相电阻 有所变 置,每个协调位置时,都将接收角机转子卡住不动, 化,。也有变化,将对 、 产生影响。 分别转动发送角机转子旋转 。、 。,整步绕组电流 情况见表 。