Printer Friendly

Investigation of the concentrated double layer six-phase winding/Sutelktosios dvisluoksnes sesiafazes apvijos sudarymas.

Ivadas

Labiausiai paplitusi is daugiafaziu elektros sistemu yra trifaze sistema--variklis ir jam valdyti skirtas daznio keitiklis. Mazas maitinimo itampos faziu skaicius sukelia dideles trifazio asinchroninio variklio, maitinamo daznio keitikliu, sukimo momento pulsacijas, palyginti maza sukimo momenta, esant mazam sukimosi greiciui, maza galios tanki, tenkanti variklio turio vienetui. Daugiafaziu asinchroniniu elektros varikliu, kuriu faziu daugiau nei trys, taikymas leidzia isvengti minetu trukumu.

Tyrimais nustatyta, kad daugiafaziu varikliu, kuriu faziu daugiau nei trys, mazesni statoriaus nuostoliai, mazesnes rotoriaus sroviu harmonikos, daugiafazis variklis gali veikti dingus statoriaus fazei, ji galima paleisti nutrukus vienos fazes maitinimui (Gregor et al. 2008; Levi 2008).

Pastebeti daugiafaziu varikliu, kuriu faziu daugiau nei trys, pranasumai paskatino juos naudoti laivuose, elektrinese, hibridinese-elektrinese transporto priemonese, koncepciniuose orlaiviu modeliuose, lokomotyvuose, naftos platformose, erdvelaiviu valdymo grandinese, robotu technikoje, branduolinese elektrinese bei kituose dideles galios irenginiuose (Leon et al. 2010; Miranda et al. 2009; Rata et al. 2007).

Straipsnyje nagrinejama sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos elektrine schema ir sios apvijos magnetovaros pasiskirstymas erdveje.

Sutelktoji dvisluoksne sutrumpinto zingsnio sesiafaze apvija

Dvisluoksnes apvijos turi daug pranasumu, palyginti su viensluoksnemis apvijomis: paprastesne ir pigesne gamyba, apvijos gali tureti trupmenini poliaus ir fazes grioveliu skaiciu, apvija gali buti sutrumpinto arba poliaus zingsnio.

Statoriaus apvijos parametrai: grioveliu skaicius statoriuje Z = 48, poliu skaicius 2p = 8, faziu skaicius m = 6, poliaus zingsnis [tau] = 6, griovelio zingsnis elektriniais laipsniais [alpha] = 30[degrees], poliaus ir fazes grioveliu skaicius q = 1, apvijos zingsnis y = 5, fazine zona elektriniais laipsniais [sigma] = 30[degrees], kampas tarp faziniu sroviu elektriniais laipsniais 60[degrees].

Sudaryta sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema pateikta 1 pav. Pirmoji fazines apvijos sekcija suklota i 1 ir 6 griovelius taip, kad vienas sekcijos sonas yra 1 griovelio virsutiniame sluoksnyje, o kitas sonas--6 griovelio apatiniame sluoksnyje 6'. Pirmosios fazines apvijos pradzia yra 1 griovelyje, o apatiniame 6 griovelio sluoksnyje 6' yra pirmosios sekcijos galas. Is viso fazineje apvijoje yra 8 nuosekliai sujungtos sekcijos, kuriu sonai yra po kiekvienu poliumi. Toliau pirmosios sekcijos galas 6' sujungtas su kitos sekcijos, kuri suklota 6 ir 11 grioveliuose, galu 11', o pradzia yra virsutiniame 6 griovelio sluoksnyje. Is 6 griovelio virsutinio sluoksnio pereinama i kita poliu pora, kuri nuo apvijos pradzios yra nutolusi 360 elektriniu laipsniu. Statoriaus griovelio zingsnis yra 30 elektriniu laipsniu, todel 360 elektriniu laipsniu yra 12 grioveliu. Del to is 6 griovelio virsutinio sluoksnio pereinama i 13 griovelio virsutini sluoksni. Toliau viskas kartojasi, kol pasiekiamas 42 griovelio virsutinis sluoksnis, kur yra pirmosios fazines apvijos pabaiga.

Antrosios fazines apvijos sekcija suklota i 3 griovelio virsutini sluoksni, nes ji turi buti nutolusi nuo pirmosios fazines apvijos pradzios 60 elektriniu laipsniu, o tai sudaro du griovelius. Toliau sujungta analogiskai pirmosios fazines apvijos atveju. 44 griovelio virsutinis sluoksnis yra antrosios fazines apvijos galas. Treciosios, ketvirtosios, penktosios ir sestosios faziniu apviju pradzios yra suklotos atitinkamai i 5, 7, 9 ir 11 grioveliu virsutinius sluoksnius, o siu faziniu apviju galai yra sukloti atitinkamai i 46, 48, 2 ir 4 grioveliu virsutinius sluoksnius. Siu faziniu apviju sekcijos yra sujungtos analogiskai pirmosios ir antrosios faziniu apviju atvejams.

Akimirkines sroviu kryptys sutelktojoje dvisluoksneje sutrumpinto zingsnio sesiafazeje apvijoje laiku t = 0 pateiktos 2 pav., a. Matyti, kad sroviu fazes skiriasi 60 elektriniu laipsniu kampais. Laiko momentu t = 0 pirmosios, antrosios ir sestosios faziu sroviu kryptys bus priesingos krypties nei treciosios, ketvirtosios ir penktosios faziu sroviu kryptys.

Pagal sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema (1 pav.) sudaromas pirmosios, antrosios, treciosios, ketvirtosios, penktosios ir sestosios faziniu apviju laidininku pasiskirstymas 48 statoriaus grioveliuose. Atsizvelgiant i akimirkines sroviu kryptis laiko momentu t = 0 (2 pav., a) sudaromas faziniu sroviu krypciu pasiskirstymas statoriaus grioveliu virsutiniuose ir apatiniuose sluoksniuose. Virsutineje eiluteje nurodyti statoriaus griovelio numeriai, vidurineje eiluteje pateiktos sroviu kryptys virsutiniuose grioveliu sluoksniuose, o apatineje eiluteje pateiktos sroviu kryptys apatiniuose grioveliu sluoksniuose (2 pav., b). Tais atvejais, kai virsutiniame ir apatiniame griovelio sluoksniuose zenklai sutampa, sakoma, kad sroviu kryptys sutampa, o tais atvejais, kai zenklai nesutampa, sroviu kryptys virsutiniame ir apatiniame griovelio sluoksniuose yra priesingu krypciu.

Sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos elektrines schemos isklotine ir sios apvijos sukamosios magnetovaros pasiskirstymas erdveje pateiktas 3 pav. Apvija suklota 48 grioveliuose. U1, V1, W1, U'1, V'1, W'1 simboliais pazymeta atitinkamai pirmosios, antrosios, treciosios, ketvirtosios, penktosios ir sestosios faziniu apviju pradzios, o U2, V2, W2, U'2, V'2, W'2 atitinkamai faziniu apviju pabaigos. 3 pav. grafineje dalyje F simboliu pazymeta sukamoji magnetovara yra atideta santykiniais dydziais, x simboliu pazymeta erdvine koordinate, [tau] simboliu--poliaus zingsnis.

Rezultatu aptarimas

Pagal sudaryta sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema pagamintas eksperimentinis variklis, kurio statoriaus su suklota apvija bendras vaizdas pateiktas (4 pav.).

Kiekviena sio variklio apvijos sekcija sudaro 160 viju, suvyniotu is 0,4 mm skersmens laido. Eksperimentinis sesiafazis variklis sekmingai isbandytas.

Sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos atveju, nagrinejant akimirkines sroviu vertes nevirsijant poliaus zingsnio, matyti, kad penkiu grioveliu virsutinio ir apatinio sluoksnio sroviu kryptys sutampa, o vieno--ne (2 pav., b).

Tolesniais tyrimais nustatyta, kad, esant sutelktajai dvisluoksnei poliaus zingsnio sesiafazei apvijai, akimirkines sroviu vertes viso poliaus zingsnio grioveliu virsutiniame ir apatiniame sluoksniuose sutampa. Sesiafazio variklio, kurio statoriuje suklota dvisluoksne sutrumpinto zingsnio apvija, sukuriamos magnetovaros amplitudes verte yra mazesne (3 pav.) nei variklio, kurio statoriuje suklota sutelktoji dvisluoksne poliaus zingsnio sesiafaze apvija. Taciau detalesni skaiciavimai rodo, kad skleidziant magnetovaros jega harmonikomis, sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos atveju pirmosios harmonikos inasas gaunamas 22 proc. didesnis nei antruoju apvijos jungimo atveju. Is pirmosios harmonikos savybiu iseina, kad variklis, turintis sutelktaja dvisluoksne sutrumpinto zingsnio sesiafaze apvija, yra efektyvesnis negu variklis, turintis sutelktaja dvisluoksne poliaus zingsnio sesiafaze apvija.

Isvados

1. Isnagrineti daugiafaziu varikliu pranasumai, lyginant juos su trifaziais varikliais, ir pateiktos pagrindines daugiafaziu varikliu taikymo sritys.

2. Sudaryta sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema, elektrines schemos isklotine ir gautas sios apvijos sukamosios magnetovaros pasiskirstymas erdveje.

3. Nustatyta, kad sesiafazis variklis, kurio statoriuje suklota dvisluoksne sutrumpinto zingsnio apvija, yra efektyvesne negu sesiafazis variklis, kurio statoriuje suklota dvisluoksne poliaus zingsnio apvija.

4. Pagal sudaryta sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema pagamintas ir sekmingai isbandytas eksperimentinis variklis.

Caption: Fig. 1. Connection of concentrated double layer short pitch coil six- phase winding section

1 pav. Sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos sekciju jungimo schema

Caption: Fig. 2. Instantaneous current directions: a--at time instant t = 0; b-- in the the uper and lower layers of slots

2 pav. Akimirkines faziniu sroviu kryptys: a--laiku t = 0; b--virsutiniuose ir apatiniuose statoriaus grioveliu sluoksniuose

Caption: Fig. 3. Connection of concentrated double layer short pitch coil six- phase winding section and space distribution of magnetomotive force

3 pav. Sutelktosios dvisluoksnes sutrumpinto zingsnio sesiafazes apvijos elektrines schemos isklotine ir sios apvijos sukamosios magnetovaros pasiskirstymas erdveje

Caption: Fig. 4. Stator of experimental six-phase motor

4 pav. Eksperimentinio sesiafazio variklio statorius

doi: 10.3846/mla.2013.30

Literatura

Gregor, R.; Barrero, F.; Duran, M. J.; Arahal, M. R.; Toral, S. 2008. Model Based Predictive Current Control of an Asynchronous Six-phase Motor Drive [ziureta 2012 m. balandzio 11 d.]. Prieiga per interneta: http://www.icrepq. com/icrepq-08/230-gregor.pdf

Leon, J. I.; Lopez, O.; Franquelo Fellow, L. G.; Doval-Gandoy, J.; Vazquez, S.; Alvarez, J.; Freijedo, F. D. 2010. Multilevel multiphase feedforward space-vector modulation technique, Journal of Industrial Electronics 57(6): 2066-2075. http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2009.2034171

Levi, E. 2008. Multiphase electric machines for variable-speed applications, Journal of Industrial Electronics 55(5): 1893-1909. http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2008.918488

Miranda, R. S.; Jacobina, C. B.; Lima, A. M. N. 2009. Modeling and analysis of six-phase induction machine under fault condition, Journal of Power Electronics 9(1): 824-829.

Rata, I.; Todos, P.; Nuca, I. 2007. A review of multiphase electric machines, Journal of Electromechanical and Power Systems 6(1): 154-159.

Benas Kundrotas

Vilniaus Gedimino technikos universitetas

El. pastas benas.kundrotas@dok.vgtu.lt

----------

Please note: Illustration(s) are not available due to copyright restrictions.
COPYRIGHT 2013 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2013 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Title Annotation:Elektronika ir elektrotechnika/Electronics and Electrical Engineering
Author:Kundrotas, Benas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Geographic Code:4EXLT
Date:Apr 1, 2013
Words:1292
Previous Article:Data transfer throughput research over mobile networks/Duomenu perdavimo spartos tyrimas judriojo rysio tinkluose.
Next Article:The model of brushless dc motor drive/Imitacinis elektroniskai komutuojamos nuolatines sroves pavaros modelis.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2021 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters |