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《用于同步电机无刷励磁旋转变压器设计与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第45卷第5期Vol.45No.52008年5月TRANSFORMERMay2008用于同步电机无刷励磁的旋转变压器的设计与分析吴九辅,吴尽,李化龙(西安石油大学,陕西西安710065)摘要:提出了将旋转变压器运用到同步电机无刷励磁的方案,对旋转变压器的特点进行了研究,分析了旋转变压器的磁路和电路,给出了旋转变压器的设计方法。关键词:旋转变压器;无刷励磁;同步电机;设计+中图分类号:TM401.1文献标识码:B文章编号:1001-8425(2008)05-0018-04DesignandAnalysisofRotating-TransformerforBrushle
2、ssExcitationinSynchronousMachineWUJiu!fu,WUJin,LIHua!long(Xi'anShiyouUniversity,Xi'an710065,China)Abstract:Theschemetoapplytherotating-transformerforbrushlessexcitationinsynchronousmachineispresented.Thecharacteristicsoftherotating-transformerareresearched.Themag-neticandelectriccircui
3、tsoftherotating-transformerareanalyzed.Thedesignmethodofthero-tating-transformerisgiven.Keywords:Rotating-transformer;Brushlessexcitation;Synchronousmachine;Design需要较大的励磁容量,若还是使用电刷滑环引进直1引言流电,会降低电机的运行可靠性,增加维护的工作1.1感应电能传输技术量,于是提出了无刷励磁的方案。感应电能传输技术(IPT)首先是由新西兰奥克兰随着电力电子技术的发展,用于同步电机无刷大学包迩斯(P
4、rof.Boys)教授为首的课题组发明的,该励磁的方案已有很多,如永磁电机和旋转整流器式技术利用现代电力电子能量变换技术和磁场耦合技无刷同步电机等,都是采用无刷励磁的结构形式。虽术,借助于现代控制理论和手段,实现了能量从静止然解决了一些问题,但是没有从根本上解决提供稳设备向可运动设备的非接触传递。定的直流电、励磁可调和系统运行稳定可靠等无刷1.2无刷励磁方案的确定励磁的技术问题。电机内的磁场是电机进行机电能量转换的媒为解决现有的电机无刷励磁方案存在的问题,介,不同形式的电机采用不同的励磁方式。如果把励笔者提出了将电力电子变换器与电机从结构上结磁绕组与电枢绕组分开,这
5、种电机无论是发电运行合,并研究了全新的电机无刷励磁解决方案,即电力还是电动运行,均可易于实现高性能控制。为达到理电子旋转变换器的无刷励磁技术。想的性能,励磁电流必须是稳定的直流电,才能保证笔者利用感应电能传输技术对旋转变换器的核转矩的稳定、输出电压波形的谐波小。如何为励磁绕心部件—旋转变压器进行了分析和设计。组引进励磁直流电呢?普通同步电机的励磁绕组安2旋转变压器的工作原理及特点装于旋转的转子上,在转轴上安装集电环,通过电刷引进励磁直流电,励磁绕组中无反电势,一般励磁容旋转变压器利用了变压器进行能量传输不受转量小;但是交流励磁的电机,励磁绕组中有反电势,速影响的特点
6、,并将传统变压器一次侧、二次侧绕组第5期吴九辅、吴尽、李化龙:用于同步电机无刷励磁的旋转变压器的设计与分析19紧密耦合的方式改为一次侧、二次侧绕组分离的耦Ip2S1=,mmJ合方式,一次侧、二次侧绕组分别绕在不同的磁性结二次侧绕组导线截面积为:构上,一次侧为静止状态,二次侧随转子转动,相对应的电路也跟着静止或转动,这种变压器相对于静S2=Is,mm2J止变压器来说,除了结构特殊外,仍能保持能量传2式中J——导线电流密度,A/mm输。图1为变压器电磁耦合原理图,由于铁心为圆Ip——一次侧电流,A形,一个铁心相对另一铁心同轴转动时,穿过二次侧Is——二次侧电流,A的磁力
7、线(由绕组一次侧产生)不会发生变化,从而导线线径Di=1.13!Si,mm,i=1或i=2其互感不会变化,保证了旋转时能量传递不受转速由于高频下集肤效应的存在,导线要采用多股的影响,这也是旋转变压器进行非接触能量传输的线绕制,根据文献,集肤效应的穿透深度表达式为:基本原理。6.61ρ=K,mm!f一次侧铁心式中K——材质常数,铜在20℃时,K=1转轴f——频率,Hz磁力线选用多股线时,线径小于2倍穿透深度。变压器铁心中存储能量越小越好。使用高磁导率材料铁心,能量存储最小。锰锌铁氧体相对其他铁绕组氧体组合具有更高的磁导率和更高的饱和磁感应强度,因此,可选用锰锌铁氧
