多極旋轉(zhuǎn)變壓器第三型繞組的計算機設(shè)計
歐陽輝 廖有用（航天部十三所）
【摘 要】本文借助計算機對多極正余弦第三型繞組進行設(shè)計計算。通過改造繞組調(diào)制函數(shù)所建立的數(shù)學(xué)模型分析計算繞組的分層系數(shù)、正交誤差和電氣誤差。試驗表明，用文中所給出的計算結(jié)果對提高多極旋轉(zhuǎn)變壓器的精度是有效的，所提出的設(shè)計方法和計算軟件能夠一次產(chǎn)生分層后的正余弦繞組匝數(shù)。
【主題詞】旋轉(zhuǎn)變壓器，多極電機，正弦繞組，余弦繞組，計算機輔助設(shè)計，正交誤差，電氣誤差
1 引 言
多極旋轉(zhuǎn)變壓器所用第三型正弦繞組由于有極距短、漏抗小等特點而得到廣泛應(yīng)用。目前大多數(shù)尤其對極的多極旋變都采用這種繞組型式，但是正弦繞組是槽中導(dǎo)體數(shù)按正弦函數(shù)分布的，實現(xiàn)這種繞組只能用逼近的方法使槽中的導(dǎo)體數(shù)接近正弦分布，而嚴(yán)格的正弦繞組存在小于1的匝數(shù)，工程上無法實現(xiàn)，因而需要對各槽導(dǎo)體數(shù)進行整數(shù)化處理。這一整數(shù)化處理過程將破壞繞組的正弦性，如何使整數(shù)化處理的影響城小至****程度是設(shè)計者所追求的。普遍的方法是根據(jù)經(jīng)驗試探性改變某些槽的導(dǎo)體數(shù)后，計算繞組的各項指標(biāo)。顯然，即使最富有經(jīng)驗的設(shè)計者也不是一、二次計算所能完成的，這一重復(fù)性強、計算量大且頗費精力的工作適合用計算機來完成，并能保證設(shè)計質(zhì)量。
繞組設(shè)計的主要指標(biāo)有
①正交誤差：兩相繞組軸線偏離正交位置的角度誤差；
②電氣誤差：繞組整數(shù)化處理引起繞組諧波系數(shù)不為零而敏感氣隙諧波磁場所導(dǎo)致的角度誤差；
③分層系數(shù)：第三型繞組用迭式分層構(gòu)成，各槽中的有效導(dǎo)體數(shù)由該槽分成上、下兩層的導(dǎo)體數(shù)組成，但存在上、下層導(dǎo)體方向（指電流方向）相反的情形，即存在抵消匝。盡量降低繞組抵消匝對提高槽的利用率和改善繞組的品質(zhì)因數(shù)是有利的；繞組的分層甚至?xí)蔀橛绊懚鄻O旋變精度的重要因素之一。
本文的繞組設(shè)計即以上述三項指標(biāo)作為設(shè)計目標(biāo)，用計算機自動進行分層方案的選擇，產(chǎn)生分層的正余弦繞組匝數(shù)，計算由于整數(shù)化處理所導(dǎo)致的誤差，并對減小這些誤差進行全面的匝數(shù)調(diào)整。在目標(biāo)函數(shù)的選擇上，
2繞組匝數(shù)的調(diào)制函數(shù)
傳統(tǒng)的方法是按下式
也即第j個元件線圈的匝數(shù)a
經(jīng)三角函數(shù)變換后可得到繞組匝數(shù)調(diào)制函數(shù)來設(shè)計繞組的。上式表示槽中導(dǎo)體數(shù)的分布情況，直接用該式進行繞組設(shè)計時不能予先考慮繞組的分層方案，只能在最后確定了各槽導(dǎo)體數(shù)后才能進行分層方案的選擇。另外，為了保證繞組分層的可能性，匝數(shù)調(diào)整時必須同時改變2個或2的倍數(shù)個槽的導(dǎo)體數(shù)，這給計算帶來極大的不便。實際上，迭式分層的第三型繞組是一種等距不等匝的結(jié)構(gòu)，匝數(shù)也是按正余弦函數(shù)調(diào)制的。從后面的分析中可看出，這種按匝數(shù)調(diào)制的繞組對設(shè)計計算，尤其計算機分析計算是十分便利的。
圖l是節(jié)距為l的第三型繞組在槽中的排列。
顯然，某槽的上層導(dǎo)體數(shù)與其前一槽的下層導(dǎo)體數(shù)相等，方向相反，構(gòu)成一個元件線圈。假定第一槽為起始分層槽，且其下層邊導(dǎo)體數(shù)．且保證它們按黽勢相加的原則連接組成元件線圈，該線圈的匝數(shù)即為ⅳj。一相繞組便由z個這樣的元件線圈串聯(lián)構(gòu)成，因此不難得到如下的遞推關(guān)系
槽中可能的****匝數(shù)可認(rèn)為繞組的分層系數(shù)。文中以前者作為繞組的分層系數(shù)。將式(3)中n改成如下形式
繞組抵消匝****。如果分層系數(shù)n=即所謂自然分層，盡管此時繞組抵消未必****，但這對提高多極旋變的精度是有利的
按繞組匝數(shù)的調(diào)制函數(shù)設(shè)計繞組時．完全不必考慮繞組是否能夠循環(huán)閉合，即繞組分層的可能性，因此，可根據(jù)需要調(diào)整一個或若干個槽的匝 |
