【正文】 畫(huà)出該兩極對(duì)數(shù)的半繞組槽磁勢(shì)矢量圖時(shí)，三相矢量互差120o并且每相矢量比較集中，就可以采用把兩個(gè)半繞組順接串聯(lián)或反接串聯(lián)的方法來(lái)任意突出其中一個(gè)極對(duì)數(shù)的磁勢(shì)波而消掉其他一個(gè)極對(duì)數(shù)的磁勢(shì)波。下面用一具體例子來(lái)說(shuō)明。已知Z1=36槽，試設(shè)計(jì)一個(gè)4／6極雙層的單繞組變極繞組。這時(shí)對(duì)應(yīng)著36槽有36個(gè)線(xiàn)圈，把它等分為兩個(gè)半繞組，每個(gè)半繞組占18個(gè)線(xiàn)圈，也即18個(gè)槽。問(wèn)題的關(guān)鍵是取哪18個(gè)槽作為第一個(gè)半繞組，哪18個(gè)槽作為第二個(gè)半繞組，以及半繞組內(nèi)三相槽號(hào)如何分配?，F(xiàn)取四極作為基本極，按正常的60o相帶雙層繞組連接，其槽磁勢(shì)矢量圖如圖33所示。圖33 36槽四極時(shí)的槽磁勢(shì)矢量圖（按60o相帶分相）這樣就確定了36個(gè)槽所屬的相。再按六極畫(huà)出槽磁勢(shì)矢量圖，如圖34a）所示。圖34 36槽六極時(shí)的槽磁勢(shì)矢量圖（按圖33分相）a) 槽磁勢(shì)矢量圖 b)試用的第一個(gè)半繞組的三相矢量（不對(duì)稱(chēng)，不合要求）c)修改后的第一個(gè)半繞組的三相矢量（對(duì)稱(chēng)，合乎要求）現(xiàn)在我們?cè)囈幌拢?~18的18個(gè)槽作為第一個(gè)半繞組，不變各槽相屬而畫(huà)出其對(duì)六極說(shuō)的三相槽磁勢(shì)矢量圖，如圖34b）所示，求出每相矢量的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)如圖中點(diǎn)劃線(xiàn)所示，從圖我們看到，三相磁勢(shì)雖大小相等，但空間相位上AB差180o，BC和CA都差90o，因此三相不對(duì)稱(chēng)，不合要求。但從這個(gè)圖不難看出，如果把同是屬于B相的17和18槽換為35和36槽，把同是屬于C相的15槽換為33槽，則從圖33可見(jiàn)這樣替換后的18個(gè)槽對(duì)四極說(shuō)，仍是三相對(duì)稱(chēng)，對(duì)六極說(shuō)卻變?yōu)閳D34c)所示情況，三相磁勢(shì)同大小而空間上互差120o電角度，因此也是三相對(duì)稱(chēng)的。這樣我們就找到了符合單繞組變極要求的兩個(gè)半繞組包含的槽號(hào)(也即線(xiàn)圈號(hào))和相屬，如表31所示。表31 構(gòu)成4／6極變極繞組的兩個(gè)半繞組的槽號(hào)和相屬半繞組I槽號(hào)123456789101112131416333536相屬AAACCCBBBAAACCBCBB半繞組II槽號(hào)192021222324252627282930313234151718相屬AAACCCBBBAAACCBCBB這兩個(gè)半繞組的分布情況完全一樣，但在空間上相差18個(gè)槽，即位移了一個(gè)180o機(jī)械角度。每個(gè)半繞組無(wú)論對(duì)四極或六極來(lái)說(shuō)都是三相對(duì)稱(chēng)的。 現(xiàn)在，如果我們把這二個(gè)半繞組的對(duì)應(yīng)相都分別順接串聯(lián)或順接并聯(lián)起來(lái)，則半繞組I產(chǎn)生的四極波（p=2）和半繞組Ⅱ產(chǎn)生的四極波，大小相同，且在空間上相差電角度，即同相位，因此它們直接相加得到一個(gè)較強(qiáng)的四極波，但半繞組I產(chǎn)生的六極波（p=3）和半繞組Ⅱ產(chǎn)生的六極波，雖大小相同，但在空間上相差電角度，即反相位，因此它們恰好完全抵銷(xiāo)掉。這樣，我們得到一個(gè)四極的定于繞組。 如果我們把半繞組Ⅱ的三相分別和半繞組I的三相反接串聯(lián)，使半繞組Ⅱ中的電流都反向，隨之半繞組Ⅱ產(chǎn)生的磁勢(shì)波都正、負(fù)對(duì)調(diào)，則本來(lái)是同相位的二個(gè)四極波現(xiàn)在變?yōu)榉聪辔欢ハ嗟咒N(xiāo)掉；但本來(lái)是反相位的二個(gè)六極波卻變?yōu)橥辔欢苯酉嗉?，因此我們得到一個(gè)六極的定子繞組。 上述的4／6極單繞組變極，對(duì)四極來(lái)說(shuō)是正常60o相帶繞組，其分布系數(shù)很高，但對(duì)六極來(lái)說(shuō)是一個(gè)180o相帶繞組（圖34c），其分布系數(shù)比較低。為了使四極和六極的分布系數(shù)接近些，可對(duì)四極放棄采用60o相帶正常繞組，而改用特殊接法繞組，以降低四極的分布系數(shù)而提高六極的分布系數(shù)。這種兩種極數(shù)都非正常接法的單繞組變極，存在很多不同接線(xiàn)方案，下面介紹其中的一個(gè)。仍為4／6極，36槽，其定子繞組的二個(gè)半繞組所選的槽號(hào)和相屬如表32所示?？傻贸鲞@二個(gè)半繞組對(duì)四極和六極都是三相對(duì)稱(chēng)的，把它們順接串聯(lián)將得到四極的定子繞組，將它們反接串聯(lián)則得六極的定子繞組。四極接法時(shí)，六極接法時(shí)。表32 兩種極數(shù)都采用非正常接法4／6極變極繞組的一方案半繞組I槽號(hào)145789101112131415161718202124相屬ACBBACCCBBAAACBBAC半繞組II槽號(hào)192223252627282930313233343536236相屬ACBBACCCBBAAACBBAC上述的單繞組變極法沒(méi)有改變各槽的相屬，僅在每相內(nèi)部改變所屬線(xiàn)圈的連接方向，因此有時(shí)把它稱(chēng)為“反向法”。實(shí)際上，還存在一種變極時(shí)打破相的界限，把各線(xiàn)圈重新組合和分相的單繞組變極法，稱(chēng)為“換相法”。用“換相法”變極時(shí)可以做到兩種極數(shù)都有較高的分布系數(shù)，但接線(xiàn)比較復(fù)雜，只在特殊情況下才采用。二、 單繞組多速異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（一）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和尺寸的選擇1．定子內(nèi)徑選擇在要求兩種極數(shù)下功率接近，即所謂恒功率情況，為使低速下有合理的功率因數(shù)和較大的出力，一般宜采用低速（即極數(shù)多的）情況下的定子內(nèi)徑。在要求恒轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)時(shí)為保證高速下的出力宜采用相應(yīng)于高速情況下的定子內(nèi)徑，對(duì)于三速電機(jī)，一般采用中間速度的定子內(nèi)徑。2．繞組形式在單繞組多速電動(dòng)機(jī)氣隙磁勢(shì)中存在比單速電劫機(jī)較多較強(qiáng)的諧波，須合理選擇繞組節(jié)距、槽配合和氣隙大小等來(lái)削弱諧波磁勢(shì)或磁場(chǎng)。其中選擇節(jié)距是個(gè)重要手段，故多速電機(jī)采用雙層繞組，以利于選擇節(jié)距。繞組節(jié)距的選擇必須與選擇定轉(zhuǎn)子槽配合緊密配合，這些問(wèn)題一般都是通過(guò)對(duì)磁勢(shì)進(jìn)行諧波分析和實(shí)踐予以解決。3．三相繞組的連接和磁密比的估計(jì)前面分析過(guò)，改變繞組間相互連接可以實(shí)現(xiàn)變極的目的，這是一方面。另一方面，我們還需要通過(guò)繞組的不同連接，配合節(jié)距和匝數(shù)的選擇，調(diào)節(jié)電機(jī)在兩種極數(shù)下的磁密比，以滿(mǎn)足電機(jī)工作狀況對(duì)功率分配（如恒轉(zhuǎn)矩、恒功率）的要求。下面推導(dǎo)一下它們之間的關(guān)系。由電勢(shì)的基本公式（伏）式中 ——每極磁通（麥麩），忽略磁路飽和的影響時(shí)式中 ——極距（厘米）， ——鐵心有效長(zhǎng)度（厘米）； ——定子鐵心內(nèi)徑（厘米）； p——極數(shù)。現(xiàn)在以通常字母代表第一種極數(shù)下的量，而以右上角帶“’”符號(hào)的字母代表第二種極數(shù)下的量，則得 （31）即 （32）再推求與之間的近似關(guān)系，我們知道異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，其中，（為一常數(shù)），忽略的差別，同時(shí)近似認(rèn)為兩種極數(shù)下溫升接近的條件為故得 （33）于是，電動(dòng)機(jī)在兩種極數(shù)下的功率關(guān)系為 （34）我們可以依照電機(jī)的工作狀況對(duì)兩種極數(shù)下的功率要求，由式（33）和（34）近似地確定兩種極數(shù)下的電磁轉(zhuǎn)矩比和磁密比，然后適當(dāng)選擇繞組節(jié)距，算出繞組系數(shù)，再由式（31）推求兩種極數(shù)下的連接方式為2Y／△、2Y／Y或是其它。反之，在確定了三相繞組的連接方式后，又可回頭去推求兩種極數(shù)下的磁密比，看其是否符合電機(jī)的工作狀況。例如我們?cè)谇懊嬗懻摰?／6極電機(jī)，分兩種情況。第一為恒轉(zhuǎn)矩情況，由式（33）得，亦即要求四極下出力較高，上例槽數(shù)Q1=6（對(duì)四極為短距，六極為全距）。這時(shí)， ，因四極下電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，可取四極時(shí)繞組為并聯(lián)，得，把上面各數(shù)代入（31）得故知三相繞組的連接應(yīng)為2Y／Y。第二為“恒功率”情況（即要求兩種極數(shù)下功率接近）由式（34）得再由式（31）得這個(gè)比值接近于1/，故知三相繞組的連接應(yīng)為2Y／△。（二）設(shè)計(jì)計(jì)算上的特點(diǎn)1．繞組系數(shù)與一般單速電機(jī)一樣，多速電機(jī)的繞組系數(shù)為其中kq為分布系數(shù)，ky為短矩系數(shù)。ky的計(jì)算與單速電機(jī)一樣，分布系數(shù)kq的物理意義與單速電機(jī)是相同的，但對(duì)于非60o或120o相帶繞組一般應(yīng)按矢量圖的矢量分布求得，可表示為對(duì)120o相帶繞組，計(jì)算時(shí)應(yīng)計(jì)算每對(duì)極下每相的槽數(shù)，即2．磁路計(jì)算磁路計(jì)算方法與普通單速電機(jī)相同，其中（1）（）的選擇：一般情況下，變極繞組的繞組系數(shù)較低，故選用（）值比普通單速電機(jī)為小。（2）關(guān)于兩極軛磁密問(wèn)題：兩極軛磁密允許比普通單速電機(jī)高（但此時(shí)鐵耗比較大，效率相應(yīng)降低），以便獲得各速度下合理的氣隙磁密比和功率分配。3．參數(shù)計(jì)算（1）槽漏抗計(jì)算：對(duì)于非60o相帶繞組槽漏磁導(dǎo)中的KU和KL應(yīng)根據(jù)每相各槽上下層線(xiàn)圈邊相位差所對(duì)應(yīng)的、值之平均值計(jì)算，如下表。相位差0o60o120o180o101（2）諧波漏抗60o、120o相帶繞組按一般公式計(jì)算（對(duì)120o相帶繞組，q1須用每對(duì)極下每相的槽數(shù)）。而對(duì)于其它各種不規(guī)則分布繞組尚無(wú)統(tǒng)一公式，~。五、 多速電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速方法、功率和定子繞組結(jié)法及氣隙磁密的相互關(guān)系 一、 單繞組變極電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向問(wèn)題倍極比的單繞組雙速電動(dòng)機(jī)，在少極數(shù)時(shí)定子繞組為60o相帶繞組。圖41從圖41可以看出，B相繞組在空間落后于A相繞組120o電角度，C相繞組落后于A相繞組240o電角度，所以其相序是A、B、C。當(dāng)改為倍極數(shù)時(shí)定子繞組