【正文】 1W1W1W1V2V2V2V2V2V24 極U1U1U1U1U1U1W1W1W1W1W1W1V1V1V1V1V1V1反向指示***********表21 36槽2/4極繞組排列由方案可知，36個元件中有一半（即元件1111112222230）在變極時電流方向是不變的，其余一半（即元件11122223333336）在變極改變接線后電流反向。這類電機(jī)都是采用雙層繞組，即利用一套雙層繞組來改變極對數(shù)。 要使定子具有兩種極對數(shù)，容易想到的辦法是用兩套極對數(shù)不同的定子繞組，每次用其中一套，即所謂雙繞組變極，顯然，這是一個很不經(jīng)濟(jì)的辦法，只在特殊情況下才采用。從可見，在電源頻率不變的情況下，改變定子繞組的極對數(shù)p，同步轉(zhuǎn)速n1就發(fā)生變化，例如極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速就下降一半，隨之電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，也約下降一半。單繞組多速電動機(jī)的研究結(jié)構(gòu)設(shè)計一、 技術(shù)要求 課題名稱：單繞組多速電動機(jī)的研究 設(shè)計要求：①單繞組多速電動機(jī)的概況；②定子繞組方案的確定及分析；③多速電動機(jī)的變極調(diào)速及設(shè)計特點(diǎn)；④多速電動機(jī)電磁設(shè)計程序分析及電磁設(shè)計；⑤了解和掌握三相單繞組多速電動機(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。顯然，這種調(diào)速方法只能做到一級一級地改變轉(zhuǎn)速，而不是平滑調(diào)速。理想的辦法是：只裝一套定子繞組而用改變繞組接法來獲得兩種或多種極對數(shù)，即所謂單繞組變極。這里主要討論單繞組雙速電動機(jī)。2． 畫出繞組的接線圖和出線圖采用△／2Y接法（即定子繞組4極時為，2極時為2Y接法），根據(jù)繞組方案表將一個相帶中的元件串聯(lián)成一個線圈組，三相繞組的線圈組之間的連接如圖51所示，當(dāng)由3端點(diǎn)引出線接電源時為△接法，由6端點(diǎn)引出線接電源，并將3短接時為2Y接法，其出線圖如圖51所示。最后可以根據(jù)接線圖畫出繞組的端面接線圖如圖52所示。三、 多速電動機(jī)的變極調(diào)速原理及設(shè)計特點(diǎn) 一、 單繞組變極調(diào)速的基本原理 1．倍極比我們先以倍極比2／4極雙速電動機(jī)為例來說明。圖31 兩極繞組及其磁勢諧波分析a) 繞組布置及其磁場圖 b)、c)每相兩個線圈組的連接法 d)線圈組A1X1產(chǎn)生的2極和4極磁勢波 e) 線圈組A2X2產(chǎn)生的2極和4極磁勢波 f）兩線圈組的合成磁勢波每個線圈組都可能產(chǎn)生極對數(shù)為p=1，2，3，4，……的所有諧波磁勢，各諧波幅值的相對大小與其繞組系數(shù)成正比，而與其極對數(shù)成反比，極數(shù)越多則幅值越小。從上分析不難看出，若將每相的第二個線圈組，即反接線圈組，都改為順接，如圖31b)和c)所示，則第二個線圈組中的電流改變了方向，于是由它產(chǎn)生的二極波和四極波都應(yīng)正、負(fù)波幅對調(diào)如圖31e)所示，與圖31d)比較可見這時變?yōu)閮蓚€四極波在空間上同相位，而兩個二極波則反相位，因此合成結(jié)果，兩極波完全抵消掉，而四極波卻直接相加起來而有較大的波幅，如圖32f)所示。2．非倍極比上述對倍極比的單繞組變極思想可以推廣到非倍極比的情況。下面用一具體例子來說明。現(xiàn)取四極作為基本極，按正常的60o相帶雙層繞組連接，其槽磁勢矢量圖如圖33所示。但從這個圖不難看出，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可見這樣替換后的18個槽對四極說，仍是三相對稱，對六極說卻變?yōu)閳D34c)所示情況，三相磁勢同大小而空間上互差120o電角度，因此也是三相對稱的。 現(xiàn)在，如果我們把這二個半繞組的對應(yīng)相都分別順接串聯(lián)或順接并聯(lián)起來，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掉。為了使四極和六極的分布系數(shù)接近些，可對四極放棄采用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)。四極接法時，六極接法時。二、 單繞組多速異步電動機(jī)的設(shè)計特點(diǎn)（一）設(shè)計數(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。繞組節(jié)距的選擇必須與選擇定轉(zhuǎn)子槽配合緊密配合，這些問題一般都是通過對磁勢進(jìn)行諧波分析和實(shí)踐予以解決。由電勢的基本公式（伏）式中 ——每極磁通（麥麩），忽略磁路飽和的影響時式中 ——極距（厘米）， ——鐵心有效長度（厘米）； ——定子鐵心內(nèi)徑（厘米）； p——極數(shù)。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（對四極為短距，六極為全距）。ky的計算與單速電機(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120o相帶繞組，計算時應(yīng)計算每對極下每相的槽數(shù)，即2．磁路計算磁路計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。而對于其它各種不規(guī)則分布繞組尚無統(tǒng)一公式，~。也就是說三相繞組的相序隨著極數(shù)的改變而改變了。若在不同改接方法時，保持電源電壓U1不變，通過每個線圈中的電流不變（即保持導(dǎo)體的電流密度不變），則電動機(jī)的輸出功率的變化如下：當(dāng)2Y／△接法時，在倍極數(shù)時為△接法，輸出功率為： （41）在少極數(shù)時為2Y接法，輸出功率為： （42）若不考慮電動機(jī)在兩種極數(shù)下和的變化，則 （43）當(dāng)2Y／Y接法時，在倍極數(shù)時為Y接法，輸出功率為 （44）在少極數(shù)時為2Y接法，輸出功率為 （45）同樣若不考慮電動機(jī)在兩種極數(shù)下和的變化，則 （46）由公式43可以看出，在2Y／△接法時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化一倍，輸出功率只變化約15%，所以，這種接法適用于恒功率的情況下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。由可以知道，在兩種轉(zhuǎn)速下電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩接近不變，故為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。例如，規(guī)定是2Y／Y接法的電動機(jī)，如果在多極數(shù)時把Y接法改為△接法，則每相繞組的電壓將提高到倍，感應(yīng)電勢E1及主磁通也就相應(yīng)地增大，使電機(jī)磁路過分飽和，激磁電流急劇增大，而使電動機(jī)損壞。六、 磁計算程序框圖確定主要尺寸磁路計算假定KE、KS、和效率的初值設(shè)計繞組確定定轉(zhuǎn)子槽數(shù)和槽形尺寸重新假定KS重新假定KE誤差大時KS計算值與初值比較誤差較小時正常運(yùn)行時阻抗計算重新假定效率滿載電流計算誤差大時KE計算值與初值比較損耗和效率的計算誤差大時誤差較小時效率計算值與初值的比較功率因數(shù)、SN、Tmax的計算假定TST的初值假定KE、KS、和效率的初值重新假定KE起動阻抗的計算IST計算誤差大時誤差較小時IST計算值與初值比較TST計算圖61 電磁計算基本步驟框圖七、 多速電動機(jī)電磁設(shè)計程序分析及電磁設(shè)計 （一）、 四極電磁設(shè)計程序分析及電磁計算已知數(shù)據(jù)：／2 △ ／32。20.．鐵心長度： 厘米 鐵心有效長度： 厘米 凈鐵心長： 厘米 對于不涂漆的硅鋼片取壓裝系數(shù)： 21．繞組系數(shù)：===22. 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)：==（二）磁路計算23．計算每極磁通：由于采用低諧波繞組，可得 ，=24．每極下齒部截面積：== 參照類似電機(jī)槽型設(shè)計?。翰劭趯?，槽口高度=，槽寬=，槽高=采用梨形槽。因?yàn)槭请p層繞組，短距，根據(jù)相帶查沈陽機(jī)電學(xué)院電機(jī)系編的《三相異步電動機(jī)—原理，設(shè)計與實(shí)驗(yàn)》圖6—13得：節(jié)距漏抗系數(shù) 式中 因， 49．只在鐵心部分有槽漏抗，因而計算槽漏抗時要乘上：50．考慮到飽和的影響，定子諧波漏抗：其中 ==6,=。56．轉(zhuǎn)子繞組端部漏抗標(biāo)幺值： 57．轉(zhuǎn)子端部漏抗： 58．轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值： 59．總漏抗：60．定子繞組直流電阻：其中 為B級絕緣平均工作在75時銅的電阻率。64．定子電流有功分量標(biāo)么值：