【正文】 流。具體要求，視采用哪一種起動(dòng)方法而定。因此對三相不對稱程度應(yīng)有限制。另一方面是開關(guān)太多則控制操作太復(fù)雜，大大降低其運(yùn)行的可靠性。176。正規(guī)60176。正規(guī)60176。相帶繞組每相所有的安匝數(shù)都相等。它們的極數(shù)大多數(shù)是不能被基波整除的，因而屬于分?jǐn)?shù)次諧波，而少數(shù)是基波極數(shù)的2倍而屬于偶數(shù)次諧波。），因此當(dāng)兩部分繞組并聯(lián)而同時(shí)接入電網(wǎng)時(shí)，上述諧波就恰好互相抵消而不存在。采用《用電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)常規(guī)繞組和變極繞組的自動(dòng)設(shè)計(jì)和諧波分析通用程序》，可求得表41所示的全部數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，由于計(jì)算機(jī)求得的諧波幅值都表示為基波幅值的百分?jǐn)?shù)，因此計(jì)算機(jī)求得的、產(chǎn)生的一切諧波的幅值都應(yīng)除以3，表41中所列數(shù)據(jù)已作了這種修改。180176。%，在空間相位關(guān)系上，兩種情況下的對應(yīng)相的相位差，，都分別嚴(yán)格地等于177。=180176。=176。176。）=+180176。 由此可見，兩種情況下的主、副諧波幅值相等而空間相位上恰好反相位，因此當(dāng)、和、同時(shí)接于電網(wǎng)上并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，它們各自產(chǎn)生的主、副諧波就恰好互相抵消掉，證實(shí)了“諧波互消理論”的正確性。按常規(guī)，起動(dòng)所需主、副諧波是由大星產(chǎn)生的，因此應(yīng)直接從大星下手設(shè)計(jì)，通過眾多的方案比較，求得最佳方案。因此從小星著手設(shè)計(jì)將簡單得多。該聯(lián)結(jié)法適用于4極及4極以上的任何極對數(shù)的電動(dòng)機(jī)，無論是整數(shù)槽繞組，還是分?jǐn)?shù)槽繞組都能采用。相帶繞組分配給三相的槽號，聯(lián)結(jié)成結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)星形聯(lián)結(jié)。這時(shí)和對應(yīng)相的電動(dòng)勢必定滿足同相位、同大小的并聯(lián)條件，因此電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，可把大小雙星并聯(lián)地接于電網(wǎng)，它們聯(lián)合產(chǎn)生基波磁動(dòng)勢。、三段是小星三相所占槽號其首端用U、V、W作標(biāo)記。圖41 大小雙星聯(lián)結(jié)的通用接線圖從圖41可見，無論起動(dòng)或運(yùn)行都存在中性點(diǎn)，為裝置繼電器保護(hù)提供了很好條件。等相帶繞組，則+個(gè)等相帶對基波磁場都是同相位、同大小，因此只要串聯(lián)的等相帶個(gè)數(shù)是一整數(shù)（和都是整數(shù)），所以和對應(yīng)相由基波磁場感應(yīng)的電動(dòng)勢就必定是同相位的。按“串—并聯(lián)互相轉(zhuǎn)換理論”，將上述兩并聯(lián)組分別用和替換，則流入和的電流仍然分別保持原值和。在 /聯(lián)結(jié)中，下標(biāo)和分別表示大小雙星每相占有的等相帶個(gè)數(shù)，它們相加必須滿足+=的條件，而為按正規(guī)60176。一般來說，以采用，而且和相差不是很大的方案較為穩(wěn)妥。為解決上述問題，在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，對每種結(jié)構(gòu)型式的大小雙星聯(lián)結(jié)，都選一個(gè)有代表性方案，繪出起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速的變化曲線，可以看出三波起動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到10極副諧波的同步轉(zhuǎn)速n=600r/min以后，10極波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值。[2]圖42 三波分別產(chǎn)生的和總的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特征曲線圖8極基波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 6極主諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 10極副諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的總起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩（2）基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特性圖43 基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特征曲線圖基波起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特性 三波起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特性將基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特性畫在一起，便得到圖43。第二是從曲線可看到起動(dòng)開始時(shí)（n=0）的轉(zhuǎn)矩也很大，這對常規(guī)電動(dòng)機(jī)說也是不易獲得的。（3）基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的定、轉(zhuǎn)子電流特性將基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的定、轉(zhuǎn)子電流特性畫在一起，便得到圖44。這說明無論是基波起動(dòng)還是三波起動(dòng)，轉(zhuǎn)子電流的大小和變化情況基本上是一樣的，兩者沒有什么大差別。從電機(jī)繞組基本理論可知，定子繞組的每極每相槽數(shù)，式中為定子槽數(shù)，為基波極數(shù)，和為無公約數(shù)的整數(shù)。這是計(jì)算出來的必為整數(shù)，該整數(shù)就是每相的最大并聯(lián)支路數(shù)。這時(shí)構(gòu)成的每個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)應(yīng)調(diào)整為：線圈匝數(shù)除以，而匝截面積等于原來截面積乘以。 72槽8極電動(dòng)機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)示例 當(dāng)前水泥廠和礦山大量應(yīng)用的球磨機(jī)、筒磨機(jī)和破碎機(jī)等一類負(fù)載普遍采用帶集電環(huán)和電刷的8極傳統(tǒng)繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。對每總槽數(shù)和極數(shù)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行繞組設(shè)計(jì)時(shí)，都必須首先建立兩個(gè)基本數(shù)據(jù)，即按正規(guī)60176。在表42中，首先繪出72槽8極的槽號相位表，包括18個(gè)縱列和8個(gè)橫行。的3個(gè)方框，則方框內(nèi)的槽號便是欲求的三相所占槽號，分別用符號、表示。在獲得第一個(gè)繞組方案之后，可稍微降低主諧波幅值來獲得幾個(gè)不同繞組方案。經(jīng)驗(yàn)表明，這種從“主諧波最強(qiáng)”下手進(jìn)行設(shè)計(jì)，是行之有效的具體設(shè)計(jì)方法。任何每相所占槽號數(shù)已定的星形聯(lián)結(jié)，只要分配給三相的槽號在各自的數(shù)列上最集中，并且三相間互差120176。故得每相有=8個(gè)等相帶，沒個(gè)等相帶串聯(lián)=3個(gè)槽號。在線圈結(jié)構(gòu)上，Y6 與Y2的線圈匝數(shù)之比應(yīng)為，即大星Y6的線圈匝數(shù)應(yīng)為小星者的1/3。說明每相的等相帶個(gè)數(shù)為=8，而每一等相帶占有的槽號數(shù)為=3。因此，為了工藝上可行，小星Y2所選取的每線圈匝數(shù)必須是3的倍數(shù)，才能使大星Y6的每線圈匝數(shù)為一整數(shù)。為達(dá)到此目的，要求三波強(qiáng)度合理匹配，以使在整個(gè)起動(dòng)過程中不出現(xiàn)最小轉(zhuǎn)矩。由于所需的主、副諧波是6極和10極，即6/8次、10/8次諧波，都屬于大小雙星并聯(lián)時(shí)（構(gòu)成正規(guī)60176。[2][8][12]表45 72槽8極定子繞組 /按8極基波相位排列的各段繞組所占槽號設(shè)計(jì)過程如表43中所示。電角度。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)開關(guān)閉合，打開，定子3/4的繞組以3Y接法投入電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)在、等主要起動(dòng)諧波磁勢作用下將快速起動(dòng)，起動(dòng)完畢后閉合，定子繞組在不斷電的情況下，定子整個(gè)繞組以60176。相帶來確定繞組連接方案，繞組接法為（1）Y/Y或（21）Y/2Y，這時(shí)多路并聯(lián)支路中肯定無環(huán)流產(chǎn)生，并能滿足定子繞組設(shè)計(jì)的基本原則。在諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組隨其發(fā)展需要的不斷變革和更新中，出現(xiàn)了在轉(zhuǎn)子繞組中采用與定子起動(dòng)諧波緊密配合的“復(fù)合線圈組”，達(dá)到與傳統(tǒng)線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)完全相同的效果，并且能夠把后者的集電環(huán)、電刷以及外加的起動(dòng)電阻全部取消，這是諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。 為達(dá)到上述效果，三波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)所采用的轉(zhuǎn)子繞組必須滿足下列基本要求。為減少轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)時(shí)的閉合回路數(shù)，每個(gè)“復(fù)合線圈組”串聯(lián)的“復(fù)合線圈”的個(gè)數(shù)，以采用23個(gè)為最佳，應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)每個(gè)“復(fù)合線圈”只有1個(gè)“復(fù)合線圈”的情況。例如，對72槽8極電動(dòng)機(jī)，常用的槽數(shù)為=84。4）為減少起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的槽漏電抗，以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對于采用圓線散下繞組的中、小型電動(dòng)機(jī)，應(yīng)按下述工藝過程嵌線，即無論上層線圈邊還是下層線圈邊，都應(yīng)把單路獨(dú)繞的（—）匝安排在最靠近槽口處，以使該部分繞組產(chǎn)生的槽漏電抗最小。即基波極數(shù)=8，主諧波極數(shù)=6，副諧波極數(shù)=10，轉(zhuǎn)子槽數(shù)要選擇=96。除基波以外的分?jǐn)?shù)次諧波，包括三波起動(dòng)所需的主、副諧波，則都在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)通過起動(dòng)電阻的電流，因此滿足了三波起 動(dòng)首要要求。設(shè)對基波說的轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)為一整數(shù)，則可把轉(zhuǎn)子繞組沿圓周平分為個(gè)大段，每個(gè)大段占有個(gè)槽號相當(dāng)于基波極數(shù)的一個(gè)極。這時(shí)圓周上共有個(gè)小段?！皬?fù)合線圈”的構(gòu)成現(xiàn)將上述每小段繞組改造為一個(gè)“復(fù)合線圈組”。串聯(lián)時(shí)采用第1小段為順接串聯(lián)，第2小段為反接串聯(lián)，第3小段為順接，第4小段為反接，……余類推，稱為順反交叉串聯(lián)法。顯然，所選取必須是的因子。另外，從適用于哪些方式的諧波起動(dòng)來看，并聯(lián)聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子繞組適用于只需一個(gè)起動(dòng)諧波的單波起動(dòng)和雙波起動(dòng)，而串聯(lián)聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子繞組則適用于需要主、副兩個(gè)諧波的三波起動(dòng)。由于有兩個(gè)諧波，所以轉(zhuǎn)子繞組必須采用串聯(lián)接法。故而轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計(jì)需要使用串聯(lián)聯(lián)結(jié)法的轉(zhuǎn)子繞組。因此必須改用=96，而得，是一個(gè)很好的整數(shù)，存在6四個(gè)因子。此時(shí)可能采用的每個(gè)“復(fù)合線圈組”串聯(lián)的“復(fù)合線圈”個(gè)數(shù)等于上述存在的因子個(gè)數(shù)。如果轉(zhuǎn)子繞組錯(cuò)用并聯(lián)接法，則轉(zhuǎn)子繞組只對一個(gè)定子諧波起作用，那就把先進(jìn)的三波起動(dòng)降為起動(dòng)特性顯著下降的雙波起動(dòng)了，這是絕對不允許的。在起動(dòng)初期，轉(zhuǎn)子繞組的高電阻效應(yīng)顯著提高定子主、副諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，它們聯(lián)合產(chǎn)生很強(qiáng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和升速。僅僅變革定子繞組而沒有轉(zhuǎn)子繞組與之配合，就不可能實(shí)現(xiàn)諧波起動(dòng)。該定子繞組方案可推廣到一般應(yīng)用情況。故有：===既得、從三相所占槽號、（見表31中所示）中分別減去、則剩下的槽號便分別為大星的、所占槽號（見表44中所示）。顯然，為使6極主諧波最強(qiáng)，所選槽號構(gòu)成的相帶寬應(yīng)當(dāng)最小，因此必須取數(shù)列中連接在一起（中間沒有未被取用的槽號）的6個(gè)槽號?？梢圆捎脧摹爸C波互消理論”推出的“以少代多設(shè)計(jì)法”，即從每相只有6個(gè)槽號的小星下手進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）主諧波最強(qiáng)方案的產(chǎn)生：由于以6極主諧波最強(qiáng)為目標(biāo)，則以6極為背景進(jìn)行設(shè)計(jì)最為方便。 72槽8極電動(dòng)機(jī)定子繞組具體設(shè)計(jì)（1）具體設(shè)計(jì)目的和要求：對72槽8極的大小雙星來說，三波起動(dòng)時(shí)所需的三個(gè)磁動(dòng)勢波是：8極基波、比基波少2極的6極主諧波和比基波多2極的10極副諧波?，F(xiàn)按=6，=2把8個(gè)等相帶分配給大小雙星，便得到了Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)型式。（2）三相槽號分配表：從表42所示的72槽8極按正規(guī)60176。于是就獲得Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)型式。[2][12] 72槽8極電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)的基本情況（1）總體設(shè)計(jì)：前面所述總體設(shè)計(jì)是從每極每相槽數(shù)的普遍適用公式下手進(jìn)行分析。為此，將前面求得的三相所占槽號按72槽6極相位排列，得到表43所示、三個(gè)數(shù)列。顯然，最后采用的方案。相帶繞組分配的三相槽號表43 72槽8極三相槽號按6極相位排列圖在三波起動(dòng)中，比基波少2極的主諧波的作用貫穿整個(gè)起動(dòng)的全過程，強(qiáng)大的主諧波是實(shí)現(xiàn)三波起動(dòng)的基本保證。（對8極）的6根對稱軸線，構(gòu)成3個(gè)寬為：60176。對前一個(gè)基本數(shù)據(jù)，采用“對稱軸線法”，很容易求得72槽8極電動(dòng)機(jī)按正規(guī)60176。若用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力很強(qiáng)的三波起動(dòng)新型電動(dòng)機(jī)取代，將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。于是就獲得了一個(gè)大小雙星聯(lián)結(jié)?，F(xiàn)將每相個(gè)等相帶分成并聯(lián)的兩組，第一組占有個(gè)等相帶，第二組占有個(gè)等相帶。按正規(guī)60176。相帶繞組。因此起動(dòng)電流很小是三波起動(dòng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。其原因在于兩者都決定于電動(dòng)機(jī)的同一個(gè)參數(shù)——漏電抗。所謂基波起動(dòng)是指定子繞組按運(yùn)行工況連接，和常規(guī)電動(dòng)機(jī)一樣接入電網(wǎng)起動(dòng)，這時(shí)僅依靠8極基波磁場起動(dòng)，故稱基波起動(dòng)。此時(shí)6極主諧波的轉(zhuǎn)矩稍微下降，但8極基波產(chǎn)生的卻上升到其最大值附近，因此能達(dá)到：基波和主諧波聯(lián)合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在克服10極諧波產(chǎn)生的負(fù)最大值之后，仍然大于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)速仍能繼續(xù)上升，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速附近。從圖上可清楚地看到三波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩互相加強(qiáng)和互相制約的全過程。本文將針對設(shè)計(jì)要求，具體采用Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)方式對8極電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此前提下，不同的和組合，構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)型式的大小雙星聯(lián)結(jié)。相帶繞組。2）和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通過各線圈的電流與線圈匝數(shù)相乘積符合“等安匝定理”。[2] [8]1）和對應(yīng)兩相由基波磁場感應(yīng)的電動(dòng)勢同相位、同大小。圖中頂上的空心箭頭表示六段繞組的接線正方向，即沿箭頭方向接線時(shí)，正槽號為順接，負(fù)槽號為反接。大小雙星聯(lián)結(jié)的通用接線圖如圖41所示。設(shè)大小雙星每相串聯(lián)的線圈數(shù)分別為和，線圈匝數(shù)分別為和，線匝的截面積分別為和，則應(yīng)滿足：= =以使和每相匝數(shù)相等，并且兩種線圈的外觀尺寸相同。諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)推廣、應(yīng)用于高壓電動(dòng)機(jī)主要就是依靠這種聯(lián)結(jié)法。 在應(yīng)用上述以少代多的設(shè)計(jì)方法從小星下手設(shè)計(jì)時(shí)，并不要求出由其產(chǎn)生的主、副諧波幅值，就可以直接設(shè)計(jì)出所需的、三相所占槽號，因此設(shè)計(jì)過程短、工作量小，是大小雙星聯(lián)結(jié)法的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在前述諧波互消理論已知，無論從大星單獨(dú)投入電網(wǎng)，還是小星單獨(dú)投入電網(wǎng)，求得的起動(dòng)所需的主、副諧波的幅值大小都一樣的。上述的諧波互消理論給大小雙星聯(lián)結(jié)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很獨(dú)特的方法，即以少代多設(shè)計(jì)方法，說明如下。176。=176。=180176。（176。例如，對6極主諧波：=176。觀察表41可見，在、和、分別單獨(dú)接于電網(wǎng)兩中情況下，由、產(chǎn)生的10極主、副諧波的幅值與由、產(chǎn)生的分別嚴(yán)格相等。如果兩個(gè)同極數(shù)的諧波磁動(dòng)勢同相位（相位差為零），則互相加強(qiáng)。由于通過、的電流與通過、的電流之比，可見、單獨(dú)產(chǎn)生的8極基波幅值與、單獨(dú)產(chǎn)生的比也應(yīng)為1:3。下面用具體繞組方案來驗(yàn)證“諧波互消理論”的正確性。相帶繞組所不可能產(chǎn)生的諧波。相帶繞組，使新型繞組運(yùn)行時(shí)只產(chǎn)生5，7，11，13，17，19，……等非三倍數(shù)的奇數(shù)整數(shù)次磁動(dòng)勢諧波。由于每相包含的等相帶聯(lián)結(jié)方式相同，可見每相通過所有線圈的電流大小都相同。每相所占槽號有正、負(fù)之分，若具體接線時(shí)，沿接線正方向前進(jìn)遵守“凡正槽號由線圈的首端進(jìn)入”的原則，則保證了正規(guī)60176。線圈的安匝數(shù)具有方向性，用正、負(fù)號表示，由通過線圈的電流方向決定。由于采用了很多巧妙的接線方法，上述的兩個(gè)三相開關(guān)和6根引出線能滿足各種諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)法的需要，只有個(gè)別的聯(lián)結(jié)法需要9根引出線而須作特別處理，如采用特制出線盒等。（3）對“起動(dòng)方式”與“運(yùn)行方式”之間的轉(zhuǎn)換 要求只用兩個(gè)三相開關(guān)，電動(dòng)機(jī)的引出線最好不超過6根。由于起動(dòng)是短時(shí)過程，因此其他條件可以放寬，如起動(dòng)時(shí)對基波和對諧波的三相對稱性，就不要求三相嚴(yán)格對稱。（2）對“起動(dòng)方式”要求起動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的起動(dòng)諧波磁動(dòng)勢。的三個(gè)60176。由此可見，滿足這基本要求將使諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行性能上超過傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)。正規(guī)60176。因此，要使諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)特性和運(yùn)行性能，首要的任務(wù)就在于定子繞組的優(yōu)化設(shè)計(jì)。由此可見，采用副諧波時(shí)要特別慎重。但副諧波也存在一個(gè)很關(guān)鍵的缺點(diǎn)，就是在起動(dòng)后期，副諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)的，反而消弱起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)很難顧及副諧波，而僅僅考慮主諧波。至于極數(shù)多則轉(zhuǎn)矩大的原因是由于，在其他情況相同的條件下，各種諧波磁場產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與其極數(shù)成正比，因此極數(shù)越多，產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大。一般來說，副諧波是高次諧波中最強(qiáng)的一個(gè)與基波同轉(zhuǎn)向的磁動(dòng)勢諧波。上述三波起動(dòng)時(shí)，三個(gè)波之間的互相促進(jìn)、互相制約，而主諧波貫穿整個(gè)起動(dòng)的全過程，是三波起動(dòng)中的一個(gè)重要的諧波，缺少它三波起動(dòng)就無法實(shí)現(xiàn)。因此主諧波