【正文】 越強(qiáng)則起動電流越小。起動時(shí)的基波幅值必須相當(dāng)大，才能使起動后期基波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩上升到很大數(shù)值，因而能與主諧波聯(lián)合起來，抵消掉副諧波產(chǎn)生的很大負(fù)轉(zhuǎn)矩，并且還有多余轉(zhuǎn)矩來使轉(zhuǎn)速上升，而到達(dá)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速附近。 三波起動電動機(jī)的基本要求三波起動電動機(jī)顧名思義就是利用定子繞組在起動時(shí)所產(chǎn)生的三個(gè)磁動勢波來起動，這三個(gè)波就是：電動機(jī)的基波、主諧波和副諧波。電磁特性：在正規(guī)60176。三相間互差120176。相帶繞組由于接線簡單、性能優(yōu)越，是常規(guī)交流電機(jī)中用得最多的一種繞組。在按下列兩種情況分別求和得。為避免重疊，把同相位的槽號寫在不同的水平線上，但位于同一垂直線上。由于通過線圈的電流有正有負(fù)，為分析方便，每個(gè)線圈的矢量必須畫兩根，一正一負(fù)，兩者相差180176。 用槽號相位表分析繞組的磁動勢和電動勢在《電機(jī)學(xué)》中我們學(xué)習(xí)了用線圈矢量星形分析繞組磁動勢。 其余（轉(zhuǎn)子相數(shù)）32．轉(zhuǎn)子諧波漏抗 ΣR——同ΣS33．轉(zhuǎn)子端部漏抗 34．轉(zhuǎn)子漏抗 35．定子電阻 36．轉(zhuǎn)子電阻 滿載電流有功部分；38．滿載電抗電流 39．滿載電流無功分量 40．滿載電勢 與第1項(xiàng)誤差小于1%，否則重設(shè)41．空載電勢 42．定子電流 43．定子 44．轉(zhuǎn)子 45．，；按經(jīng)驗(yàn)取46．定子齒 定子軛 鐵耗 為單位鐵耗 47．總鐵耗 48．總損耗 49．輸入功率 50．效率 與接近51．對工作諧波P取 52． ； 查起動時(shí)漏磁路飽和引起漏抗變化的系數(shù). (對主諧波和副諧波，起動時(shí)，認(rèn)為漏磁路不飽和（無感作用）定子漏抗不減少，其Cs1=0 Cs2=0 =1)53. 54. 55. 56. 得 57． （考慮受擠流時(shí)，上下層之間有部分空導(dǎo)體產(chǎn)生漏抗） 58． 59. 60．61．總轉(zhuǎn)矩 主+副 主——主諧波轉(zhuǎn)矩62．總電流 [4]第3章 三波起動電動機(jī)的介紹 前面我們已經(jīng)提到對于8極電動機(jī)，由于采用少極數(shù)諧波起動，起動轉(zhuǎn)矩很難提高。轉(zhuǎn)子繞組為無感繞組，故程序只為起動性能的。由基爾霍夫第二定律可求得：諧波電路轉(zhuǎn)子電流 圖22 考慮到諧波磁場的作用時(shí)異步電動機(jī)的等效電路其中是歸算到轉(zhuǎn)子邊、對應(yīng)于定子次諧波的定子等效電流。圖21表示異步寄生轉(zhuǎn)矩對～曲線的影響，從圖可見，異步寄生轉(zhuǎn)矩將使～曲線在高轉(zhuǎn)差范圍內(nèi)產(chǎn)生下凹，使～曲線出現(xiàn)“最小轉(zhuǎn)矩”。定子諧波漏抗為： 整數(shù)槽繞組時(shí)的定子諧波漏抗也可以用下式表示： （） 其中 為諧波絕對次數(shù)為起動時(shí)單獨(dú)作用的諧波次數(shù)（如主諧波、工作諧波、副諧波）轉(zhuǎn)子諧波漏抗為： （轉(zhuǎn)子為繞線型）其中與同轉(zhuǎn)子諧波差漏抗為：[3] 異步電動機(jī)的諧波轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)是一種定子邊單邊激磁的電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組通常為短路，轉(zhuǎn)子電流由定子感應(yīng)產(chǎn)生。對于60176。轉(zhuǎn)子諧波磁勢的幅值則為： 式中，=0，177。若繞組為短距繞組，則由于短距線圈的磁勢波中含有奇次和偶次諧波，故對三相120176。但在諧波起動電動機(jī)中，我們通過改變定子繞組的聯(lián)結(jié)方式，利用氣隙中空間主、副諧波產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩來提高起動性能和品質(zhì)因數(shù)。三波起動既達(dá)到高起動轉(zhuǎn)矩，又能使一經(jīng)起動，就一直加速而達(dá)到額定轉(zhuǎn)速附近，因此徹底消除了接力式的“雙波起動”所發(fā)生的很大起動電流。這種負(fù)轉(zhuǎn)矩將使轉(zhuǎn)速上升到半途便無法繼續(xù)上升，而出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象，導(dǎo)致起動失敗。由于6極電動機(jī)的基波單獨(dú)起動的起動電流很大，～，并且起動后衰減很緩慢，因此在雙波起動過程中，雖然前一階段的起動電流很小，但一經(jīng)轉(zhuǎn)換到基波單獨(dú)起動，起動電流便突然猛增。因此，選擇哪一種諧波極數(shù)要根據(jù)具體電動機(jī)及其負(fù)載要求而定，并且尚須考慮在繞組設(shè)計(jì)上是否有困難。由此可見，從起動到運(yùn)行的全過程中，第一個(gè)三相開關(guān)始終接于電網(wǎng)，沒有任何斷電時(shí)刻，故稱“不斷電轉(zhuǎn)換”。第二代電動機(jī)的特點(diǎn)是采用基波和一個(gè)諧波聯(lián)合起動，故又稱“雙波起動”。這里用的是繞線型轉(zhuǎn)子，采用針對定子基波和起動諧波的特殊結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對定子基波來說轉(zhuǎn)子是低電阻，但對諧波來說則是高電阻，因此用諧波起動時(shí)能獲得傳統(tǒng)變極起動難以達(dá)到的優(yōu)良起動特性。這時(shí)電動機(jī)的起動方法如下：在U、V、W三點(diǎn)與電網(wǎng)斷開的條件下，把、三點(diǎn)投入電網(wǎng)，電動機(jī)便開始起動和升速，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到8極的同步轉(zhuǎn)速為750r/min時(shí)，即迅速拉斷、與電網(wǎng)的連接，然后迅速把U、V、W三點(diǎn)投入電網(wǎng)，使電動機(jī)從起動工況。為使起動時(shí)能達(dá)到電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，所取諧波極數(shù)必須比基波的少2極，即所謂“少極數(shù)起動”。于是，諧波起動感應(yīng)電動機(jī)存在兩種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式：一種是轉(zhuǎn)子上焊接起動電阻，另一種是不焊接起動電阻。于克訓(xùn)博士在其博士學(xué)位論文中，論述了諧波起動電動機(jī)的起動特性和運(yùn)行性能的理論分析、計(jì)算方法，并完成了相應(yīng)的計(jì)算軟件，為這種新型電動機(jī)的電磁計(jì)算和方案優(yōu)選創(chuàng)造了很好條件。這些方法雖能取得一定結(jié)果，但并未全面解決感應(yīng)電動機(jī)中存在的高起動特性、高運(yùn)行性能和高可靠性三者之間的矛盾。這時(shí)轉(zhuǎn)子電流所經(jīng)回路的電阻很小，因而運(yùn)行效率很高。當(dāng)定子繞組按“運(yùn)行方式”聯(lián)結(jié)而接入電網(wǎng)時(shí)，定子產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的基波磁場，其他諧波磁場含量少、幅值小。[2]圖12 轉(zhuǎn)子繞組中的一個(gè)三路并聯(lián)線圈組a) 三線圈組的空間分布情況 b) 三路并聯(lián)線圈組構(gòu)成的電路圖c) 用等效電路代替并聯(lián)線圈組后的電路圖“諧波起動”的工作原理經(jīng)論證可知，只要針對定子產(chǎn)生的基波磁場極對數(shù)和所選的起動諧波磁場極對數(shù)來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組，便能做到：由起動諧波磁場感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流，與由基波磁場感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流，自動分流，各走各的電路。這時(shí)三路線圈組的匝數(shù)和分布情況必須完全一樣，并且在空間上互差120176。因此在圖a的電路圖中，兩線圈組的漏阻抗，在數(shù)值大小上兩線圈組由定子任一旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)的電動勢，但和的相位關(guān)系則隨定子磁場的極數(shù)而變。 諧波起動感應(yīng)電動機(jī)的誕生早在20年前，華中科技大學(xué)許實(shí)章教授就發(fā)現(xiàn)定子一種極數(shù)的磁場感應(yīng)于轉(zhuǎn)子繞組中的電流，通過集電環(huán)和電刷，但由另一種極數(shù)的磁場感應(yīng)的電流，卻自動經(jīng)另一閉合回路，而不通過集電環(huán)和電刷；于是，如果后一種極數(shù)是電動機(jī)的工作基波磁場，而把前一種極數(shù)作為用以起動的諧波磁場，則可把起動電阻直接焊在轉(zhuǎn)子繞組上，而把集電環(huán)和電刷取消，由此發(fā)明了轉(zhuǎn)子電路上無集電環(huán)、無電刷、無觸點(diǎn)的諧波起動繞線型感應(yīng)電動機(jī)。因此這兩種電動機(jī)都是用犧牲運(yùn)行性能來提高起動特性，雖然其起動特性有所提高，但運(yùn)行性能卻比繞線型電動機(jī)差得多。在國外，企圖改進(jìn)籠型電動機(jī)來取代繞線型電動機(jī)，現(xiàn)有兩個(gè)已在工業(yè)上應(yīng)用的例子。我國在20世紀(jì)70年代曾提出和試制過一種無集電環(huán)和電刷的繞線型感應(yīng)電動機(jī)。（1）由于轉(zhuǎn)子上有集電環(huán)和電刷，不僅增加制造成本，并且降低了起動和運(yùn)行的可靠性，集電環(huán)和電刷之間的滑動接觸，是這種電動機(jī)發(fā)生故障的主要根源；（2）當(dāng)前的傳統(tǒng)繞線型電動機(jī)為了提高可靠性，多數(shù)不提刷，因此運(yùn)行時(shí)存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)，且污染周圍環(huán)境；（3）傳統(tǒng)繞線型電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩雖比籠型電動機(jī)有所提高，但仍往往不能滿足滿載起動的需要，以致仍然需要增容而形成“大馬拉小車”。以致只能在輕載狀況下運(yùn)行，既降低了產(chǎn)量又浪費(fèi)電能。（1）起動轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負(fù)載起動的需要；當(dāng)前社會上解決該問題的多數(shù)辦法是提高電動機(jī)的功率容量（即增容）來提高其起動轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴(yán)重的“大馬拉小車”，既增加購買設(shè)備的投資，又在長期的應(yīng)用中因處于低負(fù)荷運(yùn)行而浪費(fèi)大量電量，很不經(jīng)濟(jì)。由于感應(yīng)電動機(jī)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和其它國民經(jīng)濟(jì)各部門，作為拖動機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、起重轉(zhuǎn)揚(yáng)設(shè)備、輕工業(yè)和農(nóng)副業(yè)加工設(shè)備以及其它一般機(jī)械的動力。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動機(jī)。本課題研究的新型繞組電機(jī)為諧波起動電動機(jī)，重點(diǎn)研究新型繞組電機(jī)起動運(yùn)行理論、起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確計(jì)算方法，電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，定轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計(jì)和制造，解決諧波起動電動機(jī)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，為諧波起動電動機(jī)的實(shí)用化和推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。相帶定子繞組，轉(zhuǎn)子繞組為采用串聯(lián)“復(fù)合線圈組”構(gòu)成的對稱多相繞組，從而使轉(zhuǎn)子達(dá)到無集電環(huán)、無電刷、無觸點(diǎn)和無起動電阻。 harmonic staring。具有起動性能高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)。相帶繞組的機(jī)構(gòu)和電磁特性及每相最大并聯(lián)支路數(shù) …19 三波起動電動機(jī)的基本要求 ………………………………………20 …………20 …………………………20 ………………………20 ………………………21第4章 諧波起動電動機(jī)定子繞組的設(shè)計(jì) ………………………………………22 定子繞組設(shè)計(jì)的基本要求 …………………………………………22 諧波起動電動機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)理論介紹 …………………………23 176。 4月10日5月30日：諧波電動機(jī)設(shè)計(jì)，中期檢查。確定控制線路器件。本設(shè)計(jì)要求如下：①諧波起動電動機(jī)的概況 ② 定子繞組方案的確定及分析 ③無感轉(zhuǎn)子繞組方案的確定及分析④等效電路的建立、電磁設(shè)計(jì)程序分析及電磁設(shè)計(jì) ⑤ 控制線路的設(shè)計(jì)。 3月27日4月9日：畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。 6月20日6月30日：畢業(yè)設(shè)計(jì)成績評定，資料歸檔 目 錄任務(wù)書 ………………………………………………………………………………I摘 要 ………………………………………………………………………………1Abstract ……………………………………………………………………………1前 言 ………………………………………………………………………………2第1章 諧波起動電動機(jī)的概況 ………………………………………………3 傳統(tǒng)感應(yīng)電動機(jī)的現(xiàn)狀和存在的問題 ………………………………3 ……………………………………………………3 繞線型電機(jī) ……………………………………………………4 傳統(tǒng)感應(yīng)電動機(jī)的改進(jìn) ………………………………………………4 諧波起動感應(yīng)電動機(jī)的誕生 …………………………………………5 ………………………………5 ………………………………5 “諧波起動”的工作原理 …………………………………………6 諧波起動感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)展及趨勢 …………………………………7 …………………………………………7 ………………………………………7 ………………………………………8 ………………………………………9第2章 三相異步電動機(jī)的諧波分析和計(jì)算 ……………………………………10 感應(yīng)電動機(jī)中諧波的影響 …………………………………………10 ……………………………10 、轉(zhuǎn)子繞組的諧波磁勢計(jì)算 …………………………………10 、轉(zhuǎn)子繞組的諧波漏抗計(jì)算 …………………………………11 異步電動機(jī)的諧波轉(zhuǎn)矩 ………………………………………………12 ……………………………………………12 ……………………………………………12 諧波起動電動機(jī)電磁計(jì)算程序 ……………………………………14 ………………………………………………………14 ………………………………………………………15 …………………………………………………17第3章 三波起動電動機(jī)的介紹 ………………………………………………18 用槽號相位表分析繞組的磁動勢和電動勢 ………………………18 ………………………………………………19 ………………………………………………19 176。相帶定子繞組，轉(zhuǎn)子繞組為采用串聯(lián)的“復(fù)合線圈組”，轉(zhuǎn)子繞組由起動和運(yùn)行兩套繞組組成，從而使轉(zhuǎn)子達(dá)到無集電環(huán)、無電刷、無觸點(diǎn)和無起動電阻。s a result for proceeding analysis and Deducing the harmonic winding a parameter calculation formula，Keys: tandem winding。新型繞組電機(jī)定子利用“等安匝原理”設(shè)計(jì)多路聯(lián)結(jié)的等效60176。相帶定子繞組，轉(zhuǎn)子電流在等效的阻抗小的對稱多相繞組回路流過，保證了電機(jī)的運(yùn)行性能。其轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速之間存在一定的差異（即所謂的異步），這是它產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的必要條件。三相感應(yīng)電動機(jī)的重量及成本分別約為同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動機(jī)的1/2和1/3，此外感應(yīng)電動機(jī)還還便于派生各防護(hù)型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性，它具有與并勵(lì)直流電動機(jī)類似的接近恒速的負(fù)載特性，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的拖動要求。傳統(tǒng)感應(yīng)電動機(jī)分為籠型和繞線型兩類，其現(xiàn)狀和存在問題如下： 籠型電動機(jī)雖制造容易和可靠性較高，但存在下列三個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。（2）最大轉(zhuǎn)矩不大；用于驅(qū)動經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)過負(fù)荷的負(fù)載，如礦山所用破碎機(jī)等時(shí)，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動機(jī)。 繞線型電動機(jī) 繞線型電動機(jī)雖起動特性和運(yùn)行性能兼優(yōu)，但仍存在下列嚴(yán)重缺點(diǎn)。因此長期以來，國內(nèi)外電工界曾提出過各式各樣的取消集電環(huán)和電刷的辦法，但都顧此失彼，未能全面解決問題。這兩