【正文】 將上述個小段連接成個閉合回路，每個閉合回路串聯(lián)個小段的繞組。其次，由定子基波磁場感應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子幾個閉合回路電路中的電流，構(gòu)成一個多相電流系統(tǒng)，產(chǎn)生一個波幅恒定的極數(shù)與定子基波相同、旋轉(zhuǎn)方向也與基波一致的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢波，不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)的負序磁動勢波。[2] [9] 八極電動機轉(zhuǎn)子無感繞組的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，由于需要采用三波起動方式。3）在選取轉(zhuǎn)子繞組槽數(shù)時，與電動機的基波極數(shù)結(jié)合在一起來考慮，以采用轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)為一包含很多因子的整數(shù)為最佳。 轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計的基本要求 三波起動電動機起動時定子繞組產(chǎn)生的三個磁動勢波是在轉(zhuǎn)子繞組的緊密配合下才起作用的。相帶4Y接法接入電網(wǎng)，這時電動機將被切換到正常運行狀態(tài)。從表42中的、三個數(shù)列上分別選取6個槽號作為小星的、三相所占槽號。當(dāng)最小轉(zhuǎn)矩的出現(xiàn)難以避免時，應(yīng)采取有效措施，以使最小轉(zhuǎn)矩大于電動機的額定轉(zhuǎn)矩，并有一定裕度，以確保電動機能滿載順利起動。特別是從該表可清楚地看到每相=8個等相帶碓極來說是同相位、同大小。在大小雙星所占等相帶個數(shù)的分配上，按+==8，取大星每相所占的等相帶個數(shù)為=6，則小星每相所占的等相帶個數(shù)應(yīng)為=86=2。對8極電動機來說，主諧波為6極，而副諧波為10極或12極，因此應(yīng)以獲得最強的6極諧波為具體設(shè)計的目的。[2] [12]表42 72槽8極按正規(guī)60176。相帶繞組分配的三相所占槽號，以及三相所占槽號按主諧波相位排列的數(shù)列。同理，將每相第二組所占個等相帶串聯(lián)成一路而構(gòu)成第二個星行，這是構(gòu)成的每個線圈匝數(shù)和匝截面積的方式與相同。當(dāng)=1時為整數(shù)槽繞組；當(dāng)1時為分?jǐn)?shù)繞組。從圖44中可清楚地看到，三波起動時的定子電流遠低于基波起動時所產(chǎn)生的。在圖中，為基波起動時的轉(zhuǎn)矩特性。（1）基波和主、副諧波產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩以及電動機的總起動轉(zhuǎn)矩對電機轉(zhuǎn)速的變化曲線圖42是、和四條轉(zhuǎn)矩特性曲線。相帶繞組聯(lián)結(jié)時，每相的最大并聯(lián)支路數(shù)。設(shè)每個等相帶串聯(lián)個槽號，即個線圈，原來的每個線圈匝，則每相匝數(shù)為而每相匝數(shù)為由此可見，和的每相匝數(shù)相等，都等于原來每相+個等相帶時每個等相帶的匝數(shù)，因而 和每相由基波磁場感應(yīng)的電動勢的大小必定相等。六段的末端連接在一起而構(gòu)成中性點。兩星形聯(lián)結(jié)串聯(lián)的線圈數(shù)和線圈匝數(shù)不相等，稱為大小雙星，每相串聯(lián)線圈數(shù)多的一個星形聯(lián)結(jié)稱為大星，用表示，而每相串聯(lián)線圈數(shù)少的一個稱為小星，用表示。這時設(shè)計出的是小星三相所占的槽號、可以三相每相所占槽號分別減去、則剩下的便是大星三相所占槽號、如此完成了整個繞組的設(shè)計任務(wù)。 觀察表41還可見，表中其他諧波，即12和14四種極數(shù)諧波，無論順轉(zhuǎn)波還是反轉(zhuǎn)波，都全部符合“諧波互消理論”，其原因在于4種諧波也屬于分?jǐn)?shù)次諧波，都是、和、并聯(lián)運行時不存在的諧波。=180176。=176。）則互相抵消。表41 72槽8極Y6 Y2/Y6連接Y1=8，當(dāng)、 和、分別單獨接于電網(wǎng)時產(chǎn)生的磁動勢諧波諧波極數(shù)、單獨接于電網(wǎng)、單獨接于電網(wǎng)三相相位角順轉(zhuǎn)波%反轉(zhuǎn)波%三相相位角順轉(zhuǎn)波%反轉(zhuǎn)波%24652456008401608004016080100010121512090195609014 為了便于比較，表41中各諧波（包括基波）幅值采用同一個基值為100%，以、單獨接于電網(wǎng)時的8極基波的幅值作為100%。這說明三波起動除基波外所需兩個諧波都不可能是奇數(shù)整數(shù)次諧波，因此都是正規(guī)60176。相帶繞組是等元件繞組，它的每個線圈的匝數(shù)和線圈節(jié)距都相同。相帶繞組的“等安匝定理”繞組的磁動勢決定于每個線圈的磁動勢，而后者是以通過線圈的電流與線圈的匝數(shù)的相乘積來衡量，稱為“線圈的安匝數(shù)”。一般，對基波來說，因三相不對稱而出現(xiàn)的負序分量應(yīng)不超過5%，對諧波來說則應(yīng)不超過10%。3）無論各相所占槽號具體如何連接，要求運行時三相電流對稱，每相所占各槽號代表的線圈匝數(shù)與通過該線圈的電流的相乘積（槽號的安匝數(shù)）都相等，因此符合“等安匝定理”。但諧波起動電動機則不同，由于把“運行”和“起動”兩種工況截然分開，因此可完全不考慮起動電動機是否太大而把定、轉(zhuǎn)子漏電抗設(shè)計得很小，從而獲得特別大的過載能力。[2]第4章 諧波起動感應(yīng)電動機定子繞組設(shè)計定子繞組是諧波起動感應(yīng)電動機的主體，諧波起動就是依靠定子繞組產(chǎn)生的諧波磁場來實現(xiàn)的。副諧波具有在起動初期顯著提高起動轉(zhuǎn)矩的突出優(yōu)點，是三波起動得以超越雙波起動的一個重要原因。在雙波起動中引入副諧波能顯著提高起動轉(zhuǎn)矩的主要原因，在于副諧波的極數(shù)比主諧波的多得多。以后，基波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩已上升到很大，則主諧波和基波便聯(lián)合一起來抵消前述副諧波產(chǎn)生的負轉(zhuǎn)矩，而使轉(zhuǎn)速上升到電動機的額定轉(zhuǎn)速附近。起動時產(chǎn)生的基波極數(shù)與電動機運行時的極數(shù)相同，其旋轉(zhuǎn)方向也與電動機運行時的旋轉(zhuǎn)方向一致。相帶繞組是交流電機繞組中，在線圈制造、嵌線、接線方面最簡易，因而是工藝性最高的一種繞組。相帶繞組的結(jié)構(gòu)和電磁特性及每相的最大并聯(lián)支路數(shù)正規(guī)60176。這時圓周變成一段水平線，每根矢量變成一個槽號，槽號在水平線的位置表示矢量的相位。而且這種電動機的轉(zhuǎn)子繞組采用工藝上很簡單的串聯(lián)接法，便于制造。這樣可求出產(chǎn)生時的次轉(zhuǎn)差率為：最終可得：[3] 諧波起動電動機電磁計算程序該電動機為三相電動機，運行時，定子為正規(guī)相帶繞組，由常規(guī)程序保證其運行性能來確定參數(shù)（不列程序），起動時，定子繞組丟掉一部分繞組，利用三波起動，進行不斷電切換。若轉(zhuǎn)子的次諧波磁勢由定子的次諧波磁場感應(yīng)產(chǎn)生，諧波次數(shù)=，且在任一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下該兩諧波在空間均具有同一轉(zhuǎn)速，則它們之間將產(chǎn)生異步寄生轉(zhuǎn)矩。[3] 定、轉(zhuǎn)子繞組的諧波漏抗計算三相異步電動機繞組建立的磁勢內(nèi)除了基波外，還包含有一系列諧波分量，這些諧波磁勢將在氣隙中產(chǎn)生空間諧波磁場。定子諧波磁勢的幅值則為：式中 —定子次諧波的繞組系數(shù)推移速度為：分析表明，若繞組為全距繞組，則磁勢波中將僅有奇次諧波而無偶次諧波。上述按新理論設(shè)計成功的系列為第三代諧波起動感應(yīng)電動機，或稱“新一代諧波起動感應(yīng)電動機”，其特征在于：采用一個基波、一個比基波少2極的低次諧波和一個比基波多2極或4極的高次諧波，三波聯(lián)合起動，故又簡稱“三波起動電動機”。（2）對6極電動機，由于采用多極數(shù)諧波起動，能獲得較高起動轉(zhuǎn)矩，但卻出現(xiàn)前一段是雙波起動、而后一段是基波單獨起動的接力式起動。在第二個三相開關(guān)與電網(wǎng)斷開的條件下，把第一個三相開關(guān)投入電網(wǎng)，電動機便開始起動和升速，轉(zhuǎn)速上升到某一數(shù)值，便穩(wěn)定于該轉(zhuǎn)速而不變，這時可把第二個三相開關(guān)接入電網(wǎng)，而完成了從起動工況過渡到運行工況。傳統(tǒng)的變極起動多用于籠型感應(yīng)電動機，其轉(zhuǎn)子為常規(guī)籠型，通用于兩種極數(shù)。這種“單波起動”電動機的定子繞組都采用了3Y/3Y聯(lián)結(jié)，即運行和起動采用兩種極數(shù)不同的3Y聯(lián)結(jié)，運行時的3Y聯(lián)結(jié)按基波極數(shù)設(shè)計，而起動時的3Y聯(lián)結(jié)按所選的諧波極數(shù)設(shè)計。由于諧波起動感應(yīng)電動機是一種繞組結(jié)構(gòu)和作用原理與傳統(tǒng)電動機迥然不同的新型電動機，因此首要的任務(wù)是研究這種新型電動機的理論分析、計算方法；其次是新型電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尚嫌復(fù)雜，有待進一步簡化。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到額定值或其附近時，把定子繞組改為按“運行方式”聯(lián)結(jié)接入電網(wǎng)，則起動諧波被消除，電動機在基波作用下進入正常運行。該轉(zhuǎn)子繞組適用于基波極對數(shù)為非3倍數(shù)，而起動諧波極對數(shù)為3倍數(shù)的諧波起動電動機中。機械角。上述兩種籠型電動機的起動電流較小，而起動轉(zhuǎn)矩較大，但其運行效率較低。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。（2）最大轉(zhuǎn)矩不大；用于驅(qū)動經(jīng)常出現(xiàn)短時過負荷的負載，如礦山所用破碎機等時，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動機。三相感應(yīng)電動機的重量及成本分別約為同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動機的1/2和1/3，此外感應(yīng)電動機還還便于派生各防護型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性，它具有與并勵直流電動機類似的接近恒速的負載特性，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的拖動要求。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，保證了電機的運行性能。s a result for proceeding analysis and Deducing the harmonic winding a parameter calculation formula，Keys: tandem winding。 6月20日6月30日：畢業(yè)設(shè)計成績評定，資料歸檔 目 錄任務(wù)書 ………………………………………………………………………………I摘 要 ………………………………………………………………………………1Abstract ……………………………………………………………………………1前 言 ………………………………………………………………………………2第1章 諧波起動電動機的概況 ………………………………………………3 傳統(tǒng)感應(yīng)電動機的現(xiàn)狀和存在的問題 ………………………………3 ……………………………………………………3 繞線型電機 ……………………………………………………4 傳統(tǒng)感應(yīng)電動機的改進 ………………………………………………4 諧波起動感應(yīng)電動機的誕生 …………………………………………5 ………………………………5 ………………………………5 “諧波起動”的工作原理 …………………………………………6 諧波起動感應(yīng)電動機的發(fā)展及趨勢 …………………………………7 …………………………………………7 ………………………………………7 ………………………………………8 ………………………………………9第2章 三相異步電動機的諧波分析和計算 ……………………………………10 感應(yīng)電動機中諧波的影響 …………………………………………10 ……………………………10 、轉(zhuǎn)子繞組的諧波磁勢計算 …………………………………10 、轉(zhuǎn)子繞組的諧波漏抗計算 …………………………………11 異步電動機的諧波轉(zhuǎn)矩 ………………………………………………12 ……………………………………………12 ……………………………………………12 諧波起動電動機電磁計算程序 ……………………………………14 ………………………………………………………14 ………………………………………………………15 …………………………………………………17第3章 三波起動電動機的介紹 ………………………………………………18 用槽號相位表分析繞組的磁動勢和電動勢 ………………………18 ………………………………………………19 ………………………………………………19 176。本設(shè)計要求如下：①諧波起動電動機的概況 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)計程序分析及電磁設(shè)計 ⑤ 控制線路的設(shè)計。 4月10日5月30日：諧波電動機設(shè)計，中期檢查。具有起動性能高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便的特點。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)子達到無集電環(huán)、無電刷、無觸點和無起動電阻。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。（1）起動轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負載起動的需要；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)用中因處于低負荷運行而浪費大量電量，很不經(jīng)濟。（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，是這種電動機發(fā)生故障的主要根源；（2）當(dāng)前的傳統(tǒng)繞線型電動機為了提高可靠性，多數(shù)不提刷，因此運行時存在嚴(yán)重的電能浪費，且污染周圍環(huán)境；（3）傳統(tǒng)繞線型電動機的起動轉(zhuǎn)矩雖比籠型電動機有所提高，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”。在國外，企圖改進籠型電動機來取代繞線型電動機，現(xiàn)有兩個已在工業(yè)上應(yīng)用的例子。 諧波起動感應(yīng)電動機的誕生早在20年前，華中科技大學(xué)許實章教授就發(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、無觸點的諧波起動繞線型感應(yīng)電動機。這時三路線圈組的匝數(shù)和分布情況必須完全一樣，并且在空間上互差120176。當(dāng)定子繞組按“運行方式”聯(lián)結(jié)而接入電網(wǎng)時，定子產(chǎn)生一個很強的基波磁場，其他諧波磁場含量少、幅值小。這些方法雖能取得一定結(jié)果，但并未全面解決感應(yīng)電動機中存在的高起動特性、高運行性能和高可靠性三者之間的矛盾。于是，諧波起動感應(yīng)電動機存在兩