【正文】 種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式：一種是轉(zhuǎn)子上焊接起動(dòng)電阻，另一種是不焊接起動(dòng)電阻。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(dòng)機(jī)便開始起動(dòng)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(dòng)機(jī)從起動(dòng)工況。第二代電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是采用基波和一個(gè)諧波聯(lián)合起動(dòng)，故又稱“雙波起動(dòng)”。因此，選擇哪一種諧波極數(shù)要根據(jù)具體電動(dòng)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。這種負(fù)轉(zhuǎn)矩將使轉(zhuǎn)速上升到半途便無(wú)法繼續(xù)上升，而出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象，導(dǎo)致起動(dòng)失敗。但在諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)中，我們通過(guò)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(lái)提高起動(dòng)性能和品質(zhì)因數(shù)。轉(zhuǎn)子諧波磁勢(shì)的幅值則為： 式中，=0，177。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(duì)次數(shù)為起動(dòng)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(dòng)機(jī)的諧波轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)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。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(chǎng)的作用時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的等效電路其中是歸算到轉(zhuǎn)子邊、對(duì)應(yīng)于定子次諧波的定子等效電流。 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(wú)功分量 40．滿載電勢(shì) 與第1項(xiàng)誤差小于1%，否則重設(shè)41．空載電勢(shì) 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(duì)工作諧波P取 52． ； 查起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和引起漏抗變化的系數(shù). (對(duì)主諧波和副諧波，起動(dòng)時(shí)，認(rèn)為漏磁路不飽和（無(wú)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(dòng)電動(dòng)機(jī)的介紹 前面我們已經(jīng)提到對(duì)于8極電動(dòng)機(jī)，由于采用少極數(shù)諧波起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很難提高。由于通過(guò)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。在按下列兩種情況分別求和得。三相間互差120176。 三波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的基本要求三波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)顧名思義就是利用定子繞組在起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的三個(gè)磁動(dòng)勢(shì)波來(lái)起動(dòng)，這三個(gè)波就是：電動(dòng)機(jī)的基波、主諧波和副諧波。因此主諧波越強(qiáng)則起動(dòng)電流越小。一般來(lái)說(shuō)，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(shì)諧波。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。由此可見，采用副諧波時(shí)要特別慎重。正規(guī)60176。的三個(gè)60176。由于起動(dòng)是短時(shí)過(guò)程，因此其他條件可以放寬，如起動(dòng)時(shí)對(duì)基波和對(duì)諧波的三相對(duì)稱性，就不要求三相嚴(yán)格對(duì)稱。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。每相所占槽號(hào)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(hào)由線圈的首端進(jìn)入”的原則，則保證了正規(guī)60176。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(shì)諧波。下面用具體繞組方案來(lái)驗(yàn)證“諧波互消理論”的正確性。如果兩個(gè)同極數(shù)的諧波磁動(dòng)勢(shì)同相位（相位差為零），則互相加強(qiáng)。例如，對(duì)6極主諧波：=176。=180176。176?，F(xiàn)在前述諧波互消理論已知，無(wú)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。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。大小雙星聯(lián)結(jié)的通用接線圖如圖41所示。[2] [8]1）和對(duì)應(yīng)兩相由基波磁場(chǎng)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)同相位、同大小。相帶繞組。本文將針對(duì)設(shè)計(jì)要求，具體采用Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)方式對(duì)8極電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。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。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。相帶繞組。現(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。若用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)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。（對(duì)8極）的6根對(duì)稱軸線，構(gòu)成3個(gè)寬為：60176。顯然，最后采用的方案。[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。（2）三相槽號(hào)分配表：從表42所示的72槽8極按正規(guī)60176。 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(duì)72槽8極的大小雙星來(lái)說(shuō)，三波起動(dòng)時(shí)所需的三個(gè)磁動(dòng)勢(shì)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?？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(hào)的小星下手進(jìn)行設(shè)計(jì)。故有：===既得、從三相所占槽號(hào)、（見表31中所示）中分別減去、則剩下的槽號(hào)便分別為大星的、所占槽號(hào)（見表44中所示）。僅僅變革定子繞組而沒(méi)有轉(zhuǎn)子繞組與之配合，就不可能實(shí)現(xiàn)諧波起動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子繞組錯(cuò)用并聯(lián)接法，則轉(zhuǎn)子繞組只對(duì)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(duì)不允許的。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。由于有兩個(gè)諧波，所以轉(zhuǎn)子繞組必須采用串聯(lián)接法。顯然，所選取必須是的因子?！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”。設(shè)對(duì)基波說(shuō)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(hào)相當(dāng)于基波極數(shù)的一個(gè)極。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。例如，對(duì)72槽8極電動(dòng)機(jī)，常用的槽數(shù)為=84。 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。相帶來(lái)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(wú)環(huán)流產(chǎn)生，并能滿足定子繞組設(shè)計(jì)的基本原則。電角度。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。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)。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。任何每相所占槽號(hào)數(shù)已定的星形聯(lián)結(jié)，只要分配給三相的槽號(hào)在各自的數(shù)列上最集中，并且三相間互差120176。在獲得第一個(gè)繞組方案之后，可稍微降低主諧波幅值來(lái)獲得幾個(gè)不同繞組方案。在表42中，首先繪出72槽8極的槽號(hào)相位表，包括18個(gè)縱列和8個(gè)橫行。 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)。這是計(jì)算出來(lái)的必為整數(shù)，該整數(shù)就是每相的最大并聯(lián)支路數(shù)。這說(shuō)明無(wú)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(méi)有什么大差別。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(duì)常規(guī)電動(dòng)機(jī)說(shuō)也是不易獲得的。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。一般來(lái)說(shuō)，以采用，而且和相差不是很大的方案較為穩(wěn)妥。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。圖41 大小雙星聯(lián)結(jié)的通用接線圖從圖41可見，無(wú)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。這時(shí)和對(duì)應(yīng)相的電動(dòng)勢(shì)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(shì)。該聯(lián)結(jié)法適用于4極及4極以上的任何極對(duì)數(shù)的電動(dòng)機(jī)，無(wú)論是整數(shù)槽繞組，還是分?jǐn)?shù)槽繞組都能采用。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(guò)眾多的方案比較，求得最佳方案。）=+180176。=176。%，在空間相位關(guān)系上，兩種情況下的對(duì)應(yīng)相的相位差，，都分別嚴(yán)格地等于177。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。），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。相帶繞組每相所有的安匝數(shù)都相等。正規(guī)60176。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。具體要求，視采用哪一種起動(dòng)方法而定。相帶繞組。對(duì)這兩種聯(lián)結(jié)方式的基本要求如下：（1）對(duì)“運(yùn)行方式”除雙波起動(dòng)中的一些特殊情況（有些繞組段串聯(lián)的線圈匝數(shù)不同）外，要求運(yùn)行時(shí)嚴(yán)格等效于正規(guī)60176。上述副諧波的負(fù)作用，使起動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線下陷，嚴(yán)重時(shí)則出現(xiàn)凹坑，出現(xiàn)最小轉(zhuǎn)矩（凹坑之底）。究竟是多幾個(gè)極呢？這決定于定子繞組的聯(lián)結(jié)法。正因?yàn)檫@樣，設(shè)計(jì)三波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)結(jié)方案時(shí)，就是從主諧波下手的，利用主諧波的槽號(hào)相位表，在其下面排列出定子三相所占槽號(hào)，然后以獲得最強(qiáng)主諧波為目的進(jìn)行繞組設(shè)計(jì)。其同步轉(zhuǎn)速比基波的高很多，因此主諧波的作用貫穿于整個(gè)起動(dòng)的全過(guò)程，主要有下列三項(xiàng)：1） 起動(dòng)開始時(shí)產(chǎn)生很大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩在起動(dòng)開始時(shí)，絕大多數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都來(lái)源于主諧波。正規(guī)60176。相帶繞組，其結(jié)構(gòu)特征在于每相由個(gè)等相帶構(gòu)成，每個(gè)等相帶串聯(lián)個(gè)槽號(hào)，其正、負(fù)相同、號(hào)碼連續(xù)。[1][6]畫槽號(hào)相位表時(shí)，首先要確定所需表格每一槽行的最少小格數(shù)，其次是確定號(hào)碼連續(xù)兩個(gè)槽號(hào)在表中的位移的小格數(shù)。于是，將繞組包含的所有導(dǎo)體對(duì)某一極對(duì)數(shù)諧波說(shuō)的磁動(dòng)勢(shì)矢量用矢量法相加，便可求得整個(gè)繞組產(chǎn)生的該極對(duì)數(shù)諧波的磁動(dòng)勢(shì)。23．雙層線圈端部軸向投影長(zhǎng) 按同類型型號(hào)電機(jī)取，小型電機(jī)按中小型電機(jī)程序公式取。圖中表示定子的槽漏抗和端部漏抗，表示主波和各次諧波的激磁電抗，與其并聯(lián)的電阻和電抗為對(duì)應(yīng)于各次諧波的等效線路。2，177。相帶，則由于短距繞組的上、下層可以等效地看作兩個(gè)單層的全距繞組，故雙層60176。 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中諧波的影響感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的氣隙中除了存在基波磁場(chǎng)之外，還有一系列高次的空間諧波磁場(chǎng)，這些諧波磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用，將會(huì)產(chǎn)生一系列諧波轉(zhuǎn)矩（亦稱為寄生轉(zhuǎn)矩），并對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)帶來(lái)影響。這是雙波起動(dòng)用于6極電動(dòng)機(jī)的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。多極數(shù)諧波起動(dòng)能獲得較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且起動(dòng)電流也較小。為消除這個(gè)缺點(diǎn)，提出定子繞組采用3Y/Δ聯(lián)結(jié)的新方案，從“起動(dòng)”到“運(yùn)行”為不斷電轉(zhuǎn)換，這便是第二代諧波起動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。顯然，只允許一個(gè)三相開關(guān)接入電網(wǎng)，若兩個(gè)三相開關(guān)同時(shí)接入電網(wǎng)，則必定燒毀繞組而造成事故。從而做到不僅取消集電環(huán)和電刷，而且可以不焊接起動(dòng)電阻。[2]此外，從交流電動(dòng)機(jī)的其本原理可知，上述定子產(chǎn)生的起動(dòng)諧波為電動(dòng)機(jī)內(nèi)部相對(duì)于基波磁場(chǎng)而言的磁場(chǎng)諧波，它感應(yīng)于定子繞組的電動(dòng)勢(shì)頻率仍為電網(wǎng)頻率，因此對(duì)電網(wǎng)絕對(duì)沒(méi)有任何污染。因此，只憑改變定子磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)，便能控制轉(zhuǎn)子電流所經(jīng)電路是高電阻還是低電阻，從而實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子電路上無(wú)集電環(huán)、無(wú)電刷、無(wú)觸點(diǎn)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論中的戴維南定理推導(dǎo)，適用于基波極對(duì)數(shù)為奇數(shù)、而起動(dòng)諧波極對(duì)數(shù)為偶數(shù)的諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。從上述可見，如何做到既取消傳統(tǒng)繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的集電環(huán)和電刷，又能保持傳統(tǒng)繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)同時(shí)兼有高起動(dòng)特性和高運(yùn)行效率的優(yōu)越性，是長(zhǎng)期以來(lái)世界上電機(jī)工作者所企圖解決而又未能解決的一個(gè)難題。其次是，雖然起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)降低，難以滿足生產(chǎn)需要。另一辦法是采用降壓起動(dòng)來(lái)降低起動(dòng)電流，同樣要增加添購(gòu)降壓裝置的投資，并且使本來(lái)就不好的起動(dòng)特性進(jìn)一步惡化。主要用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通中作為動(dòng)力設(shè)備。第1章 諧波起動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)概論 傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動(dòng)機(jī)。alternating current dynamo 前 言針對(duì)傳統(tǒng)三相籠型電機(jī)起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小及繞線型電機(jī)集電環(huán)和電刷易出故障，不適應(yīng)在水泥、煤炭等帶式輸送機(jī)等場(chǎng)合應(yīng)用而存在的問(wèn)題，本課題將現(xiàn)代電機(jī)理論及設(shè)計(jì)方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，研究出新型繞組的電機(jī)（又稱諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)）設(shè)計(jì)方案。新型繞組電機(jī)定子設(shè)計(jì)成多路聯(lián)結(jié)的等效60176。 3月7日3月27日：查閱資料，撰寫文獻(xiàn)綜述，撰寫開題報(bào)告。⑥設(shè)計(jì)一個(gè)8極無(wú)感繞組的諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)72槽8極電動(dòng)機(jī)的基本數(shù)據(jù)：輸出功率 額定電壓 相數(shù) 頻率 極數(shù) f級(jí)絕緣，連續(xù)運(yùn)行效率 功率因數(shù) 轉(zhuǎn)速二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：3月7日：布置任務(wù)，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書。相帶繞組的“等安匝定理” …………23 …………………………………24 定子繞組聯(lián)