【正文】 危險。槽好分配方案一經(jīng)設(shè)計出來，副諧波的極數(shù)是多少便已固定不變了。副諧波的唯一作用是在起動的開始階段，從轉(zhuǎn)速n=0到副諧波的同步轉(zhuǎn)速這一區(qū)間內(nèi)，協(xié)助主諧波提高電動機的起動轉(zhuǎn)矩。3）克服副諧波產(chǎn)生的負轉(zhuǎn)矩 但轉(zhuǎn)速上升到超過副諧波的同步轉(zhuǎn)速以后，副諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨摰?。三者合并在轉(zhuǎn)子繞組的緊密配合下產(chǎn)生強大的起動轉(zhuǎn)矩來把電動機起動、加速，一直把電動機的轉(zhuǎn)速提升到達額定轉(zhuǎn)速附近，在此點穩(wěn)定運行，再通過開關(guān)操作或控制電路把電動機從起動工況轉(zhuǎn)換到運行工況，完成起動過程。為一對稱三相繞組。① 當為非3的倍數(shù)的整數(shù)：=6,=② 當為3的倍數(shù)的整數(shù)： =2,=/3至于槽號相位表需的槽號行數(shù)，由于每對極需要一槽行，正、負槽號分開填寫就共需要個槽行。（對所分析的諧波極對數(shù)）。8極電動機多數(shù)用于驅(qū)動球磨機、筒磨機一類負載，但雙波起動電動機不能滿足上述要求。定子等效電流 轉(zhuǎn)子電流求出后，仿照主波電磁轉(zhuǎn)矩的計算公式，即可求出次諧波產(chǎn)生的異步寄生轉(zhuǎn)矩為式中 進一步計算次諧波寄生轉(zhuǎn)矩的最大值。由定子主波磁場感生的轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子主波磁勢，不論轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是多少，恒與定子磁勢同極數(shù)、同轉(zhuǎn)速，從而產(chǎn)生異步電動機的主電磁轉(zhuǎn)矩，這種電磁轉(zhuǎn)矩稱為異步電磁轉(zhuǎn)矩。1，177。 諧波起動電動機中諧波參數(shù)的計算 定、轉(zhuǎn)子繞組的諧波磁勢計算對稱運行時，三相定子繞組產(chǎn)生的是一個旋轉(zhuǎn)磁勢，它由主波和一系列諧波組成。而消除上述“爬行”的好辦法，就是依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子繞組對諧波來說的電阻，來移動上述負轉(zhuǎn)矩最大值出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速，以達到起動時基波產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的最大值，而利用前者來把后者抵消掉。在實際應(yīng)用過程中，“雙波起動”的第二代諧波起動電動感應(yīng)電動機仍有兩個問題有待解決：（1）對8極電動機，由于采用少極數(shù)諧波起動，起動轉(zhuǎn)矩很難提高?！半p波起動”電動機的定子繞組常采用3Y/Δ聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)子繞組采用并聯(lián)接法，其最重要特點是從起動工況過渡到運行工況為不斷電轉(zhuǎn)換。這樣，從起動過渡到運行必有幾秒鐘斷掉電源，稱為“斷電切換”。但無論哪一種，都是轉(zhuǎn)子上無集電環(huán)、無電刷、無觸點，其優(yōu)缺點視制造廠的條件、電動機應(yīng)用情況和用戶要求而定。而諧波起動方法的特點在于把定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)看成一個有機整體，綜合起來研究，轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的變革與定子繞組結(jié)構(gòu)的變革緊密配合，互相呼應(yīng)，相得益彰，因此能同時解決高起動特性、高運行性能和高可靠性三者之間的矛盾，為感應(yīng)電動機的發(fā)展開辟了一條新的道路。當定子繞組按“起動方式”聯(lián)結(jié)而接入電網(wǎng)時，定子產(chǎn)生一個很強的磁場波，其極數(shù)與基波的不同，這就是前面說的起動諧波。機械角。 圖11 轉(zhuǎn)子繞組中一個的兩路并聯(lián)線圈組a) 兩線圈組的空間分布情況 b) 兩路并聯(lián)線圈組構(gòu)成的電路圖c) 用等效電路代替并聯(lián)線圈組后的電路圖設(shè)轉(zhuǎn)子繞組由若干個兩路并聯(lián)線圈組構(gòu)成，每個并聯(lián)線圈組的情況如圖11所示。一是前蘇聯(lián)首先制造的復(fù)合轉(zhuǎn)子籠型電動機，這種電動機在籠型轉(zhuǎn)子硅鋼片的外面再增加一層銅鐵合金來提高其起動特性。上述傳統(tǒng)感應(yīng)電動機存在嚴重缺點的根本原因在于“起動”、“運行”和“可靠性”三者之間存在難以調(diào)和的矛盾，因此勢必顧此失彼，不可兼得。第二種辦法是增購液力偶合器，先讓電動機空載起動，在由液力偶合器驅(qū)動負載。感應(yīng)電動機區(qū)別于其它類型電動機，在于其轉(zhuǎn)子繞組不需要與其它電源相連接，而定子電流直接取自交流電網(wǎng)。起動時，通過設(shè)計和控制定子繞組產(chǎn)生所需的基波、主諧波和副諧波，使基波和諧波電流有目的沿著不同的轉(zhuǎn)子回路流過，從而限制了起動電流的大小，提高了起動轉(zhuǎn)矩。對其諧波進行了分析,并推導(dǎo)了諧波繞組參數(shù)計算公式。 6月1日6月14日：撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題 目 無感繞組諧波起動電動機的研究 （院）系 電氣與信息工程系 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目： 無感繞組諧波起動電動機的研究 一、 基本任務(wù)及要求：諧波起動電動機，其轉(zhuǎn)子為無刷、無環(huán)結(jié)構(gòu)繞組，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本低廉，具有繞線型電機的高啟動性能的特點，又有籠型電機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠的優(yōu)點。 6月14日6月16日：指導(dǎo)教師評閱、電子文擋上傳ftp 6月17日6月20日：畢業(yè)設(shè)計答辯。關(guān)鍵詞：串聯(lián)繞組 諧波起動 交流電機 運行特性Research of Harmonic Starter Electric Motor Abstract:Combining modern electric machine theories with design methods, we research a kind of newwinding machine. The machine stator is designed to affiliated stator winding which binded by multilines equaled to 60 degees. Rotor winding adopt series connect plex start unit, The winding is posed of a cage winding mainly for starting and a winding operation. thereby let the rotor work without collector rings，motor brush, touched point and starting resistance. And it possesses several characters of high motor function,simple structure, reliable operation and convenient maintanance. As to it39。運行時，通過定子繞組接線控制，改變?yōu)檎?guī)60176。它與其它電動機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠及重量輕、成本低等優(yōu)點。這種辦法同樣要增加添購設(shè)備的投資，并因液力偶合器的效率低于97%，因此至少浪費3%的電能，因而整個驅(qū)動裝置的效率很低，同樣浪費電量，更何況添加液力偶合器之后，機組的運行可靠性大大下降，顯著增加維護困難，因此不是一個好辦法。[2] 國內(nèi)外對傳統(tǒng)感應(yīng)電動機的改進國內(nèi)外電工界普遍認為，繞線型電動機優(yōu)于籠型電動機，而前者存在的種種問題，都是由于轉(zhuǎn)子上存在集電環(huán)和電刷所引起。二是英國制造的管型轉(zhuǎn)子籠型電動機，這種電動機轉(zhuǎn)子上的每根銅條都伸出槽外一段長度，各自穿過一根鋼管后再用端環(huán)短路。兩個線圈組的匝數(shù)和分布情況完全一樣，但在空間上互差180176。其中和。這樣，在起動時，定子繞組按“起動方式”聯(lián)結(jié)投入電網(wǎng)，依靠定子產(chǎn)生的起動諧波及其轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流所經(jīng)回路電阻較大來降低起動電流、提高起動轉(zhuǎn)矩，從而提高電動機的起動特性。 諧波起動感應(yīng)電動機的發(fā)展及趨勢1987—1994年的8年間，是諧波起動感應(yīng)電動機誕生后逐步發(fā)展成熟的過程。第一代諧波起動感應(yīng)電動機，其特征在于采用單個諧波起動，簡稱“單波起動”。單諧波起動和傳統(tǒng)感應(yīng)電動機的變極起動有本質(zhì)差別。這種電動機的定子繞組有6根引出線，分別接至2個三相開關(guān)。8極電動機多數(shù)用于驅(qū)動球磨機、筒磨機一類負載，但雙波起動電動機不能滿足上述要求。如此消除“爬行”現(xiàn)象，為前述諧波起動新理論的成立掃除了障礙。定子主波磁勢的幅值為：式中 —定子繞組的每相串聯(lián)匝數(shù) —定子主波的繞組系數(shù) —定子相電流的有效值定子主波的推移速度為同步速度。2……。異步電機內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子的高次諧波，它們之間相互作用，既可能產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，也可能產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩?？紤]到諧波寄生轉(zhuǎn)矩的最大值多半發(fā)生在高轉(zhuǎn)差率處，該處的定子電流變化較小，可近似地認為=常值。而我們采用更為完美的三波起動電動機。從線圈矢量星形演變?yōu)椴厶栂辔槐淼倪^程如下：把線圈矢量星形的圓周展開成一水平線，取消表示矢量的箭頭，留下矢量的槽號，便得槽號相位表。[5]176。由此可見，正規(guī)60176。由此可見，三波起動電動機起動時，定子繞組產(chǎn)生的三個磁動勢波一個也不能少，否則就不是三波起動了。在其開始階段，由于基波的轉(zhuǎn)矩尚未上升到很大，上述的負轉(zhuǎn)矩就全靠主諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來把它克服，并要求此時主諧波在抵消掉負轉(zhuǎn)矩之后，還剩下很大轉(zhuǎn)矩，以使轉(zhuǎn)速得以繼續(xù)上升。這是提高起動轉(zhuǎn)矩非常有效的措施，三波起動電動機得以誕生，就在于發(fā)現(xiàn)了副諧波的這個重要作用。這時對已定的繞組聯(lián)結(jié)方案進行諧波分析，從所得的繞組磁動勢諧波含量中來發(fā)現(xiàn)副諧波的極數(shù)及其幅值大小，副諧波就是與基波同轉(zhuǎn)向的高次諧波中最強的一個諧波?？朔敝C波負作用的有效途徑有：1）調(diào)整副諧波的幅值；2）加強基波和主諧波；3）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子繞組對各諧波的等效電阻。由于傳統(tǒng)電動機必須兼顧“起動電流太大”問題，而不敢把定、轉(zhuǎn)子漏抗設(shè)計得很小。2）如果各相所占槽號具體連接時，有若干支路并聯(lián)在一起，則并聯(lián)個支路由基波磁場感應(yīng)的電動勢應(yīng)嚴格地同相位、同大小，因此不產(chǎn)生環(huán)流。因此對三相不對稱程度應(yīng)有限制。176。正規(guī)60176。它們的極數(shù)大多數(shù)是不能被基波整除的，因而屬于分數(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。采用《用電子計算機實現(xiàn)三相交流電機常規(guī)繞組和變極繞組的自動設(shè)計和諧波分析通用程序》，可求得表41所示的全部數(shù)據(jù)。180176。=180176。176。 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、和、同時接于電網(wǎng)上并聯(lián)運行時，它們各自產(chǎn)生的主、副諧波就恰好互相抵消掉，證實了“諧波互消理論”的正確性。因此從小星著手設(shè)計將簡單得多。相帶繞組分配給三相的槽號，聯(lián)結(jié)成結(jié)構(gòu)不同的兩個星形聯(lián)結(jié)。、三段是小星三相所占槽號其首端用U、V、W作標記。等相帶繞組，則+個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)的電動勢就必定是同相位的。在 /聯(lián)結(jié)中，下標和分別表示大小雙星每相占有的等相帶個數(shù)，它們相加必須滿足+=的條件，而為按正規(guī)60176。為解決上述問題，在進行具體設(shè)計時，對每種結(jié)構(gòu)型式的大小雙星聯(lián)結(jié)，都選一個有代表性方案，繪出起動時產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速的變化曲線，可以看出三波起動的突出優(yōu)點。[2]圖42 三波分別產(chǎn)生的和總的起動轉(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)矩電動機的總起動轉(zhuǎn)矩 電動機的額定轉(zhuǎn)矩（2）基波起動和三波起動的轉(zhuǎn)矩特性圖43 基波起動和三波起動的轉(zhuǎn)矩特征曲線圖基波起動的轉(zhuǎn)矩特性 三波起動的轉(zhuǎn)矩特性將基波起動和三波起動的轉(zhuǎn)矩特性畫在一起，便得到圖43。（3）基波起動和三波起動的定、轉(zhuǎn)子電流特性將基波起動和三波起動的定、轉(zhuǎn)子電流特性畫在一起，便得到圖44。從電機繞組基本理論可知，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)。這時構(gòu)成的每個線圈的結(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。對每總槽數(shù)和極數(shù)的電動機進行繞組設(shè)計時，都必須首先建立兩個基本數(shù)據(jù)，即按正規(guī)60176。的3個方框，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。經(jīng)驗表明，這種從“主諧波最強”下手進行設(shè)計，是行之有效的具體設(shè)計方法。故得每相有=8個等相帶，沒個等相帶串聯(lián)=3個槽號。說明每相的等相帶個數(shù)為=8，而每一等相帶占有的槽號數(shù)為=3。為達到此目的，要求三波強度合理匹配，以使在整個起動過程中不出現(xiàn)最小轉(zhuǎn)矩。[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)計過程如表43中所示。電動機起動時開關(guān)閉合，打開，定子3/4的繞組以3Y接法投入電網(wǎng)，電動機在、等主要起動諧波磁勢作用下將快速起動，起動完畢后閉合，定子繞組在不斷電的情況下，定子整個繞組以60176。在諧波起動電動機轉(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諧波緊密配合的“復(fù)合線圈組”，達到與傳統(tǒng)線型感應(yīng)電動機完全相同的效果，并且能夠把后者的集電環(huán)、電刷以及外加的起動電阻全部取消，這是諧波起動電動機的一個突出優(yōu)點。為減少轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)時的閉合回路數(shù)，每個“復(fù)合線圈組”串聯(lián)的“復(fù)合線圈”的個數(shù)，以采用23個為最佳，應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)每個“復(fù)合線圈”只有1個“復(fù)合線圈”的情況。4）為減少起動時轉(zhuǎn)子繞組的槽漏電抗，以提高起動轉(zhuǎn)矩，對于采用圓線散下繞組的中、小型電動機，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。除基波以外的分數(shù)次諧波，包括三波起動所需的主、副諧波，則都在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)通過起動電阻的電流，因此滿足了三波起 動首要要求。這時圓周上共有個小段。串聯(lián)時采用第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。另外，從適用于哪些方式的諧波起動來看，并聯(lián)聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子繞組適用于只需一個起動諧波的單波起動和雙波起動，而串聯(lián)聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子繞組則適用于需要主、副兩個諧波的三波起動。故而轉(zhuǎn)子繞組的設(shè)計需要使用串聯(lián)聯(lián)結(jié)法的轉(zhuǎn)子繞組。此時可能采用的每個“復(fù)合線圈組”串聯(lián)的“復(fù)合線圈”個數(shù)等于上述存在的因子個數(shù)。在起動初期，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)生很強的起動轉(zhuǎn)矩而使電動機起動和升速