【正文】 。該定子繞組方案可推廣到一般應(yīng)用情況。顯然，為使6極主諧波最強(qiáng)，所選槽號(hào)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(hào)）的6個(gè)槽號(hào)。（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?，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。于是就獲得Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)型式。為此，將前面求得的三相所占槽號(hào)按72槽6極相位排列，得到表43所示、三個(gè)數(shù)列。相帶繞組分配的三相槽號(hào)表43 72槽8極三相槽號(hào)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(duì)前一個(gè)基本數(shù)據(jù)，采用“對(duì)稱軸線法”，很容易求得72槽8極電動(dòng)機(jī)按正規(guī)60176。于是就獲得了一個(gè)大小雙星聯(lián)結(jié)。按正規(guī)60176。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)。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)。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。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)。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”。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(hào)為順接，負(fù)槽號(hào)為反接。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。 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(hào)，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)。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。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。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。相帶繞組所不可能產(chǎn)生的諧波。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。線圈的安匝數(shù)具有方向性，用正、負(fù)號(hào)表示，由通過線圈的電流方向決定。（3）對(duì)“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。（2）對(duì)“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。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)。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)。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。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。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)。起動(dòng)時(shí)的基波幅值必須相當(dāng)大，才能使起動(dòng)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(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速附近。電磁特性：在正規(guī)60176。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。為避免重疊，把同相位的槽號(hào)寫在不同的水平線上，但位于同一垂直線上。 用槽號(hào)相位表分析繞組的磁動(dòng)勢和電動(dòng)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(dòng)勢。轉(zhuǎn)子繞組為無感繞組，故程序只為起動(dòng)性能的。圖21表示異步寄生轉(zhuǎn)矩對(duì)～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”。對(duì)于60176。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(duì)三相120176。三波起動(dòng)既達(dá)到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又能使一經(jīng)起動(dòng)，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(dòng)”所發(fā)生的很大起動(dòng)電流。由于6極電動(dòng)機(jī)的基波單獨(dú)起動(dòng)的起動(dòng)電流很大，～，并且起動(dòng)后衰減很緩慢，因此在雙波起動(dòng)過程中，雖然前一階段的起動(dòng)電流很小，但一經(jīng)轉(zhuǎn)換到基波單獨(dú)起動(dòng)，起動(dòng)電流便突然猛增。由此可見，從起動(dòng)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”。這里用的是繞線型轉(zhuǎn)子，采用針對(duì)定子基波和起動(dòng)諧波的特殊結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對(duì)定子基波來說轉(zhuǎn)子是低電阻，但對(duì)諧波來說則是高電阻，因此用諧波起動(dòng)時(shí)能獲得傳統(tǒng)變極起動(dòng)難以達(dá)到的優(yōu)良起動(dòng)特性。為使起動(dòng)時(shí)能達(dá)到電動(dòng)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(dòng)”。于克訓(xùn)博士在其博士學(xué)位論文中，論述了諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算和方案優(yōu)選創(chuàng)造了很好條件。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。[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(dòng)”的工作原理經(jīng)論證可知，只要針對(duì)定子產(chǎn)生的基波磁場極對(duì)數(shù)和所選的起動(dòng)諧波磁場極對(duì)數(shù)來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組，便能做到：由起動(dòng)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(dòng)分流，各走各的電路。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(dòng)勢，但和的相位關(guān)系則隨定子磁場的極數(shù)而變。因此這兩種電動(dòng)機(jī)都是用犧牲運(yùn)行性能來提高起動(dòng)特性，雖然其起動(dòng)特性有所提高，但運(yùn)行性能卻比繞線型電動(dòng)機(jī)差得多。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(dòng)機(jī)。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。由于感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)力。本課題研究的新型繞組電機(jī)為諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，重點(diǎn)研究新型繞組電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行理論、起動(dòng)電流和起動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，為諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)用化和推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 harmonic staring。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(dòng)電動(dòng)機(jī)的基本要求 ………………………………………20 …………20 …………………………20 ………………………20 ………………………21第4章 諧波起動(dòng)電動(dòng)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(dòng)電動(dòng)機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)理論介紹 …………………………23 176。確定控制線路器件。 3月27日4月9日：畢業(yè)實(shí)習(xí)，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。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(dòng)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(dòng)電阻。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。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。傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)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)。 繞線型電動(dòng)機(jī) 繞線型電動(dòng)機(jī)雖起動(dòng)特性和運(yùn)行性能兼優(yōu)，但仍存在下列嚴(yán)重缺點(diǎn)。這兩個(gè)缺點(diǎn)，使得這種電動(dòng)機(jī)后來沒有推廣和應(yīng)用。正因?yàn)槿绱?，盡管傳統(tǒng)繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從誕生到現(xiàn)在已有一百年的歷史，至今仍在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。如果轉(zhuǎn)子繞組由若干個(gè)三路并聯(lián)的線圈構(gòu)成，則得到圖12所示的情況。至于定子繞組，則設(shè)計(jì)成具有可通過開關(guān)換接的兩種不同聯(lián)結(jié)方式，即“起動(dòng)方式”和“運(yùn)行方式”。國內(nèi)外長期以來采用的改進(jìn)起動(dòng)方法中，一種是僅僅著眼于變革轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，而不改變其定子繞組結(jié)構(gòu)，如采用深槽和雙籠轉(zhuǎn)子、實(shí)心轉(zhuǎn)子、復(fù)合轉(zhuǎn)子、管型轉(zhuǎn)子等等；另一種則僅僅著眼于變革定子繞組結(jié)構(gòu)，而不改變其轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)，如星三角起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)、先接入部分繞組起動(dòng)等等。這就大大簡化了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性。此外，在接線時(shí)必須做到：當(dāng)U、V、W和、分別單獨(dú)接入電網(wǎng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向必須相同。與“單波起動(dòng)”的第一代比較有明顯的改進(jìn)。少極數(shù)諧波起動(dòng)則相反，能獲得的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低，而起動(dòng)電流卻很大。能否解決上述問題，在于有無辦法克服多極數(shù)諧波在起動(dòng)過程中產(chǎn)生的負(fù)轉(zhuǎn)矩。在傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)中，諧波會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，高次諧波電動(dòng)勢的存在，使電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢波形變壞，使電機(jī)雜散損耗增大、效率下降，溫升增高，會(huì)直接影響電動(dòng)機(jī)的各種性能。相帶繞組中的磁勢中將僅有奇次諧波而無偶次諧波。4……。圖中所有參數(shù)都已歸算到定子邊。24．漏抗系數(shù) 25. 定子槽單位漏磁導(dǎo) 26．定子槽漏抗 （：起動(dòng)時(shí)工作繞組的定子槽數(shù)） （ 通風(fēng)道損失寬度，查標(biāo)準(zhǔn)程序）27．定子諧波漏抗 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）28．定子端部漏抗 為定子線圈直線部分伸出鐵心長29．定子漏抗 30．轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導(dǎo) 槽口，槽底，物理意義同定子的， 31．轉(zhuǎn)子槽漏抗 對(duì)等效籠型轉(zhuǎn)子（每相每槽構(gòu)成一相）。用線圈矢量分析繞組磁動(dòng)勢時(shí)，首先必須畫出繞組所用全部線圈的線圈磁動(dòng)勢的矢量星形。確定和的方法如下：已知繞組所嵌鐵心的槽號(hào)數(shù)和所分析的磁動(dòng)勢諧波的極對(duì)數(shù)，可計(jì)算每極每相槽數(shù),其中和是沒有公約數(shù)的整數(shù)。把三相槽號(hào)排列于極基波的槽號(hào)相位表下面時(shí)，每相個(gè)等相帶同大小、同相位，構(gòu)成一個(gè)整齊的長方形，對(duì)極基波來說，其相帶（即長方形寬）為60176。相帶繞組每相的最大并聯(lián)支路數(shù)等于電機(jī)基波的極數(shù)。2）限制起動(dòng)電流使其不致過大 起動(dòng)電流的大小主要受主諧波磁動(dòng)勢所產(chǎn)生的磁場感應(yīng)于定子繞組中的反電動(dòng)勢所制約。起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的副諧波磁動(dòng)勢是一個(gè)比基波極數(shù)多2個(gè)極或4個(gè)極并且與基波同轉(zhuǎn)向的高次磁動(dòng)勢諧波。聯(lián)結(jié)法一經(jīng)選定，按“主諧波最強(qiáng)”的原則即可設(shè)計(jì)出各段繞組所占槽號(hào)的分配方案。在此情況下，若起動(dòng)時(shí)所帶負(fù)載的阻力矩大于上述最小轉(zhuǎn)矩，則出現(xiàn)起動(dòng)中途轉(zhuǎn)速無法繼續(xù)上升的“爬行”現(xiàn)象，而造成起動(dòng)失敗。相帶繞組。1）運(yùn)行時(shí)三相所占槽號(hào)按基波極數(shù)相位排列時(shí)，分別位于互差120176。對(duì)“三波起動(dòng)”，由于有兩個(gè)起動(dòng)諧波，情況比較復(fù)雜。引出線限于6根是為了能通用傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的出線接線盒，若用9根引出線則需要另外配制出線盒，對(duì)機(jī)座也須改造，不利于新型電動(dòng)機(jī)的推廣、應(yīng)用。相帶繞組每相所占槽號(hào)利用基波的槽號(hào)相位表確定。由此可見，改變繞組聯(lián)結(jié)法時(shí)，必須保持每相所有線圈的安匝數(shù)相等，才能等效于正規(guī) 60176。這個(gè)理論稱為諧波互消理論。 表41中的三相相位角、分別表示大小雙星6段繞組產(chǎn)生的諧波磁動(dòng)勢（空間矢量）對(duì)各諧波的相位角。180176。176。=176。一般來說，以主諧波最強(qiáng)，而副諧波匹配合理的方案為最佳。由于對(duì)應(yīng)于兩個(gè)星形，每相只有兩條并聯(lián)支路，使該聯(lián)結(jié)法既適用于低壓電機(jī)，更適用于高壓電機(jī)。起動(dòng)時(shí)則丟棄小星，只吧大星單獨(dú)投入電網(wǎng)，而由產(chǎn)生三波起動(dòng)所需的三種極數(shù)的磁動(dòng)勢波，分配槽號(hào)給時(shí)，必須保證能達(dá)到此目的。這是大小雙星聯(lián)結(jié)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，使它特別適用于高壓電動(dòng)機(jī)。故通過和的電流之比為對(duì)應(yīng)兩相每個(gè)線圈的安匝數(shù)之比為可見和對(duì)應(yīng)兩相每個(gè)線圈的安匝數(shù)都相等，因此，符合“等安匝定理”，而保持和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)等效于正規(guī)60176。經(jīng)驗(yàn)表明，適用的結(jié)構(gòu)型式只有Y6 Y2/Y6和Y5 Y3/Y5聯(lián)結(jié)兩種，而且采用從“主諧波最強(qiáng)”處進(jìn)行設(shè)計(jì)，是行之有效的具體設(shè)計(jì)方法。當(dāng)n=680r/min時(shí)，這個(gè)負(fù)轉(zhuǎn)矩達(dá)到負(fù)最大值。這種n=0時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大是與最大轉(zhuǎn)矩很大相呼應(yīng)的，如果n=0時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，則也不可能很大。圖44 基波起動(dòng)和三波起動(dòng)的定、轉(zhuǎn)子電流特征曲線圖基波起動(dòng)的定子電流 三波起動(dòng)的定子電流基波起動(dòng)的轉(zhuǎn)子電流 三波起動(dòng)的轉(zhuǎn)子電流總體設(shè)計(jì)的目的是選擇大小雙星的結(jié)構(gòu)型式，確定大小雙星各占多少個(gè)槽號(hào)、各槽號(hào)代表線圈的匝數(shù)、匝數(shù)面積和對(duì)各槽號(hào)的相位要求，以保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行、雙星并聯(lián)接于電網(wǎng)時(shí)，符合“等安匝定理”，因而等效于正規(guī)60176。其中個(gè)相帶是同相位、同大小的，稱為“等相帶”。這類負(fù)載都要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有的還要求有很大的過載能力，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)很難滿足要求。再在槽號(hào)相位表上畫上相距60176。最后，結(jié)合負(fù)載要求，通過方案比較而優(yōu)選出最佳方案。（對(duì)6極說），則該星形聯(lián)結(jié)于電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的6極磁動(dòng)勢波最強(qiáng)。匝截面積之比應(yīng)為。于是，由于小星每相串聯(lián)個(gè)線圈，故得72槽8極Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)可能采用的每相匝數(shù)為：13572…… 式中小星每線圈匝數(shù) 12……，為3的倍數(shù)。相帶繞組）所不能產(chǎn)生的分?jǐn)?shù)次諧波，因此符合“諧波互消理論”。這樣，就可獲得表43中所示的小星的、三相所占槽號(hào)。[8]第5章 轉(zhuǎn)子繞組方案的確定及分析諧波起動(dòng)方法的特點(diǎn)在于把定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組看成一個(gè)有機(jī)整體，轉(zhuǎn)子繞組的變革與定子繞組的變革緊密配合，互相呼應(yīng)。 1）轉(zhuǎn)子繞組的連接法必須采用串聯(lián)接法，以同時(shí)發(fā)揮主、副諧波的作用。此時(shí)轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)，是一個(gè)分?jǐn)?shù)，難以在三波起動(dòng)電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用。由于此設(shè)計(jì)中起動(dòng)時(shí)有兩個(gè)諧波，故必須采用串聯(lián)聯(lián)結(jié)法的轉(zhuǎn)子繞組?，F(xiàn)再將每個(gè)大段平分為個(gè)小段，=5……整數(shù)，可按具體的情況選取。首先把小段繞組所串聯(lián)的每個(gè)線圈都各改造為“復(fù)合線圈”，改造方法如下：將原來