【正文】 現再將每個大段平分為個小段，=5……整數，可按具體的情況選取。此時轉子每極槽數，是一個分數，難以在三波起動電動機中應用。[8]第5章 轉子繞組方案的確定及分析諧波起動方法的特點在于把定子繞組和轉子繞組看成一個有機整體，轉子繞組的變革與定子繞組的變革緊密配合，互相呼應。相帶繞組）所不能產生的分數次諧波，因此符合“諧波互消理論”。匝截面積之比應為。最后，結合負載要求，通過方案比較而優(yōu)選出最佳方案。這類負載都要求驅動電動機有較大的起動轉矩，有的還要求有很大的過載能力，傳統(tǒng)電動機很難滿足要求。圖44 基波起動和三波起動的定、轉子電流特征曲線圖基波起動的定子電流 三波起動的定子電流基波起動的轉子電流 三波起動的轉子電流總體設計的目的是選擇大小雙星的結構型式，確定大小雙星各占多少個槽號、各槽號代表線圈的匝數、匝數面積和對各槽號的相位要求，以保證電動機運行、雙星并聯接于電網時，符合“等安匝定理”，因而等效于正規(guī)60176。當n=680r/min時，這個負轉矩達到負最大值。故通過和的電流之比為對應兩相每個線圈的安匝數之比為可見和對應兩相每個線圈的安匝數都相等，因此，符合“等安匝定理”，而保持和并聯運行時等效于正規(guī)60176。起動時則丟棄小星，只吧大星單獨投入電網，而由產生三波起動所需的三種極數的磁動勢波，分配槽號給時，必須保證能達到此目的。一般來說，以主諧波最強，而副諧波匹配合理的方案為最佳。176。 表41中的三相相位角、分別表示大小雙星6段繞組產生的諧波磁動勢（空間矢量）對各諧波的相位角。由此可見，改變繞組聯結法時，必須保持每相所有線圈的安匝數相等，才能等效于正規(guī) 60176。引出線限于6根是為了能通用傳統(tǒng)電動機的出線接線盒，若用9根引出線則需要另外配制出線盒，對機座也須改造，不利于新型電動機的推廣、應用。1）運行時三相所占槽號按基波極數相位排列時，分別位于互差120176。在此情況下，若起動時所帶負載的阻力矩大于上述最小轉矩，則出現起動中途轉速無法繼續(xù)上升的“爬行”現象，而造成起動失敗。起動時產生的副諧波磁動勢是一個比基波極數多2個極或4個極并且與基波同轉向的高次磁動勢諧波。相帶繞組每相的最大并聯支路數等于電機基波的極數。確定和的方法如下：已知繞組所嵌鐵心的槽號數和所分析的磁動勢諧波的極對數，可計算每極每相槽數,其中和是沒有公約數的整數。24．漏抗系數 25. 定子槽單位漏磁導 26．定子槽漏抗 （：起動時工作繞組的定子槽數） （ 通風道損失寬度，查標準程序）27．定子諧波漏抗 其中 為諧波絕對次數為起動時單獨作用的諧波次數（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．轉子槽單位漏磁導 槽口，槽底，物理意義同定子的， 31．轉子槽漏抗 對等效籠型轉子（每相每槽構成一相）。4……。在傳統(tǒng)電動機中，諧波會產生負面影響，高次諧波電動勢的存在，使電動機的電動勢波形變壞，使電機雜散損耗增大、效率下降，溫升增高，會直接影響電動機的各種性能。少極數諧波起動則相反，能獲得的起動轉矩較低，而起動電流卻很大。此外，在接線時必須做到：當U、V、W和、分別單獨接入電網時，電動機的旋轉方向必須相同。國內外長期以來采用的改進起動方法中，一種是僅僅著眼于變革轉子結構，而不改變其定子繞組結構，如采用深槽和雙籠轉子、實心轉子、復合轉子、管型轉子等等；另一種則僅僅著眼于變革定子繞組結構，而不改變其轉子繞組結構，如星三角起動、延邊三角形起動、先接入部分繞組起動等等。如果轉子繞組由若干個三路并聯的線圈構成，則得到圖12所示的情況。這兩個缺點，使得這種電動機后來沒有推廣和應用。傳統(tǒng)感應電動機分為籠型和繞線型兩類，其現狀和存在問題如下： 籠型電動機雖制造容易和可靠性較高，但存在下列三個嚴重缺點。新型繞組電機定子利用“等安匝原理”設計多路聯結的等效60176。 3月27日4月9日：畢業(yè)實習，撰寫實習報告。相帶繞組的機構和電磁特性及每相最大并聯支路數 …19 三波起動電動機的基本要求 ………………………………………20 …………20 …………………………20 ………………………20 ………………………21第4章 諧波起動電動機定子繞組的設計 ………………………………………22 定子繞組設計的基本要求 …………………………………………22 諧波起動電動機定子繞組設計理論介紹 …………………………23 176。本課題研究的新型繞組電機為諧波起動電動機，重點研究新型繞組電機起動運行理論、起動電流和起動轉矩的準確計算方法，電磁和結構設計方法，定轉子繞組的設計和制造，解決諧波起動電動機存在的關鍵技術問題，為諧波起動電動機的實用化和推廣應用打下基礎。以致只能在輕載狀況下運行，既降低了產量又浪費電能。因此這兩種電動機都是用犧牲運行性能來提高起動特性，雖然其起動特性有所提高，但運行性能卻比繞線型電動機差得多。[2]圖12 轉子繞組中的一個三路并聯線圈組a) 三線圈組的空間分布情況 b) 三路并聯線圈組構成的電路圖c) 用等效電路代替并聯線圈組后的電路圖“諧波起動”的工作原理經論證可知，只要針對定子產生的基波磁場極對數和所選的起動諧波磁場極對數來設計轉子繞組，便能做到：由起動諧波磁場感應于轉子中的電流，與由基波磁場感應于轉子中的電流，自動分流，各走各的電路。于克訓博士在其博士學位論文中，論述了諧波起動電動機的起動特性和運行性能的理論分析、計算方法，并完成了相應的計算軟件，為這種新型電動機的電磁計算和方案優(yōu)選創(chuàng)造了很好條件。這里用的是繞線型轉子，采用針對定子基波和起動諧波的特殊結構，從而達到對定子基波來說轉子是低電阻，但對諧波來說則是高電阻，因此用諧波起動時能獲得傳統(tǒng)變極起動難以達到的優(yōu)良起動特性。由于6極電動機的基波單獨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，但一經轉換到基波單獨起動，起動電流便突然猛增。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。圖21表示異步寄生轉矩對～曲線的影響，從圖可見，異步寄生轉矩將使～曲線在高轉差范圍內產生下凹，使～曲線出現“最小轉矩”。 用槽號相位表分析繞組的磁動勢和電動勢在《電機學》中我們學習了用線圈矢量星形分析繞組磁動勢。相帶繞組由于接線簡單、性能優(yōu)越，是常規(guī)交流電機中用得最多的一種繞組。起動時的基波幅值必須相當大，才能使起動后期基波產生的轉矩上升到很大數值，因而能與主諧波聯合起來，抵消掉副諧波產生的很大負轉矩，并且還有多余轉矩來使轉速上升，而到達電動機的額定轉速附近。至于極數多則轉矩大的原因是由于，在其他情況相同的條件下，各種諧波磁場產生的起動轉矩與其極數成正比，因此極數越多，產生的起動轉矩就越大。因此，要使諧波起動電動機具有優(yōu)良的起動特性和運行性能，首要的任務就在于定子繞組的優(yōu)化設計。（2）對“起動方式”要求起動時能產生足夠強的起動諧波磁動勢。線圈的安匝數具有方向性，用正、負號表示，由通過線圈的電流方向決定。相帶繞組所不可能產生的諧波。觀察表41可見，在、和、分別單獨接于電網兩中情況下，由、產生的10極主、副諧波的幅值與由、產生的分別嚴格相等。=176。 在應用上述以少代多的設計方法從小星下手設計時，并不要求出由其產生的主、副諧波幅值，就可以直接設計出所需的、三相所占槽號，因此設計過程短、工作量小，是大小雙星聯結法的一個突出優(yōu)點。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，正槽號為順接，負槽號為反接。在此前提下，不同的和組合，構成不同結構型式的大小雙星聯結。所謂基波起動是指定子繞組按運行工況連接，和常規(guī)電動機一樣接入電網起動，這時僅依靠8極基波磁場起動，故稱基波起動。按正規(guī)60176。對前一個基本數據，采用“對稱軸線法”，很容易求得72槽8極電動機按正規(guī)60176。為此，將前面求得的三相所占槽號按72槽6極相位排列，得到表43所示、三個數列?，F按=6，=2把8個等相帶分配給大小雙星，便得到了Y6 Y2/Y6聯結的結構型式。顯然，為使6極主諧波最強，所選槽號構成的相帶寬應當最小，因此必須取數列中連接在一起（中間沒有未被取用的槽號）的6個槽號。在起動初期，轉子繞組的高電阻效應顯著提高定子主、副諧波產生的轉矩，它們聯合產生很強的起動轉矩而使電動機起動和升速。故而轉子繞組的設計需要使用串聯聯結法的轉子繞組。串聯時采用第1小段為順接串聯，第2小段為反接串聯，第3小段為順接，第4小段為反接，……余類推，稱為順反交叉串聯法。除基波以外的分數次諧波，包括三波起動所需的主、副諧波，則都在轉子繞組中感應通過起動電阻的電流，因此滿足了三波起 動首要要求。為減少轉子繞組串聯時的閉合回路數，每個“復合線圈組”串聯的“復合線圈”的個數，以采用23個為最佳，應盡可能避免出現每個“復合線圈”只有1個“復合線圈”的情況。電動機起動時開關閉合，打開，定子3/4的繞組以3Y接法投入電網，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。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最小轉矩。故得每相有=8個等相帶，沒個等相帶串聯=3個槽號。的3個方框，則方框內的槽號便是欲求的三相所占槽號，分別用符號、表示。這時構成的每個線圈的結構應調整為：線圈匝數除以，而匝截面積等于原來截面積乘以。（3）基波起動和三波起動的定、轉子電流特性將基波起動和三波起動的定、轉子電流特性畫在一起，便得到圖44。為解決上述問題，在進行具體設計時，對每種結構型式的大小雙星聯結，都選一個有代表性方案，繪出起動時產生的總轉矩對轉速的變化曲線，可以看出三波起動的突出優(yōu)點。等相帶繞組，則+個等相帶對基波磁場都是同相位、同大小，因此只要串聯的等相帶個數是一整數（和都是整數），所以和對應相由基波磁場感應的電動勢就必定是同相位的。相帶繞組分配給三相的槽號，聯結成結構不同的兩個星形聯結。 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、同時接于電網上并聯運行時，它們各自產生的主、副諧波就恰好互相抵消掉，證實了“諧波互消理論”的正確性。=180176。采用《用電子計算機實現三相交流電機常規(guī)繞組和變極繞組的自動設計和諧波分析通用程序》，可求得表41所示的全部數據。正規(guī)60176。因此對三相不對稱程度應有限制。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、轉子漏抗設計得很小。這時對已定的繞組聯結方案進行諧波分析，從所得的繞組磁動勢諧波含量中來發(fā)現副諧波的極數及其幅值大小，副諧波就是與基波同轉向的高次諧波中最強的一個諧波。在其開始階段，由于基波的轉矩尚未上升到很大，上述的負轉矩就全靠主諧波產生的轉矩來把它克服，并要求此時主諧波在抵消掉負轉矩之后，還剩下很大轉矩，以使轉速得以繼續(xù)上升。由此可見，正規(guī)60176。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。考慮到諧波寄生轉矩的最大值多半發(fā)生在高轉差率處，該處的定子電流變化較小，可近似地認為=常值。2……。如此消除“爬行”現象，為前述諧波起動新理論的成立掃除了障礙。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。第一代諧波起動感應電動機，其特征在于采用單個諧波起動，簡稱“單波起動”。這樣，在起動時，定子繞組按“起動方式”聯結投入電網，依靠定子產生的起動諧波及其轉子感應電流所經回路電阻較大來降低起動電流、提高起動轉矩，從而提高電動機的起動特性。兩個線圈組的匝數和分布情況完全一樣，但在空間上互差180176。[2] 國內外對傳統(tǒng)感應電動機的改進國內外電工界普遍認為，繞線型電動機優(yōu)于籠型電動機，而前者存在的種種問題，都是由于轉子上存在集電環(huán)和電刷所引起。它與其它電動機相比，具有結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠及重量輕、成本低等優(yōu)點。關鍵詞：串聯繞組 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。畢 業(yè) 設 計 論 文題 目 無感繞組諧波起動電動機的研究 （院）系