【正文】 將起動轉(zhuǎn)矩進一步提高。（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。從圖44中可清楚地看到，三波起動時的定子電流遠(yuǎn)低于基波起動時所產(chǎn)生的。因此起動電流很小是三波起動的一個突出優(yōu)點。至于起動時的轉(zhuǎn)子電流，從圖中可見，曲線與曲線差不多重疊在一起。這說明無論是基波起動還是三波起動，轉(zhuǎn)子電流的大小和變化情況基本上是一樣的，兩者沒有什么大差別。圖44 基波起動和三波起動的定、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子電流 三波起動的轉(zhuǎn)子電流總體設(shè)計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槽號、各槽號代表線圈的匝數(shù)、匝數(shù)面積和對各槽號的相位要求，以保證電動機運行、雙星并聯(lián)接于電網(wǎng)時，符合“等安匝定理”，因而等效于正規(guī)60176。相帶繞組。為把槽號量及其相位關(guān)系結(jié)合在一起進行研究，本章采用“等相帶”概念來論述大小雙星的總體設(shè)計。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)。當(dāng)=1時為整數(shù)槽繞組；當(dāng)1時為分?jǐn)?shù)繞組。按正規(guī)60176。相帶繞組劃分三相所占槽號時，每相所占槽號構(gòu)成/=個相帶，每個相帶占有個槽號。這是計算出來的必為整數(shù)，該整數(shù)就是每相的最大并聯(lián)支路數(shù)。其中個相帶是同相位、同大小的，稱為“等相帶”。現(xiàn)將每相個等相帶分成并聯(lián)的兩組，第一組占有個等相帶，第二組占有個等相帶。將每相第一組所占個等相帶串聯(lián)成一路而構(gòu)成第一個星行。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。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。于是就獲得了一個大小雙星聯(lián)結(jié)。為實現(xiàn)三波起動，應(yīng)取，這時為大星，而為小星，電動機運行時大小雙星并聯(lián)，而起動時只讓大星投入電網(wǎng)，因此把該聯(lián)結(jié)法用符號表示為 /。 72槽8極電動機定子繞組設(shè)計示例 當(dāng)前水泥廠和礦山大量應(yīng)用的球磨機、筒磨機和破碎機等一類負(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)電動機驅(qū)動。這類負(fù)載都要求驅(qū)動電動機有較大的起動轉(zhuǎn)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。若用起動轉(zhuǎn)矩和過載能力很強的三波起動新型電動機取代，將獲得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。故本文著重闡述采用大小雙星聯(lián)結(jié)的八極電動機的定子繞組設(shè)計，并且采用72槽8極電動機 /聯(lián)結(jié)方案進行設(shè)計。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。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。對前一個基本數(shù)據(jù)，采用“對稱軸線法”，很容易求得72槽8極電動機按正規(guī)60176。相帶繞組分配的三相所占槽號，如下表41所示。在表42中，首先繪出72槽8極的槽號相位表，包括18個縱列和8個橫行。再在槽號相位表上畫上相距60176。（對8極）的6根對稱軸線，構(gòu)成3個寬為：60176。且互差120176。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。[2] [12]表42 72槽8極按正規(guī)60176。相帶繞組分配的三相槽號表43 72槽8極三相槽號按6極相位排列圖在三波起動中，比基波少2極的主諧波的作用貫穿整個起動的全過程，強大的主諧波是實現(xiàn)三波起動的基本保證。因此在開始進行設(shè)計時，應(yīng)以獲得最強的主諧波磁動勢為目的。在獲得第一個繞組方案之后，可稍微降低主諧波幅值來獲得幾個不同繞組方案。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。顯然，最后采用的方案。不一定就是主諧波最強的方案。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。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。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(shù)列。已得、三個數(shù)列，具體設(shè)計三相槽號時就在該數(shù)列上進行。任何每相所占槽號數(shù)已定的星形聯(lián)結(jié)，只要分配給三相的槽號在各自的數(shù)列上最集中，并且三相間互差120176。（對6極說），則該星形聯(lián)結(jié)于電網(wǎng)時產(chǎn)生的6極磁動勢波最強。[2][12] 72槽8極電動機定子繞組聯(lián)結(jié)的基本情況（1）總體設(shè)計：前面所述總體設(shè)計是從每極每相槽數(shù)的普遍適用公式下手進行分析。對72槽8極電動機，故得=3，=1（整數(shù)槽繞組），每相最大并聯(lián)支路數(shù)=/=8/1=8。故得每相有=8個等相帶，沒個等相帶串聯(lián)=3個槽號。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。于是就獲得Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)型式。這時大星Y6每相串聯(lián)的槽號數(shù)為6=18，而小星每相串聯(lián)的則為2=6。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。匝截面積之比應(yīng)為。（2）三相槽號分配表：從表42所示的72槽8極按正規(guī)60176。相帶繞組分配的三相槽號可清楚地看到，每相所占72/3=24個槽號分別整齊地分布于、三個方框內(nèi)，每個方框內(nèi)有8個橫行，每一橫行有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。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。現(xiàn)按=6，=2把8個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。（3）應(yīng)用Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)時可能采用的每相匝數(shù)：對72槽8極的Y6 Y2/Y6聯(lián)結(jié)，前面已指出：大星Y6每個線圈的匝數(shù)必須等于小星Y2每個線圈匝數(shù)的1/3。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)。于是，由于小星每相串聯(lián)個線圈，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)。 72槽8極電動機定子繞組具體設(shè)計（1）具體設(shè)計目的和要求：對72槽8極的大小雙星來說，三波起動時所需的三個磁動勢波是：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。因此按照三波起動的要求，具體設(shè)計的任務(wù)是當(dāng)大星單獨接于電網(wǎng)起動時，除基波外產(chǎn)生一個相當(dāng)強的6極主諧波，和一個有一定強度的10極副諧波，并要求三波聯(lián)合起動時能使電動機轉(zhuǎn)速一直升速而達(dá)到電動機的額定轉(zhuǎn)速附近。為達(dá)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。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。（2）主諧波最強方案的產(chǎn)生：由于以6極主諧波最強為目標(biāo)，則以6極為背景進行設(shè)計最為方便。具體設(shè)計是：按常規(guī)，起動所需的主、副諧波實際上是由大星單獨接于電網(wǎng)時產(chǎn)生的，因此應(yīng)從每相有18個槽號的大星下手進行設(shè)計。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（構(gòu)成正規(guī)60176。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”?？梢圆捎脧摹爸C波互消理論”推出的“以少代多設(shè)計法”，即從每相只有6個槽號的小星下手進行設(shè)計。表44 72槽8極定子繞組大小雙星 /聯(lián)結(jié)的設(shè)計方案將前面所獲得的 /聯(lián)結(jié)方案的、和、六段繞組所占槽號按8極基波相位排列，可得表45所示的按基波相位排列的槽號分配表。[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。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。顯然，為使6極主諧波最強，所選槽號構(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）的6個槽號。其次，為使不存在對起動不利的反轉(zhuǎn)向6極負(fù)序諧波，所取、三相槽號應(yīng)依次位移對6極來說的120176。電角度。這樣，就可獲得表43中所示的小星的、三相所占槽號。故有：===既得、從三相所占槽號、（見表31中所示）中分別減去、則剩下的槽號便分別為大星的、所占槽號（見表44中所示）。 72槽8極定子繞組 /聯(lián)結(jié)接線圖圖45 72槽8極定子繞組 /接線圖定子繞組采用3Y/4Y接法，其接線圖如圖45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。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)。該定子繞組方案可推廣到一般應(yīng)用情況。當(dāng)電動機運行極數(shù)為時（為極對數(shù)），可根據(jù)對應(yīng)的2極槽號相位圖，以60176。相帶來確定繞組連接方案，繞組接法為（1）Y/Y或（21）Y/2Y，這時多路并聯(lián)支路中肯定無環(huán)流產(chǎn)生，并能滿足定子繞組設(shè)計的基本原則。[8]第5章 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子繞組看成一個有機整體，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)。僅僅變革定子繞組而沒有轉(zhuǎn)子繞組與之配合，就不可能實現(xiàn)諧波起動。本文介紹了一種新型的交流電動機轉(zhuǎn)子無感繞組，這種轉(zhuǎn)子無感繞組的主要特點是：電機起動時，轉(zhuǎn)子折算至定子邊的電阻可呈純阻性增大，而在運行恢復(fù)正常數(shù)值。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(dá)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。 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。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。在起動后期，則依靠轉(zhuǎn)子繞組對定子主、副諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線最大值（正的和負(fù)的）出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速的控制作用，使基波和主諧波聯(lián)合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩能夠有效地克服副諧波產(chǎn)生的負(fù)轉(zhuǎn)矩，從而消除出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象的危險，使電動機轉(zhuǎn)速順利地達(dá)到額定轉(zhuǎn)速附近。 為達(dá)到上述效果，三波起動電動機所采用的轉(zhuǎn)子繞組必須滿足下列基本要求。 1）轉(zhuǎn)子繞組的連接法必須采用串聯(lián)接法，以同時發(fā)揮主、副諧波的作用。如果轉(zhuǎn)子繞組錯用并聯(lián)接法，則轉(zhuǎn)子繞組只對一個定子諧波起作用，那就把先進的三波起動降為起動特性顯著下降的雙波起動了，這是絕對不允許的。 2）為簡化制造工藝和提高起動和運行的可靠性，轉(zhuǎn)子繞組由許多“復(fù)合線圈”構(gòu)成，而不在轉(zhuǎn)子繞組上焊接起動電阻。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。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。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)。因此，上述因子個數(shù)越多，則說明存在的可供比較的不同方案越多，便于從中優(yōu)選最佳方案。例如，對72槽8極電動機，常用的槽數(shù)為=84。此時轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)，是一個分?jǐn)?shù)，難以在三波起動電動機中應(yīng)用。因此必須改用=96，而得，是一個很好的整數(shù)，存在6四個因子。很合適三波起動電動機。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。[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。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。另外三波起動電動機8/10極，運行時基波為8極，起動時三個波，除基波8極外還有兩個起動諧波6極和10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。由于此設(shè)計中起動時有兩個諧波，故必須采用串聯(lián)聯(lián)結(jié)法的轉(zhuǎn)子繞組。由于有兩個諧波，所以轉(zhuǎn)子繞組必須采用串聯(lián)接法。它具有如下特征：首先，定子基波磁場感應(yīng)于轉(zhuǎn)子繞組中的電流通過電阻很小的幾個閉合回路，使電動機運行時具有高效率。除基波以外的分?jǐn)?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。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(fù)序磁動勢波。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。針對本次設(shè)計，我們選擇采用串聯(lián)聯(lián)結(jié)法時，進一步確定采用其轉(zhuǎn)子繞組的每極槽數(shù)為整數(shù)。設(shè)對基波說的轉(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大段，每個大段占有個槽號相當(dāng)于基波極數(shù)的一個極?，F(xiàn)再將每個大段平分為個小段，=5……整數(shù)，可按具體的情況選取。顯然，所選取必須是的因子。在物理意義上，為對基波說的轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)，也是轉(zhuǎn)子繞組的閉合回路數(shù)，而且取值不能太大，太大，則閉合回路太多，轉(zhuǎn)子繞組端部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，對制造工藝很不利。這時圓周上共有個小段。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。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。對于三波起動電動機8/10極，=6或4為最佳?！皬?fù)合線圈”的構(gòu)成現(xiàn)將上述每小段繞組改造為一個“復(fù)合線圈組”。首先把小段繞組所串聯(lián)的每個線圈都各改造為“復(fù)合線圈”，改造方法如下：將原來