交流電機繞組基本分析方法
變極調速是交流電機常用的調速方法之一。這種調速方法只需要改變電機繞組線圈的連線順序和接線方式就可以改變電機繞組極對數，從而使電機具有兩種以上的速度，與變頻等其它調速方法相比，具有效率高且簡便可靠的突出特點。
電機繞組基本變極方法，可分為反向法和換相法兩種，而實現乙個具體變極繞組的操作方法又主要有極幅調製法和向量法兩種。這兩種方法中，極幅調製法理論上看起來簡潔，易於理解，但實際上卻不易操作，為得到乙個變極繞組的具體編排方案有時需要反覆試探，手續極為繁瑣。而向量法可直觀反映出繞組各線圈之間向量關係的實際情況，直接看出各相繞組是否對稱，並根據各相向量分布情況計算其分布係數。
向量法實際上是一種觀察法，過去常以槽磁勢向量星形圖作為分析工具，但是在槽數或是極數較多時，由於槽向量星形圖本身呈圓周放射狀分布，沿向量星形圖圓周分布的向量編號互相交錯，作圖麻煩，既不易觀察又難以發現規律。
為便於作圖和觀察，目前常用「槽號相位圖」來替代「槽向量星形圖」。
１ 槽號相位圖的畫法
繞組分析常用槽磁勢向量星形圖，圖1所示為槽數z＝36和極對數p＝2的槽磁勢向量星形圖。
將槽磁勢向量星形圖圓周展開成直線，去掉表示槽向量的圖形，只留下槽向量的編號，即得到「槽號相位圖」。
作槽號相位圖雖然不難，但仍需遵循一定規律。作出乙個槽號相位圖首先要給定槽數z和極對數p，然後計算三相繞組的每極每相槽數（，無公約數），式中和即為作槽號相位圖所必須的引數。通常，對於三相繞組而言，若，也即為整數時，稱為整數槽繞組；若，也即為分數時，稱為分數槽繞組。
因為電機繞組中任何乙個導體或線圈都可能出現正接和反接兩種情況，與此相對應，在槽號相位圖中有相位互差180的正、負兩種槽號。
槽號相位圖實際上是以**形式出現的，一般來說，不為3倍數時，其列數為，對應電角度為360，也即列對應電角度60，行數則為；若為3倍數時，其列數為，行數為。
槽號相位圖中槽號的排列規律與引數有關，其具體作法是，從**第一行第一列開始將槽號順序依次按行填入，不為3倍數時，其中順號相鄰的兩個槽號相隔格；為3倍數時，其中順號相鄰的兩個槽號相隔格，**兩端列看作相鄰。先填完正槽號後，再按正、負兩種槽號在槽號相位圖中相位互差180的關係繼續填完負槽號。以下是幾個具體的例子。
圖2所示為z=36，p=2的槽號相位圖，其中，這裡，，這時槽號相位圖的列數為， 行數為。
圖3所示為z=36，p=4的槽號相位圖，其中，這裡，，這時槽號相位圖的列數為，行數為。
圖4所示為z=48，p=3的槽號相位圖，其中，這裡，，為3倍數，所以這時槽號相位圖的列數應為，行數為。
不難看出，槽號相位圖**的列數正好對應槽向量星形圖的乙個圓周，以電角度表示，其大小為360，位於同一列的槽號同相位；槽號相位圖**的行數則對應槽向量星形圖的星形重合數，也即每相最大併聯支路數a 。與槽向量星形圖相比較，槽號相位圖作圖快捷，直觀易讀，且將槽導體（線圈）可能出現的正接和反接兩種情況盡數包含，因而會更有利於繞組理論的應用研究或是實際繞組方案的設計與計算。
2 利用槽號相位圖設計三相正規60相帶繞組
三相正規60相帶繞組在交流電機中最為常用，三相對稱，也即每相槽號向量大小相同，且相位互差120°，是正確設計繞組的基本依據。利用槽號相位圖設計對稱三相槽號的分配方案，可按下列步驟進行。
1) 按給定槽數z和極對數計算，得到槽號相位圖作圖引數和；
2) 根據引數判斷三相對稱性，若不為3倍數，則可得到三相對稱繞組，反之則不能；
3) 計算出槽號相位圖**的列數，行數，並作出相應的槽號相位圖；
4) 將上述槽號相位圖按列等分為各占列的6個區域，其中任取互差120的3個區域，這三個區域所含槽號即為所要求的三相槽號。
由以上所述可以看出，利用槽號相位圖可將之三相槽號分配設計過程程式化，從而為快速有效地獲得三相槽號分配方案提供了方便。下面以設計z=36，p=8的三相正規60相帶繞組槽號分配方案為例具體說明。按上述步驟：
1) 首先計算，得到槽號相位圖作圖引數和；
2) 根據引數判斷三相對稱性，因為不為3倍數，所以能夠獲得三相對稱繞組；
3) 計算出槽號相位圖**的列數，行數，又根據這時的，將全部36個正槽號和36個負槽號，按填乙個空3格再填下乙個的順序，分別填入槽號相位圖**，從而得到相應的槽號相位圖；
4) 將上述槽號相位圖按列等分為各占列的6個部分，分別記為a，-c，b，-a，c，-b，其中a， b， c 等3個部分所含槽號即為要求的三相槽號，如圖5a所示。
為清楚起見，將以上混於槽號相位圖之中的三相槽號，按相位對應的關係，單獨重新列於槽號相位圖下，得到如圖5b所示三相槽號相位圖，這樣處理之後更便於觀察和分析。
從圖5b中顯示的槽號分布可直**出：(1) 三相槽號正好為槽號相位圖中全部槽號的二分之一，這是因為正負槽號只能取其中之一；(2) 每相最大併聯支路數a等於槽號相位圖的行數，即有；(3) 每相相頻寬為列，也即為60；(4) 每相槽號分布形狀完全相同，三相互差120對稱。具體對應的三相繞組接線如圖6所示，為雙層結構，因此其中每個槽號代表乙個線圈。
3 繞組係數的計算與磁勢諧波分析
繞組係數是評價乙個繞組方案好壞的重要引數，代表了繞組導體利用率的高低。電機學中，，其中為短距係數，計算式為，式中為線圈跨距，為電機極距；為分布係數，計算式為，式中為槽距電角，適合計算三相正規60相帶的繞組，特別地，對於分數槽繞組，，而。
例如，對於圖5b所示三相繞組方案，因為和，為分數槽繞組，這時，，因此有。
但是，對於更一般的情況，例如各種非正規繞組，上述分布係數的計算公式是不合適的。
更一般地，可以直接採用「向量投影法」計算。對於槽號相位圖上分布的槽號，在槽號分布形狀直觀對稱的情況下，分布係數的計算公式為
式中，，為各方向槽向量與相向量的夾角；為各方向槽向量的相對大小。
例如，對於圖5b所示三相繞組方案，對於a相，直觀上可以看出槽號分布形狀對稱，對稱軸線，也即相軸線位於第2列，每列含4個槽號，這4個同列槽號相位相同，取投影軸線與之重合，則相對投影軸線，第1列槽號及第3列槽號的夾角均為20，這時可得相繞組分布係數
以上分布係數的計算利用了相槽號分布形狀上的對稱性。對於直觀上不具對稱性的情況，也可先將每相槽號向量在直角座標中分別在x軸和y軸上投影，求出x方向分量和y方向分量，然後合成再進一步計算出分布係數。
例如，對於圖5b所示三相繞組方案，對於a相，將直角座標y軸取在第1列上，參見圖7，y方向分量， x方向分量，所以分布係數，與前述計算結果相同，但可以看出，這種方法適合相槽號分布形狀上不對稱的情況。
以上對於極對數p的相繞組係數計算只是繞組評價的乙個方面。事實上，除了極對數p，根據交流電機的繞組理論，任何乙個繞組都還可能產生極對數為的諧波，只要對應繞組係數（為任意極對數）。
一般來說，設計乙個繞組方案都要事先選定乙個工作極對數p，這個按極對數p設計的繞組，總希望對於極對數p產生磁勢波幅值最大，而對於可能產生的其它極對數的諧波，則需要盡可能加以削弱。另一方面，當通以交流電流時，單相繞組產生的磁勢為空間位置不變而幅值隨時間變化的脈振磁勢，而對於乙個具有多相結構的繞組，通以多相電流時，卻可能產生波幅恆定的不變，但空間位置隨時間改變的旋轉磁勢，也即圓形旋轉磁勢。這也就是說，更全面地判斷繞組效能的好壞，需要進行整個繞組的諧波分析，然後根據諧波分析結果進行繞組方案的比較和取捨。
對於三相繞組，利用槽號相位圖並根據諧波分析對其效能判斷時，有以下準則需加以應注意：
1) 對任意極對數的諧波，若在對應槽號相位圖上的三個相槽號分布形狀相同，也即三相槽號向量大小相同，且相位互差120°對稱，則當通過對稱三相電流時，三相對極合成磁勢為圓形旋轉磁勢；
交流電機典型例題
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第10章交流電機的繞組和電動勢2019
10 1 交流電機的工作原理，對繞組的基本要求10 2 三相單層集中整距繞組 10 3 繞組的分布和短距 10 4 三相雙層分布短距繞組 10 5 感應電動勢中的高次諧波第十章交流電機的繞組和電動勢 第十章交流電機的繞組和電動勢 基本要求 1.了解交流繞組的基本概念 2.理解基波繞組因數的物理意義 ...
交流電機的工作原理
二 單相交流電動機的旋轉原理 單相交流電動機只有乙個繞組，轉子是鼠籠式的。當單相正弦電流通過定子繞組時，電動機就會產生乙個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作正弦規律變化，但在空間方位上是固定的，所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉速 旋轉方向互為相反的旋轉磁場，當...