关于单相异步电动机运行及转子斜槽的研究

梁燕　刘飞航

摘要：从分布绕组电容运转单向异步电动机的运行机理出发，分析笼形绕组转子斜槽计算方式。

关键词：分布绕组；谐波；转子斜槽

引言

分布绕组电容运转单向异步电动机主要由工作绕组、起动工作绕组组成，形成椭圆形旋转磁场，在运行过程中，磁场的椭圆度将随负载而变，这对电动机的性能及谐波分布影响很大，必须采取有效措施加以抑制。目前最常使用的控制手段是转子斜槽方式。

1.谐波的特性

对电气信号，谐波被定义为一个信号量，该信号量的频率是实际系统频率（即发电机所产生的频率）的整数倍。耳朵听到的噪声是各频率波的混合信号。

基波以外的波形大体可以分为谐波和暂态波，谐波的波形保持不变，暂态波的波形周期有明显的变化。对于电气信号而言，谐波对基频波的相交关系在决定波形时是重要的。由不同来源产生的同一谐波，其位置和相对相位之变化可能显著地改变其总的效应。

2.谐波磁场分析

任何以固定周期重复的连续函数，都能以基波分量与一系列频率为基波频率的整数倍的高次谐波分量之和来表示，而我国目前的交流电为正弦波，用傅里叶级数表达为：

因此，电动机只能产生奇数次谐波。在日常工作中如果碰到批量使用的电机系统出现偶数次谐波，首先应该查找电机生产过程的稳定性，其次应该查找负载的稳定性。

3.转子斜槽计算

3.1定子齿谐波级次计算

分布绕组电容运转单相异步电动机定子齿谐波的级次 计算公式为：

通过对上式进行计算可知，电机的定子齿谐波次数全部为奇数次，同时根据公式的计算特点可知，当K=?1时定子齿谐波次数最低。

以正弦绕组为例，基波、谐波绕组系数计算公式如下所示：

由上式可知，当定子槽数确定即每极每相槽数确定后，电机的谐波系数就已经确定。齿谐波的特点是它的绕组系数与基波绕组系数相同，因此调整方案只能对电机谐波的削弱在一定程度有所改善（在基波条件允许的前提下）。

本文所提到的转子斜槽仅能削弱理论上的最强谐波，但由于在生产过程中转子斜率无法达到绝对计算结果，以及分布式绕组所产生的谐波还存在于其它频次，因此只能尽可能降低谐波的影响，而无法全部消除。

电动机加工过程的不稳定也可能造成谐波的产生，如端盖、定子铁芯不良造成的静态偏心，转子不良造成的动态偏心、转子动平衡不良造成的机械振动、传动件（轴承）自身不良造成的振动、设计过程中齿槽配合不良带来的振动、以及装配过程不稳定等因素均可能造成电机谐波异常。

3.2定子齒谐波强度计算

分布绕组电容运转单相异步电动机定子齿谐波强度：

从上式可以看出，定子槽数越少、极数越多，电动机的谐波强度越大。同时，根据公式特点可以看出，当定子齿谐波次数最低时谐波强度最大，应用谐波级次理论，当K=?1时定子齿谐波强度最大。

3.3转子铁芯斜槽宽度、斜槽数计算

由经验公式可以求取分布绕组电容运转单相异步电动机转子斜槽宽度SK计算公式为：

然而在实际工程计算中，经常使用的参数并不是转子斜槽宽度SK，而是转子斜槽数，因此推导出转子斜槽数SL计算公式：

要算得转子斜槽数，先求出定子齿谐波次数γ的分布，再根据谐波次数γ求出各次谐波强度 ，然后求出转子斜槽宽度SK，最后根据转子斜槽宽度求出转子斜槽数SL。

从谐波调整经验来看，副相绕组对谐波的影响比较明显，而且应该尽量保证叠厚要厚（在冲片不变的情况下，在冲片可选择的情况下，可选用定子内径较小的冲片，可使定子轭部尺寸较大，同样增强定子刚度），保证定子刚度。

3.4转子铁芯斜槽角度计算

由于转子结构的特殊性，斜槽宽度与斜槽数的测量有较大难度，因此为便于斜率测量，可将斜槽转换为角度关系：

这样就可以采用角度方法对转子斜槽情况进行测量。

4.结束语

通过研究，得出单相异步电动机谐波磁场的特点以及削弱谐波的参数，并且在日常工作中对文中各种计算方式均进行了验证，将理论与实践有效结合。

参考文献：

[1]容建刚，张文亮 .电力系统谐波.华中理工大学出版社，1994.6.

[2]汤宗武.单向异步电动机.

[3]王永昌.电机制造工艺学.机械工业出版社，1985.11.