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编辑 / 记者：黄晓艳/费文/张岚/卢欢欢/谭颖莹/曹汉霞/刘隆平
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交流绕组的概念体系和设计过程（II——设计过程）
■ 程小华 华南理工大学电力学院
一、交流绕组设计过程述评
下面对本文所列电机学文献有关交流绕组设计的部分进行概述和简评：
1. 电机学【汤，史】（2005年第2版）
概述：通过实例介绍双、单层绕组的设计过程，没有分步。
简评：由于没有分步，整个设计过程令人眼花缭乱，无所适从。
2. 电机学【陈】（2004年版）
概述：给出了绕组排列步骤如下，并称之为相带划分法。
（1）画出所有槽。
（2）计算每极每相槽数。
（3）划分相带。
（4）选出某一相，确定电流方向。
（5）连接端部，分别构成绕组元件。
（6）连接绕组元件，直至构成相绕组。
简评：虽然罗列了步骤，但没有给出一个完整的应用实例，所给实例设计过程给人以不连贯的感觉。
3．电机学【周】 （2002年版）
概述：讲述了交流绕组的设计过程，没有分步。
简评：在本文所列举的电机学参考文献中，该文献对交流绕组的讲述最少，只是很简单地描述了交流绕组的基本概念和设计过程。
4．电机学下册【许】（1980年第1版）
概述：通过实例讲述双、单层绕组的设计过程。双层绕组的设计过程分3步：
（1）绘槽电（动）势星形图。
（2）分相。
（3）绘绕组展开图。
单层绕组的设计过程没有分步。
简评：虽然有分步，但不够细致，而且仅仅限于双层绕组。
5．电机学【张，郭】（2002年第1版）
概述：单、双层绕组均通过实例讲述设计过程，有分步。单层绕组的设计过程分4步：
（1）计算有关参数：槽距角、每极每相槽数。
（2）画出槽电动势星形图。
（3）分相：600分相法（m＝3）。
（4）绘制绕组展开图。
双层绕组的设计过程分4步：
（1）计算或选取有关参数：槽距角、每极每相槽数、节距。
（2）画出槽电动势星形图。
（3）分相：600分相法（m＝3）。
（4）绘制绕组展开图。
简评：虽然有分步，但不够细致。在本文所列举电机学参考文献中，该文献对交流绕组的讲述算较完整的。
6．电机学下册【李，陈，郑，张，朱】（1984年版）
概述：对单层绕组设计没有分步；对双层绕组的设计分为5步：
（1）画出槽的展开图。
（2）根据线圈的节距，把上、下层联成线圈。
（3）按上层边给线圈命名，并画线圈基波电势向量图（原文如此，应为相量图）。
（4）划分相绕组，绝大多数采用600相带。
（5）画绕组展开图。
简评：在本文所列电机学参考文献中，该文献对交流绕组的讲述是最好的。（1）对单层绕组的讲述虽然没有分步，但讲得比较细、比较清。（2）对双层绕组的讲述有分步，且比较详细。（3）把交流绕组放在同步电机中讲述、把绕组电势和绕组设计结合起来讲述，都比较自然，这是由于都是从绕组产生电势的角度来讲绕组设计，而同步电机多作发电机用。因此，把交流绕组与同、异步电机分列的做法欠妥。
7．电机学【辜，陈，熊】（2005年第二版）
概述：通过实例介绍单、双层绕组的设计过程。单层绕组的设计过程分4步：
（1）绘制槽电动势星形图。
（2）分相、构成线圈。
（3）确定并联支路数。
（4）画出三相绕组展开图。
双层绕组的设计过程分5步：
（1）选择线圈节距。
（2）绘制槽电动势星形图。
（3）分相。
（4）确定并联支路。
（5）绘制绕组展开图。
简评：虽然有分步，但不够细致。
8．电机学【阎，崔，苏】（2006年第二版）
概述：通过实例介绍单、双层绕组的设计过程，都没有分步。
简评：象多数电机学教科书一样，对概念的重视程度不够。譬如，p157上部把“线圈组”印成粗体，按照该书习惯应为一个概念，但并没有象样的定义，连“?称为?”这样的字眼都没有出现。
9．电机学【徐】（2004年版）
概述：通过实例介绍单、双层绕组的设计过程，没有分步。
简评：该文献对交流绕组不够重视：（1）从形式上看，层面过低。交流绕组只作为一个小节出现，连“节”的层面都没有上，更别谈“章”、“篇”的层面。（2）篇幅过少。（3）从内容本身来看，也讲得不好，连槽电势星形图都没有提，不直观，不易懂。
10．电机学 【fitzgerald；kingsley, jr.； umans.】（第6版影印本）
概述：未涉及交流绕组的设计。只讲了交流绕组的电势、磁势。
简评：这大概是一般美国电机学教科书的特点：不够重视对交流绕组的设计。顺便指出，该文献对直流绕组也不够重视，讲得较少。
二、交流绕组设计过程七部曲
交流电机单、双层绕组的设计过程由以下7个步骤组成，可称之为绕组设计7部曲——“两画一分四构成”。下面以3相绕组为例说明。显然，不难推至任意多相情形。
已知：槽数、极数、相数、线圈节距（对双层绕组）、并联支路数、绕组类别。
求：设计交流绕组。
解：分7个步骤如下。
step 1 画星形图——根据槽距电角画出槽导体电势相量星形图，简称星形图。
step 2 画展开图——根据绕组层数画出槽导体展开图。若为双层绕组，则上层边用实线表示，下层边用虚线表示。
step 3 分极相带——根据600电角在星形图、展开图上划分极相带，整个绕组分为6p个极相带。
step 4 构线圈——在展开图上进行。
（1）双层绕组按线圈节距构成线圈。
（2）单层绕组按绕组类别构成线圈。
step 5 构支路——在展开图上进行。
（1）双层绕组按极相带，根据绕组类别构成支路。
（2）单层绕组按对极相带，根据绕组类别构成支路。
step 6 构相绕组——在展开图上，按并联支路数构成相绕组。
step 7 构三相绕组——在展开图上，按连接方式 （yor△）构成三相绕组。
一般连出一相绕组即可，即完成step 6即可。
三、交流绕组的设计实例
1．双层绕组的设计实例
已知：1）槽数q＝36槽，2）极数2p＝4极，3）相数m＝3相，4）并联支路数2a＝＝2路，5）绕组类别＝双层叠绕组，6）三相连接方式＝星形连接，7）节距y1＝8槽。
求：试设计该交流绕组。
解：分7个步骤如下（两画一分四构成）
step 1 画星形图——计算槽距电角α＝p×3600/q＝2×3600/36＝200 ，据α画出星形图如图1所示。
step 2 画展开图——如图2所示。
step 3 分极相带——根据600电角在星形图、展开图上划分极相带，整个绕组分为6p个极相带。结果分别如图1、图2所示。
step 4 构线圈——按线圈节距y1＝8槽，在展开图上构成线圈，如图2所示。为清晰，仅画出a相。图2中线圈按上圈边所在槽号编号，其出线首端以线圈号标记，出线尾端以线圈号右上角加一撇标记。
step 5 构支路——因是双层叠绕组，故在展开图上，按极相带构成极相组（同一极相带的线圈首尾串联即可），即得支路，如图3所示。
step 6 构相绕组——在展开图上，按并联支路数2a＝＝2路构成相绕组，如图4所示。为清晰，仅画出a相。
step 7 构三相绕组——在展开图上，按y连接方式构成三相绕组。图略。
2．单层绕组的设计实例
已知：1）槽数q＝36槽，2）极数2p＝4极，3）相数m＝3相，4）并联支路数2a＝＝2路，5）绕组类别＝单层叠绕组，6）三相连接方式＝星形连接。
求：试设计该交流绕组。
解：分7个步骤如下（两画一分四构成）。
step 1 画星形图——计算槽距电角α＝p×3600/q＝2×3600/36＝200 ，据α画出星形图如图1所示。
step 2 画展开图——如图5所示。
step 3 分极相带——根据600电角在星形图、展开图上划分极相带，整个绕组分为6p个极相带。结果分别如图1、图5所示。
step 4 构线圈——在展开图上按绕组类别构成线圈。如图5所示。为清晰，仅画出a相。图5中线圈按左圈边所在槽号编号，其出线首端以线圈号标记，出线尾端以线圈号右上角加一撇标记。
step 5 构支路——因是单层叠绕组，故在展开图上，按对极相带构成对极相组（同一对极相带的线圈首尾串联即可），即得支路，如图6所示。
step 6 构相绕组——在展开图上，按并联支路数2a＝＝2路构成相绕组，如图7所示。为清晰，仅画出a相。
四、结语
本文对若干电机学教科书关于交流绕组设计过程的讲解进行了概述和简评。它们的共同缺点是：系统化程度不够。有的根本没有分步，有的即使有分步，也是就实例而言，没有就一般情形而言，即没有上升到一个理论的高度。
本文不揣浅陋，试着提出了一套自己的设计步骤——交流绕组设计过程7部曲——“两画一分四构成”。该设计步骤是就一般情形而言的，同时适合于单、双层绕组，因而具有理论的高度。
本文还给出了所提设计步骤的应用实例。
作者简介
程小华，华南理工大学电力学院教授，主要研究电机基本理论特别是交流电机绕组理论、电机设计、电机控制以及新型电机。