交流电机电枢绕组中各次谐波是怎样削弱的

1、交流电机电枢绕组中各次谐波是怎样削弱的    【摘要】文章主要从理论上对交流电机电枢绕组采用短距，分布线圈削弱高次谐波的原理进行论证和阐述。【关键词】短矩；分布线圈；谐波磁势；磁势向量常有人在重修了一台交流电机后或在修理之前，总免不了要问，交流电机电枢绕组中还存在高次谐波吗?大部分电机电枢绕组采用短距、分布线圈，只知道其作用能削弱高次谐波，但不知其原理何在，为满足广大电机修理工的要求，在这方面本人谈一点浅见。下面针对交流电机电枢绕组产生的磁势来进行这方面的分析，在图中是单相双层短距绕组，在一对极范围内，和是一个短距线圈，和是另一个短距线圈，其两个线圈联接

2、见图（b）。图（a）是两个串联的短距线圈，流过的电流为：=      Icos    rt      图（c）分别是每个短距线圈单独产生的磁势在气隙空间的分布图。图（d）是它们合成的总磁势波形图。从图1（d）磁势波形图中看出，它是依纵、横轴对称、没有直流分量及各次正弦项和偶次谐波分量（用富氏级数系数公式可以证明）。而只有奇次的余弦项。展成富氏级数为：       &#

3、160;          =                               （1）式中：CV系数；CV=      

4、;                                。当把V=1、3、5以及=     Icos     1t代入（1）式得：   &#

5、160;         =其中：      、      、      分别代表基波磁势，三次谐波磁势，五次谐波磁势。显然交流绕组产生的磁势，既是空间函数又是时间函数。不过，我们并不想抽象地研究绕组的磁势，而是针对三相对称绕组流过三相对称电流产生的总磁势。设三相绕组流过的电流分别为：A=   &#

6、160;  Icos     1tB=      Icos（     1t-120°）C=      Icos（     1t-240°）1.基波磁势。设各相电流在电机气隙圆周方向产生的基波磁势为：式中：      基波磁势的最大

7、分量；                                  （安匝/每极）。其中：             

8、0;         每相绕组串联的匝数；p极对数；q每相每极槽数；      每个线圈串联的匝数；a绕组并联支路数；                           

9、0;基波绕组系数；                            基波短距系数；                   &#

10、160;      基波分布系数；对（2）式按三角公式进行分解：三相合成基波磁势                  为：                  =  

11、;                =           式中：                 。可见三相合成基波磁势是一个旋转磁势，即朝着+方向以角速度w1

12、旋转。2.三相的第二次谐波磁势及偶次谐波前面已叙，不存在偶次谐波磁势。3.三相的第三次谐波磁势：      式中：                                   

13、60;           三次谐波脉振磁势的最大值。三相合成的三次谐波磁势                 为：              从中可知，各相的三次谐波磁势在空间上是

14、同相，但三相电流在时间上互差120°电角度，致使三相三次谐波磁势互相抵消了。同理，三的倍数次谐波磁势都为零。4.三相的第五次谐波磁势      式中：                               

15、0;               五次谐波脉振磁势的最大值。三相合成的五次谐波磁势为：               =式中：              

16、0;                                                 

17、0;三相五次谐波磁势的幅值。5.三相的第七次谐波磁势：同理可推出三相合成的七次谐波磁势为：式中：                                          

18、                       三相七次谐波磁势的幅值。综合上述分析，在三相电机中，不含偶次谐波磁势，至于三次谐波及三的倍数次谐波磁势在三相绕组连接中互相抵消了。为了改善电机的性能，我们希望基波磁势占主要成份，即尽量减少各次谐波磁势（主要把五、七次谐波磁势大大削弱）。为此设计电动机的绕组，一般采用短距，分布绕组，只要设计合理，是能够大大削弱各次谐波磁势的

19、，甚至能消除某次谐波磁势。下面我们用画磁势向量图的办法来解释为什么采用合适的短距，分布线圈能削弱谐波磁势。首先分析分布绕组，图2（a）为三个分布线圈基波磁势向量图，它们在空间彼此相隔电角度，其合成磁势       等于集中线圈时的磁势乘上一个分布系数       。    比1稍小些，说明分布对基波磁势削弱得并不多，而对于三个分布线圈的V次谐波磁势向量，它们在空间彼此隔开V电角度，如图2（b），V比大得多，所以V次谐

20、波磁势三个向量合成磁势      比线圈集中时会小很多，体现在        比        要小得多，说明通过分布能削弱谐波磁势，而对基波磁势削弱很少。     下面分析线圈短距情况，就以图1表示的两个双层短距线圈为例。以短距线圈11和22产生的磁势，可以看成由12和12两个整距线圈产生的磁势，但这两个整距线圈在空间错开了一

21、个                电角度，将每个线圈产生的基波磁势用一个向量表示。如图3（a）中的       和       ，则两个基波磁势向理隔开一个            

22、     电角度，其合成磁势     显然比两个重合在一起的整距线圈产生的基波磁势要小，减小的程度用短距系数        来描写，这个值稍小于1，说明短距对基波磁势削弱得不多。对于谐波磁势，如图3（b）所示，      和      隔开了     

23、;                电角度，合成磁势       减小程度用         来描写，这个值有时会很小，说明短距对的谐波磁势削弱得很多，甚至可以完全消除某次谐波磁势，例如，为了消除V次谐波，只要将线圈节距y1缩短第V次谐波的一个极距，因