电机学第四章交流电机绕组的基本理论第二讲

电机学自动化学院电气工程系罗玲324房间88431336(O)uoling@2016.10上讲内容-交流绕组

基本要求三相单层绕组三相双层绕组

上讲概念电角度槽距角、槽距电角槽电动势星形图相带极相组

第2讲交流绕组电动势1正弦分布磁场下的绕组电动势

电动势的有效值和频率短距系数，分布系数，绕组系数2非正弦分布磁场下绕组电动势中的高次谐波

谐波电动势的有效值和频率削弱谐波电动势的方法1正弦分布磁场下的绕组电动势

导体单匝整距线圈单匝短距线圈多匝线圈线圈组相绕组1.1导体感应电动势

p对极的正弦分布磁场以转速n1切割导体时，在导体中感应电动势为正弦波。1.1导体感应电动势幅值

角频率1.1导体感应电动势-频率一对磁极转过导体后，导体中的感应电动势交变一周。转子上p对磁极，转子转一圈，导体中的感应电动势交变p周。1.1导体感应电动势-频率每秒钟转子相对于导体转过的转数转子上p对磁极，每秒钟导体感应电动势交变的次数？感应电动势的频率f1转子上p对磁极，转子相对于导体转一转，导体中的感应电动势交变p周。转子转速，转/每分钟1.1导体感应电动势-有效值幅值？

1.1导体感应电动势-有效值eωt导体中感应电动势有效值

1.1导体感应电动势-有效值电动势有效值线速度v(m/s)1.1导体感应电动势-有效值每极磁通量基波气隙磁通密度的平均值一个极下的气隙面积1.1导体感应电动势-有效值感应电动势的频率1.1导体感应电动势-有效值每极磁通量频率1.2线圈感应电动势

1单匝整距线圈感应电动势用端接线将相距一个极距的两根导体C1、C2联接成一个线匝(即匝数为1的线圈)，其节距为π。1.2.1单匝整距线圈感应电动势导体C1、C2感应电动势正方向1.2.1单匝整距线圈感应电动势导体C1、C2相距π电角度，感应电动势方向相反。1.2.1单匝整距线圈感应电动势单匝整距线圈感应电动势1.2.1单匝整距线圈感应电动势单匝整距线圈感应电动势有效值1.2.2单匝短距线圈感应电动势单匝短距线圈两根导体的节距为1.2.2单匝短距线圈感应电动势两根导体相距的电角度为1.2.2单匝短距线圈感应电动势单匝短距线圈感应电动势1.2.2单匝短距线圈感应电动势单匝短距线圈感应电动势有效值单匝整距线圈感应电动势有效值1.2.2单匝短距线圈感应电动势单匝短距线圈感应电动势有效值短距系数1.2.2单匝短距线圈感应电动势短距系数

整距线圈

ky1=1短距线圈

ky1<1

1.2.2单匝短距线圈感应电动势单匝短距线圈感应电动势有效值1.2.3多匝线圈感应电动势Nc匝线圈是由Nc个单匝线圈串联构成Nc线圈的感应电动势是单匝线圈感应电动势的Nc倍单匝线圈感应电动势的有效值多匝线圈感应电动势的有效值1.2.4线圈组感应电动势一个线圈组由q个相邻线圈串联构成相邻线圈相距槽距电角度α1q个线圈的感应电动势相位彼此线圈相差槽距电角度α11.2.4线圈组感应电动势线圈组的电动势等于q个线圈电动势之和线圈组的电动势有效值？1.2.4线圈组感应电动势每个线圈组的电动势有效值为分布系数1.2.4线圈组感应电动势每个线圈组的电动势有效值为绕组系数1.2.4线圈组感应电动势每个线圈组的电动势有效值为1.2.5相绕组感应电动势每相所有的线圈组根据并联支路数的要求串、并联构成相绕组相绕组电动势等于？相绕组电动势等于支路电动势1.2.5相绕组感应电动势双层绕组每相有2p个线圈组并联支路数a双层绕组每条支路由2p/a个线圈组串联构成1.2.5相绕组感应电动势单层绕组每条支路由p/a个线圈组串联构成1.2.5相绕组感应电动势串联的每个线圈组的电动势同大小同相位。将每条支路的线圈组电动势直接相加，即得相绕组感应电动势。1.2.5相绕组感应电动势单层绕组1.2.5相绕组感应电动势双层绕组1.2.5相绕组感应电动势N为每相每条支路串联匝数

每相绕组串联匝数2非正弦分布磁场下绕组

电动势中的高次谐波

实际电机中，由于磁极的励磁磁动势在气隙中产生的磁场并非是正弦波，在定子绕组内感应的电动势也并非正弦波，除了基波外还存在一系列谐波。2非正弦分布磁场下绕组

电动势中的高次谐波

空间非正弦分布磁场的分解利用傅里叶级数可将其分解为空间基波和一系列谐波根据磁场波形的对称性，谐波次数v＝1，3，5，7，…ν次谐波的性质极对数极距转速2.1感应电动势中的高次谐波

谐波磁场在定子绕组中感应的高次谐波电动势频率2.1感应电动势中的高次谐波

仿照上节相电动势的公式，可得v次谐波相电动势有效值为第v次谐波每极磁通量第v次谐波绕组系数2.1感应电动势中的高次谐波

和分别为v次谐波绕组短距系数和分布系数2.1感应电动势中的高次谐波根据各次谐波电动势的有效值，可以求得相电动势的有效值2.2削弱谐波电动势的方法

高次谐波电动势的存在，使发电机的电动势波形变坏，使发电机本身的杂散损耗增大，温升增高，串入电网的谐波电流还会干扰通信，因此要尽可能地削弱谐波电动势，以使发电机发出的电动势接近正弦波。2.2削弱谐波电动势的方法

1．使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波

2.2削弱谐波电动势的方法2．采用对称的三相绕组

对称三相绕组各相电动势中的3次谐波在相位上彼此相差360°，即它们同相位同大小。2.2削弱谐波电动势的方法2．采用对称的三相绕组

星形接法，线电动势3次谐波被抵消，同理也不存在3的倍数的奇次谐波。2.2削弱谐波电动势的方法2．采用对称的三相绕组

三角形接法，则三相绕组中3次谐波电动势在闭合的三角形回路中产生环流，3次谐波电动势全部消耗在三角形回路内由环流产生的阻抗压降，线电压中也基本没有3及3的倍数次谐波电压。2.2削弱谐波电动势的方法

2．采用对称的三相绕组

三角形接法，三角形回路中的3次谐波环流在回路中会引起附加损耗，故发电机多采用星形接法。2.2削弱谐波电动势的方法3采用短距绕组适当地选择线圈节距，可使某一次谐波的短距系数为零或很小，达到消除或削弱该次谐波的目的。2.2削弱谐波电动势的方法3采用短距绕组若要消除第v次谐波电动势，即要使

则只要选取

2.2削弱谐波电动势的方法3采用短距绕组若要消除第5次谐波电动势，即要使

2.2削弱谐波电动势的方法4．采用分布绕组

当每极每相槽数q越大时，谐波电动势的分布系数的总趋势变小，从而抑制谐波电动势的效果越好。2.2削弱谐波电动势的方法4．采用分布绕组

但当q太大时，电机成本增高，且q＞6时，高次谐波分布系数下降已不大显著，因此一般交流电机选择