chapter08交流绕组的感应电势-2016

1基波电势谐波电势及其削弱方法导体电势线圈电势与短距系数线圈组电势与分布系数相电势与绕组系数气隙磁场谐波分量谐波电动势削弱谐波电势方法第七节正弦磁场下交流绕组的感应电动势2

提示：旋转磁场是交流电机工作的基础，在交流电机理论中有2种旋转磁场：(1)机械旋转磁场通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。(2)电气旋转磁场三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间产生电气旋转磁场

两种旋转磁场尽管产生的机理不相同，但交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。3变压器电势？运动电势？同步电机异步电机4电气旋转磁场机械旋转磁场5交流同步电机的结构模型：同步电机的结构模型如图所示：转子上有成对磁极，定子上有三相对称交流绕组。原动机带动转子旋转，形成旋转磁场，该磁场在气隙空间可以取基波（正弦）进行研究。X6定子绕组的有效边被旋转磁场切割，并在其中产生感应电势。7支路电势相电势线圈组电势线圈电势导体电势8一一根导体的感应电势

（频率？有效值？）导体感应电势元件（线圈）感应电势元件组（线圈组）感应电势绕组感应相电势

1．单层绕组

2．双层绕组9N1S1an=0ea1N0vBmBxea1t018003600S1Bea1(t)=Bxlv

感应电势随时间变化的波形和磁感应强度在空间的分布波形一致。只考虑磁场基波时,感应电势为正弦波。一根导体的感应电势10N10vBmBxS1BN2S1ea1t018003600P=211感应电势的频率拖动转子旋转，导体a中有感应电动势e(正弦波形)可见，电机只有一对极时，当转子旋转了一周，导体中a的电势波形波动了一次。当极对数为P时，转子转一周，导体中的e波形波动P次。f=pn/60当转子转速为n(r/min)转时，电势e波形一秒钟波动：f=pn/60次12问：4极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz，转速应为多少？

13感应电势的大小——一根导体l：导体有效长度（位于磁场内）另：e的最大值：14

N

S

τaxl=y另：每极基波磁通:一根导体小结：绕组中均匀分布着许多导体，这些导体中的感应电势有效值/频率/波形均相同；但是他们的相位不相同。15二，线圈中的感应电势和短距系数1.整距线圈的电势线圈两个有效边，a’处于磁场中相反的位置，其感应电势相位差180电角度。一个整矩线圈的电势16整距y=，a与a’跨过1800电角度，a与a’的电势总是大小相等，方向相反，则：整距N1S1S2N2aa’34

NSaa'考虑匝数后:Et1=4.44NcfΦ1

172.短距线圈

线圈a’有效边在磁场中节距为y1,其感应电势相位差是电角度。N1S1S2N2aa’34短矩整矩

NSaa'18电角度:短距系数：短矩193.具有多匝线圈的感应电动势

设一线圈有Nc匝，则线圈电势Nc小结：短距系数小于1，故短距线圈感应电势有所损失；但短距可以削弱高次谐波。

20三线圈组的电势和分布系数电机采用分布绕组，每线圈组有q个线圈，线圈组电势即为q个线圈的电势之和。通常各线圈匝数相等，所以各线圈电势的幅值相等，由于各线圈空间位置依次相位差a电角度，各线圈电势的时间相位差也为a角度。属于同一相的q个线圈，构成一个线圈组。图中q=3

整个线圈组的感应电势由所有属于该组的导体电势相量相加。在该例中，该组的感应电势为3个线圈的感应电势相量相加。每个线圈的感应电势由两个圈边的感应电势相量相加而成。22q个线圈组成一个线圈组（图中q=3）,共有P（2P）个线圈组。线圈1，2，3中感应电势依滞后一个槽距角。

q个相量相加它们大小相等必将构成正多边形一部分。为它接一外接，且圆半径为R。R0Ec1Ec1Eq1qR23R0Ec1Ec1Eq1qR则如果集中绕组，定义：可以证明，分布系数小于1。24Nc：匝数；绕组系数：每极基波主磁通注意：当单层时：25四一相绕组电势的基波电动势和线电动势相绕组：

同一相的p个或者2p个线圈组连成一相绕组，串联与并联，电势相加原则。线圈组的电势：26a=1a=2单层绕组的相电势：单层绕组每相每对极q个线圈，组成一个线圈组，共p个线圈组。一相绕组总匝数pqNc

若p个线圈组全部并联则相电势=线圈组的电势

若p个线圈组全部串联则相电势=p倍线圈组电势

实际线圈组可并可串，一条并联支路上总串联匝数:N=pqNc/a

N1

S1

N2

S2123101112192021AX单层：一对极，一个线圈组；P对极，P个线圈组线圈组的电势:P个线圈组串联（即并联支路数a=1）:PEq1并联支路数a=2:PEq1/2并联支路数为a:PEq1/a28双层绕组的电势：双层绕组每极每相有q个线圈，构成1个线圈组，共2p个线圈组

这2p个线圈组可并可串，每条串联支路总匝数

N=2pqNc/a

一个极，一个线圈组；P对极，2P个线圈组线圈组的电势:2P个线圈组串联（即并联支路数a=1）:2PEq1并联支路数a=2:2PEq1/2并联支路数为a:2PEq1/a30设共有a条并联支路，则每条支路电势即为最后输出相电势双层：2P个线圈组，每条支路2P/a个绕组系数：kw1=ky1kq1

单层：P个线圈组，每条支路P/a个三相绕组的感应电势(与变压器绕组中的感应电势进行比较）每相每支路串联匝数每相每支路串联匝数31第八节在非正弦分布磁场下绕组的谐波电势及减小谐波电势的方法以三相凸极同步电机为例 磁场是由转子电流激励产生的

气隙磁通密度实际是一个平顶波，可分解出基波和各奇次谐波(由于对称性)

基波磁场和各次谐波磁场均随转子而旋转在定子绕组中不仅感应基波电势，还感应有各次谐波电势。一，谐波电动势32实际气隙中的B很难为完全正弦分布。将它按傅氏级数分解为一系列正弦基波及谐波0XBm118003600/3NS/5按照电角度理论，3600为一对磁极v次谐波旋转速度nv=n为基波频率0XBm118003600/3NS/534：v次谐波绕组系数；：每极下v次谐波磁通；其中：35二减少谐波电势的方法一谐波电势影响：(v=3,5,7……)很小，对每相总电动势的有效值影响不大，但它们的存在会使电势波形畸变二减小高次谐波的方法3次谐波（3及3的倍数）三相电机中各相三次谐波依次互差3*1200即各相完全相同36无论三相绕组作星形联结还是三角形联结，相电势中有三次谐波，线电势中均无三次谐波375，7次减小方法(11,13次太小，不加考虑)(1)设计时，使磁密尽量接近正弦波形(2)削弱5次削弱7次削弱v次一般取同时削弱5次及7次可以适当取短距及分布绕组来削弱谐波38电机中的磁（力线）路（径）磁力线垂直离开铁芯，垂直进入铁芯。39齿谐波电势和削弱谐波的方法齿谐波基波e=f(x，t)e齿谐波大小与一对极下的齿数有关40一齿谐波电势齿部对应的B要大于槽部，总体为正弦每经过一个齿就交变一次、电机转一周，当基波波动P周，它波动了Z/P周，故基频率为基波的Z/P倍齿谐波基波e=f(x，t)e41二削弱齿谐波的方法齿谐波的次数为：不能用分布绕组和短距绕组来削弱齿谐波。42方法：（1）闭口槽（2）q增大（3）斜槽（4）采用分数槽绕组不为整数43本节小结：正弦分布的以转速n旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应出三相对称交流电势。（如何做到的？）感应电势的波形同磁场波形，为正弦波（理想状态）感应电势的频率为f=(pn/60)Hz相电势的大小为E=4.44fWΦ1kw1

绕组系数:kw1=ky1kq1

kq=Eq/(qEy)=sin(qα/2)/(qsinα/2)

ky=cosβ/244P110：例题7-2（1）导体电势：（2）线圈电势：极距：短距系数：线圈电势：（3）线圈组电势：每极每相槽数：45槽距角