电机学-交流绕组.ppt

1、(1)交流绕组的基本概念和构成原理，(2)交流绕组的感应电动势的波形频率大小，(3)交流绕组电动势的时空概念，(1)电角概念，(2)交流绕组电动势的时空概念，难点内容：第4章交流绕组4.6单相绕组的电动势，4.7三相绕组的电动势，第4章交流绕组，4.3三相单层绕组，3，3 同步电动机和异步电动机的运行特性与励磁方式有很大差异，但由于电动机定子产生的电磁现象和机电能量转换原理基本相同，存在许多共性问题，可以统一研究。 本章研究了交流电机绕组电动势的问题。 这些问题对于分别研究异步电动机和同步电动机的运行性能具有重要意义。 4.1交流绕组的构成原则和分类，一、构成原则，(1)合成电动势和合成电动势

2、的波形接近正弦形，振幅大，(2)相对于三相绕组，各相的电动势和电动势对称，电阻、电抗必须平衡，(3)绕组的铜消耗小，用铜量小(4)绝对5、本章主要介绍三相整数槽绕组。 二、交流绕组分类、定子铁心、定子绕组、定子铁心和绕组、交流电动机的简单工作原理、同步发电机的原理构成图、导体感应电动势、大小波形频率三相对称性、导体交流绕组、4.2交流三相绕组、一、基本用语、二、三相单层交叉式绕组展开图、三、三相双重绕组、波形绕组、4.4交流空间坐标的建立和气隙磁密度的分布，二、导体中的电动势，三、线圈的电动势和音调系数，四、线圈组的电动势和分布系数，五以上，假定主极磁场在气隙内为正弦分布，但实际上，主极磁场并

3、非完全按正弦规则分布。 此时，对磁场波进行高次谐波分析，得到基波和一系列的高次谐波，对应的交流绕组中感应电动势除了基波以外还有一系列的高次谐波电动势。 在本节中，将研究基于非正弦磁场分布的高次谐波电动势及其衰减方法。4.5感应电动势中的谐波、55、一、谐波电动势、交流电动机中的气隙磁场分布一般呈平坦的顶波，可应用富氏级数分解为基波和一系列谐波的合成。 因为主极的磁场分布与磁极中心线对称，所以偶次谐波为零，所以磁场中仅存在奇次谐波(1，3，57 )，为了明确起见，在图中仅描绘了1，3，5，次谐波，次数越高振幅越小。 56、2、齿高次谐波电动势、高次谐波有次数的高次谐波，称为齿高次谐波，由该高次谐

4、波引起的电动势称为齿高次谐波电动势。 齿高次谐波的特征： 1、高次谐波次数与一对极下的齿数(槽数)之间有特定的关系。 2 .高次谐波的绕组系数与基波相等。 57、结论： 1、高次谐波绕组系数与基波绕组系数相等2 .除了齿高次谐波以外，分布系数及音调系数越高则越小。 齿高次谐波的绕组系数与基波的绕组系数相等，能够增强齿高次谐波电动势，其他的高次谐波，例如5、7次分布系数远小于基波，因此通过采用分布和短距离绕组能够减弱这些高次谐波。 一对极下的电角度，58，齿高次谐波强，因此电势波形出现明显的高次谐波波纹。齿谐波电动势比较强的原因主要是由于电子固定子上有齿和槽，沿着电子圆周的各点气隙的磁导不相等，

5、背隙小，磁导大，槽的气隙大。 如果不开槽，气隙中的主极磁场为接近正弦分布的曲线，例如右图的曲线1。 开沟后，在正弦曲线上重叠与定子齿数对应的附加周期性的磁导成分，气隙磁场的分布发生变化。 可知齿高次谐波绕组系数和基波绕组系数相等的其他高次谐波绕组系数小。 考虑到59、39、高次谐波时相电动势和线电动势的有效值，如果考虑高次谐波电动势，则相电动势的有效值为：线电动势： (星形法) (角接法)、60，在角接的三相系中，同相的三次高次谐波电动势成为闭合的三角形，完全降低到绕组阻抗Z3，因此在线端产生三次高次谐波但是，三次谐波环流引起的浮动损失，为了降低电动机效率，提高温度上升，一般采用星形连接。 6

6、1、4、高次谐波的危害，电动势中存在高次谐波会使电动势波形变差，产生很多不良影响： 1、电动机损耗增大，效率降低，温度上升增加。 2 .谐波导致的电磁场干扰相邻的通信线路。 3 .产生有害的附加扭矩，电机的运转性能变差。 高次谐波： 1，利用高次谐波励磁发电机。 2 .用谐波回波启动的感应电动机。62、5、减弱高次谐波电动势的方法，应尽量减弱电动势中的高次谐波成分，国标规定(GB755-81电动机基本技术要求)对于300kVA以上的同步发电机，使线电压波形的正弦波失真率不超过5%。 介绍分别减小正弦波畸变率、高次谐波电动势和齿高次谐波电动势的方法。 减少高次谐波电动势的方法可以通过减小KWV来

7、减弱。 63、可适当选择线圈的螺距，使某谐波的螺距系数接近或等于零，从而减弱或消除某谐波。 (1)选择短距离线圈，尽量接近全距离的短距离的话，上式表示为了去除v次高次谐波，选择比全距离短的短距离线圈即可。 消除64、5次高次谐波时，比全距离短，采用右图所示可完全消除5次高次谐波。 65、线圈节距变化时，基波和谐波节距系数如何变化，通常采用66、(2)分布绕组，q增加时，基波的分布系数不怎么减少，但谐波的分布系数显着减少。 因此，极每相槽数q越多，分布绕组抑制高次谐波电动势的效果越好。 但是，q增多时，需要增加电动机插槽数，提高电动机成本。 考虑q6，因为分布系数的下降不明显，所以一般选择6q2

8、、图4-20表示选择不同q值时的高次谐波分布系数的变化。 67、凸极电机，以上方法不能减弱谐波电动势。 68、2、降低齿高次谐波电动势的方法，对于齿高次谐波，由于其绕组系数与基波绕组系数相同，所以不能用短距离和分布的方法来减弱它。 目前，如果采用(1)滑道，由于同一导体内的各段在磁场中的位置互不相同，所以同一导体的各段的感应电动势不同，与直槽相比，导体中的感应电动势发生变化，通过理论分析，采用滑道虽然有效地减弱了齿谐波电动势，但基波和其他邻接的直导体间有微小的相位差(0)短的直导体数q，q=是导体整体倾斜的电弧度，可以仿照分布系数的导出方法，导出倾斜槽系数。如果基波的滑道系数是：70并且针对半导体的对角距离用c表示，则、谐波的滑道系数为、71、等，如果对角距离等于该子空间谐波的波长，则谐波电动势彼此抵消。 因此，为了消除齿高次谐波的电动势，如果采用斜槽，则能够大幅减弱齿高次谐波。 滑道主要用于中小型电机。 72、(2)在采用分数槽的多极同步发电机(如水轮发电机)中，多采用分数槽绕组来衰减齿谐波。 因为每极每相槽数q=分数，所以齿高次谐波的次数一般是分数或偶数，但是在主极磁极中仅包含奇数次高次谐波，也就是说不存在齿高次谐波磁场，也不存在齿高次谐波电动势。 (3)采用半闭口槽和磁楔，小型马达采用半闭口槽，中型马达采用磁楔，减少由槽开口引起的气隙磁导的变化