交流绕组中的感应电势.ppt

1、1,第11章 交流绕组中的感应电势,11.1 一个绕圈的感应电势,11.2 交流分布绕组的感应电势,11.3 高次谐波电势及其削弱方法,下一章,上一章,返回主页,2,11.1 一个线圈的感应电动势,交流绕组的感应电势：旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋转磁场: 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. 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，但在交流绕组中形成的电磁感应效果是一样的。 交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。,电气旋转磁场,机械旋转磁场,旋转

2、磁场,3,在交流电机中有一以ns转速旋转的旋转磁场，本节讨论旋转磁场在空间正弦分布时，交流绕组中感应电势的公式。,计算思路：,一根导体,一匝线圈,一个线圈,分两种情况，整距 线圈和短距线圈,Nc匝,多个,一个极绕组,分两种情况，集中 绕组和分布绕组。,一相绕组,根据串并联公式计算,4,一、导体的感应电势E1 1、感应电势的波形 下图为一台两极交流发电机，转子是直流励磁形成的主磁极（简称主极）定子上放有一根导体，当转子由原动机拖动以后，形成一旋转磁场。定子导体切割该旋转磁场感应电势。,5,设主极磁场在气隙内按正弦规律分布(实际主极磁场还含有大量谐波) B1：磁场幅值 ：离开原点的电角度 坐标取在

3、转子上，原点位于极间位置。 为方便分析，把主极视为不动，导体向转向相反的方向旋转，则导 体中的感应电动势是交流电动势。 设t=0时，导体位于极间、将要进入N极的位置，转子旋转的角频率 为（每秒电弧度）。 当时间为t时，转子转过，且= t。则导体感应电势为： 由上式可见导体中感应电势是 随时间正弦变化的交流电动势 。,6,2.正弦电势的频率f： 若p=1 ，电角度=机械角度 ，转子转一周感应电势交变一次，设转子每分钟转ns转（即每秒转ns/60转），于是导体中电势交变的频率应为： 若电机为p对极，则转子每旋转一周，导体中感应电势将交变p次，此时电势频率为 在我国工业用标准频率为50Hz，所以,当

4、,7,3. 导体电势有效值,8,二、整距线圈的感应电动势Ec1 则线圈的一根导体位于N极下最大磁密处时，另一根 导体恰好处于S极下的最大磁密处。所以两导体感应电势瞬时值总 是大小相等，方向相反，设线圈匝数Nc，则整距线圈的电势为,9,三、短距线圈的电动势，节距因数,一个短距线圈如果有Nc匝：,基波节距因数 pitch factor,10,kp1表示线圈采用短距后感应电势较整距时应打的折扣 可见采用短距线圈后对基波电动势的大小稍有影响，但当主 磁场中含有谐波时，它能有效地抑制谐波电动势（后述）， 所以一般交流绕组大多采用短距绕组。,当 时， 例如：,11,每极下每相有一个线圈组，线圈组由q个线圈

5、组成，且每个线圈互差电角度，由于每个线圈嵌放在不同的槽内，线圈的空间位置互不相同，这样就构成了分布绕组。(与此对应的是集中绕组),12,11.2 交流分布绕组的感应电动势,13,一个极相组由q个线圈串联组成， 每个线圈电动势有效值Ec1均相等， 相位相差角。,14,15,其中kq1：基波分布因数 q个线圈分布在不同槽内，使其合成电动势小于q个集中线圈的合成电动势qEc1，所以kd11 分布因数kd1可理解为各线圈分布排列后感应电势较集中排列时应打的折扣。 因此一个极相组的电动势Eq1为 qNc为q个线圈的总匝数；kw1为绕组的基波绕组因数，等于基波节距因数和基波分布因数乘积,即考虑了短距和分布

6、后整个绕组合成电势所打的折扣。,16,五、相电动势和线电动势 根据设计要求，将线圈组串联或并联起来得一相的绕组，只要将每相串联总匝数代入线圈组方程中便得一相绕组的电势。 设一相绕组串联总匝数为N,17,（1）单层绕组 每对极具有一个线圈组，p对极时每相有p个线圈组，即pq个线圈，若并联支路数为a，每个线圈为NC匝，则每条支路串联匝数为 （2）双层绕组 p对极有2p个线圈组，即2pq个线圈 求出相电势后，根据“星”或“角”的接法，可求出线电势,18,对星形连接：线电势 对角形连接：线电势 将式 与变压器中感应电势有效值的计算比较，公式在形式上相似，只是多了一个绕组因数kw1，如 kw1=1 两个公式完全一致，这也与实际相吻合，变压器绕组是整距集中的。,19,1.高次谐波电动势的计算,20,11.3 高次谐波及其削弱方法,相电动势：,线电动势：,连接：,连接：,交流发电机一般采用,21,2.高次谐波电动势的危害,使发电机的电动势波形变坏，影响供电质量； 使发电机附加损耗增加，效率降低，温升增高； 使感应电动机产生有害的附加转矩和损耗； 对附近的通讯线路产生电磁干扰； 可能引起输电线路的过电压。,22,3.高次谐波电动势的抑制,改善发电机设计方案，使磁极磁场沿电枢表面尽量呈正弦波规律分布； 发电机三相绕组采用连接； 采用短距绕组； 采用分布绕组。,23,短