交流繞組詳解ppt課件

.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,交流繞組的定義,感應(yīng)交流電的繞組叫交流繞組同步電機電樞繞組和異步電機定子、轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)相同，因此統(tǒng)稱為“交流電機繞組”，簡稱為交流繞組。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,對交流繞組的要求,1）良好的導電性能；2）一定導體數(shù)下，獲得較大的基波電動勢和基波磁動勢；3）在三相繞組中，對基波而言，三相電動勢必須對稱，即三相的幅值相等而相位互差120度電角度，并且三相的阻抗也要求相等；4）電動勢和磁動勢波形力求接近正弦波，為此要求電動勢和磁動勢中的諧波分量盡量??；5）用銅量少，絕緣性能和機械強度可靠，散熱條件好；6）制造工藝簡單，檢修方便。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,實用的交流繞組是分布地嵌在定子槽內(nèi)的許多線圈組成，一個線圈有Nc匝，每匝有兩根導體,線圈的直線部分放在槽里，因它切割氣隙磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故稱有效邊，露在槽外的前后端連接線，稱為端部，它不切割氣隙磁場，僅起連接有效邊的作用，如圖8一l所示。,圖8-1線圈,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,1）電角度因磁場每轉(zhuǎn)過一對磁極時，導體的基波電動勢變化一個周期，在電路理論中，定義一個期為360度時間電角度或2電弧度，所以把一對極所張的空間角度稱為360度空間電角度或空間電弧度，若電機有P對極，則整個定子內(nèi)圓有p360電角度，而在幾何學中把一個圓周的空間角度稱為360度機械角度，所以電角度el和機械角度mac的關(guān)系應(yīng)為,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,2）每極每相槽數(shù)q三相電機中，為了保持電氣上的對稱，每相繞組所占的槽數(shù)應(yīng)該相等，并且均勻分布，因此，要形成2p個極的電機，應(yīng)將定子總槽數(shù)Z分為2p個等分，每極下的槽數(shù)為z2p，每極下的槽數(shù)再按m相分，(一般m=3)，所以每極每相槽數(shù)為,集中繞組：q=1分布繞組：q1,整數(shù)槽繞組：q整數(shù)分數(shù)槽繞組：q分數(shù),.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,3）槽間角1相鄰兩槽相隔的空間電角度稱為槽間角，用1表示。當總槽數(shù)為Z，極對數(shù)為p時，槽間角為,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,4）相帶每極下一相繞組所占的寬度稱為相帶，相帶用電角度表示。由于每極每相所占的槽數(shù)為q，而槽問角為1，對于三相繞組，一個相帶所占的電角度為,稱為60度相帶繞組。,(a),(b),圖8-260度相帶的劃分,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,一對極下有六個相帶，為了獲得三相對稱電動勢，各繞組在空間相隔120度電角度，因此六個相帶可依次命名為A、Z、B、X、C、Y，圖8-2(a)為一對極電機的相帶排列情況。圖(b)為兩對極電機的情況。圖中A與X，B與Y，C與Z相帶的導體,處于不同極性的磁極下,相隔180度電角度，故電動勢方向相反。,(a),(b),圖8-260度相帶的劃分,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,關(guān)于交流繞組的基本概念,5）極距沿電樞表面相鄰兩個磁極軸線之間的距離稱為極距，極距有三種表示法：1）用電樞圓周長表示，單位為米或厘米；2）用電樞槽數(shù)表示，單位為槽/極；3）用空間電角度表示；,圖8-3線圈的節(jié)距,.,交流電機的繞組和電動勢,8-1交流繞組的基本概念,圖8-3線圈的節(jié)距,6）節(jié)距y一個線圈兩有效邊之間的距離稱為節(jié)距，一般用槽數(shù)表示。如圖8-3所示線圈，若它的一個邊放在第1槽，另一個邊放在第10個槽，則節(jié)距y9，為了使線圈電動勢最大或接近最大，線圈的節(jié)距應(yīng)等于或近于極距。整距繞組：y短距繞組：y，端接較長，較少采用。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,單層繞組的特點,單層繞組的每個槽內(nèi)只有一個線圈邊，因此，每一線圈需占用兩個槽，整個繞組的線圈數(shù)等于總槽效的一半。由于每槽內(nèi)僅放置一個線圈邊，不需要層間絕緣，這就提高了槽的利用率，同時也沒有層聞絕緣擊穿的問題，增加了電機工作的可靠性，此外單層繞組嵌線也比較方便，但由于節(jié)距受到一定的限制，不能利用它來改善電動勢和磁動勢波形，因此單層繞組一般用在lOkW以下的異步電動機中。,.,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,三相繞組是由三個單相繞組組成的，為了使三相繞組感應(yīng)的電動勢幅值相等，相位互差120度電角度，要求三個相繞組的匝數(shù)必須相等，而且每相繞組的軸線應(yīng)彼此互差120度空間電角度，例如一臺p=1的電機，電樞槽數(shù)Z=6，則每極每相槽數(shù)q=Z/2pm=6/231(集中繞組)，取節(jié)距y=Z/2p=3(整距),若連成單層繞組，其繞組排列如圖所示。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,(b),圖8-4三相單層集中整距繞組,為了表示各線圈的位置和連接，通常采用所謂繞組展開圖，它是把定子沿軸向剖開，然后把它展開，每一槽用一直線表示，槽上編以號碼，按照節(jié)距連成線圈，如圖84(b)所示，這就是最簡單的三相單層集中整距繞組展開圖。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,(b),圖8-4三相單層集中整距繞組,按照需要，三相繞組可以連成星形或三角形，圖8-4(b)為星形聯(lián)結(jié)；若接成三角形，則按AZ、BX、CY或AY、BZ、CX連接然后由A、B、C引出。,.,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,(a),圖8-5三相單層集中整距繞組,槽電勢星形圖：連成的繞組能否得到三相對稱電動勢呢？可以作三相繞組電動勢相量的方法來說明。因槽間角電角度，若規(guī)定導體電動勢穿進紙面為正，則圖8-4(a)所示瞬間1槽導體電動勢為正的最大，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角后，2槽導體電動勢才最大，因此2槽導體電動勢落后于l槽導體電動勢60度電角度，這樣依次作出相差電角度的所有槽導體基波電動勢相量，所得的相量圖稱為槽電動勢星形圖。,.,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,槽電勢星形圖：1槽導體與4槽導體串聯(lián)組成的整距線圈構(gòu)成A相繞組，由于1槽導體與4槽導體處于不同的極性下，因此A相電動勢應(yīng)為1槽導體電動勢與4槽導體電動勢的相量差。同理，B相電動勢應(yīng)為3槽導體電動勢與6槽導體電動勢的相量差，C相電動勢應(yīng)為5槽導體電動勢與2槽導體電動勢的相量差，如圖所示，由圖可知三相繞組的基波電動勢為三相對稱電動勢。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,三相單層集中整距繞組,(b),圖8-5三相單層集中整距繞組,集中整距繞組的優(yōu)缺點：簡單，但感應(yīng)的電動勢波形不好，而且由于繞組集中，運行時發(fā)熱集中，散熱不良，再加上電樞表面空間利用率低，所以一般采用分布繞組。,.,8-2三相單層繞組,三相單層分布繞組,以例說明繞組槽電動勢星形圖及展開圖的作法：例81，一交流電機定子槽數(shù)Z=24，極數(shù)2p=4,繪制三相單層分布繞組的電動勢星形圖及繞組展開圖。,.,8-2三相單層繞組,1.作槽電勢星形圖,規(guī)定電動勢穿進紙面為正，則在圖所示位置，1槽導體電動勢為正的最大，依次作出其它槽導體的電動勢相量，如圖所示,由于是兩對極，電動勢星形重復兩圈,一般地說,p對極電機，電動勢星形重復p圈。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,2.分相,所謂分相，就是按每極每相槽數(shù)q，把各槽電動勢相量所屬的槽號具體分配到各個相，分相的原則是應(yīng)使每相電動勢最大，且三相電動勢對稱。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,2.分相,以A相為例，由于q=2，故每個極下A相有2槽，整個電機A相共有8槽，若在第一個S極下取1、2槽作為A相帶，為使合成電動勢最大，應(yīng)將第一個N極下的7、8槽也劃歸A相，作為X相帶。因為7、8槽與l、2槽相隔一個極距，它們可分別構(gòu)成整距線圈，第二對極下13、14槽為A相帶，19、20槽則為X相帶。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,三相單層分布繞組,1）畫出槽展開圖。即以24根等距直線表示24槽，并在旁邊標以槽號。2）根據(jù)槽電動勢星形圖，把每對極下的槽分成A、Z、B、X、C、Y六個相帶，每個相帶有q(2)個槽。3）把槽中導體連成線圈。單層繞組只能將不同極性下同一相的槽導體組成線圈，如A相只能把A相帶與X相帶的槽內(nèi)導體連成線圈，在連接時，導體間連接的先后次序?qū)铣呻妱觿莶o影響，因此連接方法有好幾種。,3.繪制繞組展開圖,.,8-2三相單層繞組,單層疊繞組：圖87中，A相帶中的l槽和2槽導體分別與X相帶的7槽和8槽導體組成兩個整距線圈，它們串聯(lián)后形成一個線圈組(也稱極相組)。一般說，這種連接，一個線圈組由q個線圈組成，一對極每相有一個線圈組，p對極電機一相有p個線圈組，由于一個線圈組的q個線圈端部相疊，故稱單層疊繞組。這種連接的端接長，費銅線。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,圖8-8三相單層鏈式繞組展開圖（A相）,鏈式繞組：圖88中線圈的節(jié)距y5，即節(jié)距為l一6，端接較短，可節(jié)省銅線，常用于4極、6極及部分8極的小型電機，由于各線圈的捧列形如長鏈，故稱鏈式繞組。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,圖8-9三相單層同心式繞組展開圖（A相）,鏈式繞組：圖89中兩個線圈的節(jié)距不相等，它的特點是同一相線圈端部不交疊，布置和嵌線方便，常用于小型兩極異步電機，由于是一個線圈套著一個線圈，同一組的幾個線圈是“同心”的，故稱同心式繞組。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,交叉式繞組：當q=偶數(shù)，可把每個相帶的槽分成兩半，連成鏈式繞組。如果q為奇數(shù)則每個相帶的槽不能均分，出現(xiàn)一邊多，一邊少的情況，例如Z=36，2p=4，m=3每極每相槽數(shù)q=3，電機的各相槽號可由表8一2確定。,把210相連，311相連組成兩個節(jié)距為8的“大圈”，1219相連，組成一個節(jié)距為7的“小圈”，每對極下依次按“二大一小”交叉排列，如圖810所示，這種繞組稱為單層交叉式繞組。交叉式繞組一相相鄰的大圈與小圈之間應(yīng)反向串聯(lián)，以保證線圈組串聯(lián)后電動勢相加。,相帶,槽號,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,交叉式繞組：,圖8-10三相單層交叉式繞組展開圖（A相）,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,討論：鏈式、同心式和交叉式繞組，雖然線圈節(jié)距不等于整距，但由于各種連接形式只改變了同一相中各線圈邊電動勢相加的先后次序，所以它不影響相電動勢的大小，仍算整距繞組。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-2三相單層繞組,連接的原則是應(yīng)使串聯(lián)的線圈組電動勢相加，而且各條支路的電動勢應(yīng)相等。一相的各線圈組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，或一半線圈組串聯(lián)后再并聯(lián)。圖87、圖88和圖89均為串聯(lián)，支路數(shù)a=1，為使線圈組的電動勢相加，圖87和圖89為順向串聯(lián)，即按“尾接頭”連線，而圖88為反向串聯(lián)，即按“尾接尾”或“頭接頭”接線。同一繞組，如用串聯(lián)，則每相感應(yīng)電動勢可較大，允許通過的相電流??；如用并聯(lián)，每相感應(yīng)電動勢減小，允許通過的相電流則增大。圖88和圖89只畫出了A相繞組，B、C相繞組可用和以A相同樣的方法畫出來。,4.根據(jù)電壓和電流的要求把一相的各個線圈組連成一相繞組,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層繞組,雙層繞組的每個槽內(nèi)有上、下兩個線圈邊，線圈的一條邊放在某一槽的上層，另一條邊則放在相隔y槽的下層，如圖8ll所示，對于雙層繞組，整個電機的線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。,圖8-11雙層繞組,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,1）可以選擇有利的節(jié)距，并可同時采用分布的辦法來改善電動勢和磁動勢波形。2）所有線圈具有同樣的尺寸，便于制造。3）可以組成較多的并聯(lián)支路。4）端部形狀排列整齊，有利于散熱和增強機械強度。所以現(xiàn)代10kW以上的三相交流電機，其定子繞組均采用雙層繞組。,圖8-11雙層繞組,雙層繞組的優(yōu)點,雙層繞組的分類,三相雙層繞組有疊繞組和波繞組兩種。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層疊繞組,首先進行計算：,例8-2某交流電機定子繞組的Z24，p=4，m=3，采用短距，且y=5，（節(jié)距為16），試作出線圈電動勢的星形圖及繞組展開圖。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,1.繪制線圈電動勢相量圖對于雙層繞組，其線圈數(shù)等于槽數(shù)，由于每個線圈兩個邊放在相距節(jié)距y的兩個槽內(nèi)，所以線圈電動勢就是槽電動勢星形圖中相距y槽的兩個相量的合成，所得線圈,電動勢相量圖仍為相差電角度的星形圖，僅僅是相量長短不同以及因選擇的節(jié)距不同相量圖移動了一個不同的角度，由于本例與例81有相同的槽數(shù)和極數(shù)，所以圖86(b)的槽電動勢星形圖也可看作線圈電動勢星形圖，只是每一相量的編號是該線圈上層邊所在槽的號碼。例如相量1是其上層邊嵌于槽1的線圈的電動勢相量。,(b),圖8-6槽導體分布和槽電勢星形圖,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,2.分相按照q=2，把電動勢星形圖分成A、Z、B、X、C、Y六個相帶。由圖可知，1、2、7、8、13、14、19、20槽的上層邊屬于A相。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,3.畫繞組展開圖,1）把電樞展開，每槽以一實線表示線圈的上層邊，一虛線表示線圈的下層邊，并在實線旁標以槽號，然后把槽按極數(shù)等分成4份，如圖812(a)所示。2）按電動勢星形圖把每對極下的槽分成A、Z、B、X、C、Y六個相帶。注意這些相帶只表示該相線圈上層邊所在的槽。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,3.畫繞組展開圖,3）根據(jù)線圈的節(jié)距y5(節(jié)距為16)，把上、下層連成線圈。例如A相帶第1槽的上層邊和第6槽的下層邊構(gòu)成一個線圈，第2槽上層邊與第7槽下層邊構(gòu)成一個線圈，這兩個線圈串聯(lián)形成一個線圈組。同樣可作出以相其它相帶的線圈組，一相共有2p個線圈組，本例中一相有4個線圈組。同理可作出B、C相的線圈組(圖中未畫出)。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,3.畫繞組展開圖,4）根據(jù)電壓和電流的要求，把一相的線圈組串聯(lián)或并聯(lián)組成一相繞組。為了使線圈組的電動勢相加，一相兩相鄰線圈組之間應(yīng)反向串聯(lián)，即采用“尾接尾，頭接頭的連接規(guī)律。圖8-12(a)為串聯(lián)連接支路數(shù)a=l。圖812(b)為一半線圈組串聯(lián)后再并聯(lián)的連接示意圖，其支路a=2。對于雙層疊繞組，最大并聯(lián)支路數(shù)等于線圈組數(shù)，而一相的線圈組數(shù)等于極數(shù)，所以最大可能的并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層疊繞組,圖8-12三相雙層繞組展開圖（a=1）,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層疊繞組,圖8-12三相雙層繞組展開圖（a=2）,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層波繞組,對多極、支路導線截面較大的交流電機，為節(jié)約極間連線用銅，常采用波繞組。波繞組的連接特點是把所有同一極性下(如N1、N2)屬于同一相的線圈按照一定的次序串聯(lián)組成一組；再把所有另一極性下(如S1、S2)屬于同一相的線圈按照一定的次序串聯(lián)組成另一組，最后把這兩大組線圈根據(jù)需要接成串聯(lián)或并聯(lián)，構(gòu)成一相繞組。由于相連線圈形似波浪，故稱為波繞組。,如前述例82，連成a=1的波繞組，整個A相繞組的連接次序如圖814所示，繞組展開圖如圖815所示。,圖8-14波繞組A相各線圈連接次序,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層波繞組,圖8-15三相雙層波繞組展開圖,.,交流電機的繞組和電動勢,8-3三相雙層繞組,雙層波繞組,說明：1）在整數(shù)槽波繞組中，無論多少極數(shù)，每相每條支路只需一根組間連線。并聯(lián)支路最多只有2條。2）波繞組中采用短距，可以改善電動勢和磁動勢波形，但不能節(jié)約端部用銅。因為合成節(jié)距總是差不多等于一對極距不變，線圈節(jié)距縮短，雖使一邊端部連線縮短，但另一邊卻加長了，故用銅量基本不變。3）由于波繞組的組間連接線少，綁扎固定比較簡單，同時使重量分布易于平衡，故波繞組多用于大、中型水輪發(fā)電機定子繞組和繞線轉(zhuǎn)子異步電機的轉(zhuǎn)子繞組中。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,一、導體電動勢,交流繞組的感應(yīng)電動勢由三個基本要素所決定:（1）電動勢的頻率（2）電動勢的波形（3）電動勢的大小。,圖8-16（a）同步發(fā)電機模型,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,1.感應(yīng)電動勢的頻率,圖是一臺兩極凸極同步發(fā)電機模型。假設(shè)拖動磁極以恒定轉(zhuǎn)速n相對于定子旋轉(zhuǎn)，則定子導體切割主磁通而感應(yīng)電動勢，因N極磁通和S極磁通在導體中感應(yīng)的電動勢方向相反，因此每當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一對磁極時，定子導體感應(yīng)電動勢交變一次.,圖8-16（a）同步發(fā)電機模型,若電機為p對極，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，導體感應(yīng)電動勢即交變p次，轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，所以導體電動勢每分鐘交變pn次，每秒鐘交變pn/60次，這就是頻率，即,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,根據(jù)電磁感應(yīng)定律，定子導體a中感應(yīng)電勢的瞬時值為：,式中：Bx為導體所在處氣隙空間的徑向磁通密度；l為導體在磁場中的有效長度；v為導體相對于磁場的線速度。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,在已經(jīng)制成的電機中，導體有效長度l及線速度v為定值，所以導體的感應(yīng)電動勢正比于氣隙磁密，因而氣隙磁密在空間的分布波形便決定了導體感應(yīng)電動勢隨時間變化的波形。,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,為了作出氣隙磁密分布曲線，可把電機沿軸向剖開，并展開成一直線,把縱坐標取在磁極中心線上，表示氣隙磁密；橫坐標放在轉(zhuǎn)子表面，表示極面各點距坐標原點的距離，以電角度量度，整個坐標系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,由于在一個磁極范圍內(nèi)勵磁磁動勢大小不變，在不考慮定子齒槽影響的情況下，主磁極表面與定子鐵心氣隙較小，因而磁阻較小，氣隙磁密較大；相鄰兩主磁極之間氣隙較大，磁阻也大，因而氣隙磁密就小。氣隙磁密的分布如圖816(b)所示，圖中是按氣隙磁通由定子指向轉(zhuǎn)子為正，即轉(zhuǎn)子S極的磁密為正，N極的為負。,圖8-16（b）氣隙磁密分布,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,經(jīng)過t秒后，導體所在處的磁密為：,所以，導體的感應(yīng)電動勢為：,式中：E1m、E3m、E5mEm分別代表導體的基波和3、5、次諧波電動勢的幅值。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,一、導體電動勢,2.感應(yīng)電動勢的波形和諧波分析,圖代表了只考慮基波和三次諧波的導體電動勢隨時間變化的波形。,因次諧波磁場的極對數(shù)pp，且隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速均為n，次諧波電動勢頻率為：,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,3.導體感應(yīng)電動勢的大小,由式（812）可知導體基波電動勢的最大值為,為基波每極磁通量，單位為Wb。,同理，次諧波電動勢的有效值為,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),1.整距線匝和線圈電動勢,.,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),1.整距線匝和線圈電動勢,在整距情況下，線匝的一根導體若處于S極下，則另一根導體正好處于N極下，此時兩導體感應(yīng)電動勢的瞬時值大小相等，方向相反。如果規(guī)定導體電動勢方向如圖中自下而上為正，則由于兩導體在空問相差一個極距，即相當于基波磁場的180度電角度。所以導體電動勢與在時間上也差180度電角度，如圖816(b)所示。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),1.整距線匝和線圈電動勢,因與反相位，線匝電動勢有效值為：,若線圈匝數(shù)為Nc，則整距線圈基波電動勢為,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),1.整距線匝和線圈電動勢,次諧波電動勢與間的相位差為電角度，由于為奇數(shù)，因此電動勢相位差仍為反相位，次諧波電動勢有效值為,結(jié)論：無論基波和諧波整距線匝電動勢有效值都是一根導體電動勢的兩倍，且線匝電動勢波形與單根導體電動勢波形相同。整距線圈電動勢是整距線匝電動勢的Nc倍，其波形不變。,.,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),2.短距線匝和線圈電動勢,短距線匝兩導體間的節(jié)距y小于極距，即y，如圖819(a)所示，此時兩導體在空間位置相差小于180度電角度，即電角度。,圖8-19(a)短距線匝的電動勢,.,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),2.短距線匝和線圈電動勢,圖8-19(a)短距線匝的電動勢,由于導體中感應(yīng)電動勢有效值的大小與導體所處磁場位置無關(guān)，仍可按式(814)、(815)計算，但兩導體電動勢間的相位與它們所處磁場位置有關(guān)，根據(jù)整距線匝電動勢分析可知，兩根導體基波電動勢在時間相位上相差的電角度應(yīng)等于它們在空間位置相差的電角度。所以在圖示轉(zhuǎn)向下，應(yīng)超前于以電角度。,.,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),2.短距線匝和線圈電動勢,其短距線匝基波電動勢,繞組的基波節(jié)距因數(shù)。,討論：采用短距后，線匝電動勢減小到整距時的倍。,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),2.短距線匝和線圈電動勢,Nc匝的短距線圈基波電動勢為：,對次諧波而言，短距線匝兩導體間相隔的電角度為,次諧波的節(jié)距因數(shù)。,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,二、線圈電動勢與節(jié)距因數(shù),2.短距線匝和線圈電動勢,討論：1）短距后基波電動勢減小得不多，而諧波電動勢則有較大得削弱，故適當采用短距可以改善繞組電動勢的波形。2）只要使節(jié)距因數(shù)，可以消除某一次諧波電動勢。3）如果要消除次諧波電動勢，只要使線圈節(jié)距縮短次諧波磁場的一個極距，即4）為了消除五次和七次諧波電動勢，通常選用,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),線圈組：每個極(雙層繞組)或每對極(單層繞組)下每相有q個線圈串聯(lián)，組成一個線圈組。線圈組的電動勢等于q個串聯(lián)線圈電動勢的相量和。,例：一三相四極36槽的繞組，每極每相槽數(shù)q=3，槽間角電角度。,圖8-21線圈組的電動勢,.,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),由于每個線圈的匝數(shù)及節(jié)距都一樣，所以每個線圈感應(yīng)電動勢大小皆相等，只是由于在空間所處的位置不同，各線圈電動勢間有相位差，顯然，這一相位差就等于相應(yīng)槽在空間相隔的電角度，由于基波磁場相鄰槽間角為1電角度，所以相鄰線圈基波電動勢相位亦相差1電角度，其相量圖如圖82l（b）所示。,圖8-21線圈組的電動勢,.,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),.,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),而,所以,稱為繞組的基波分布因數(shù)。它表示q個分布線圈合成電動勢與q個線圈集中在一個槽中時合成電動勢的比值。其值恒小于1。,.,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),綜上所述：線圈組的基波電動勢為,基波繞組因數(shù)。它表示短距、分布繞組的基波電動勢與該繞組為整距、集中繞組時的基波電動勢的比值。,.,三、線圈組電動勢與分布因數(shù),綜上所述：線圈組的基波電動勢為,同理：對次諧波，相鄰兩槽在空間相差電角度，故線圈組各線圈的諧波電動勢相位依次相差電角度。線圈組的次諧波電動勢有效值為,繞組的次諧波分布因數(shù)繞組的次諧波繞組因數(shù)。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,線圈組電動勢與分布因數(shù),討論：采用分布繞組也能削弱電動勢中的高次諧波以改善繞組電動勢波形。其原因主要是由于線圈分布后其電動勢的合成為相量相加，合成電動勢要減小，由于基波和諧波各電動勢相差的相位角不同，因之對合成電動勢削弱的程度也不同，基波電動勢削弱得少，而諧波電動勢削弱得多。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,繞組的相電動勢：各相的若干線圈組按串聯(lián)或并聯(lián)組成一定數(shù)目的支路，相繞組電動勢的大小則決定于一條支路電動勢的大小，而支路電動勢決定于該支路所串聯(lián)的線圈組電動勢的和，由于支路內(nèi)各線圈組的電動勢同大小、同相位，所以繞組的相電動勢實際上等于一條支路的線圈組效乘以一個線圈組的電動勢。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,對雙層繞組：一相有2p個線圈組，若連成a條支路則每條支路的線圈組數(shù)為2p/a，因此一相的基波電動勢為,式中：為雙層繞組一相的串聯(lián)匝數(shù)（即一條支路的匝數(shù)）。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,對單層繞組：一相有p個線圈組，若連成a條支路則每條支路的線圈組數(shù)為p/a，因此一相的基波電動勢為,式中：為單層繞組一相的串聯(lián)匝數(shù)（即一條支路的匝數(shù)）。,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,同理，一相繞組的諧波電動勢有效值為,考慮高次諧波電動勢后，相電動勢有效值為：,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,討論：1）高次諧波電動勢對相電動勢的數(shù)值影響較小，但對電動勢波形影響較大。2）當連接成星形時，線電動勢中的三次諧波電動勢抵消了，例如，三的倍數(shù)的各奇次諧波電動勢也不可能出現(xiàn)在線電動勢中。其余各奇次諧波的線電動勢為相應(yīng)電動勢的倍，因此，線電動勢的有效值為,.,交流電機的繞組和電動勢,8-4交流繞組的感應(yīng)電動勢,四、繞組的相電動勢和線電動勢,3）當連接成三角形時，三次諧波電動勢和三的倍數(shù)的各奇次諧波電動勢在閉合的三角形內(nèi)形成環(huán)流。該環(huán)流在三相繞組的三次諧波及三的倍數(shù)的奇次諧波阻