電機學第四章交流電機繞組的基本理論第二講

電機學自動化學院電氣工程系羅玲324房間88431336(O)uoling@2016.10上講內(nèi)容-交流繞組

基本要求三相單層繞組三相雙層繞組

上講概念電角度槽距角、槽距電角槽電動勢星形圖相帶極相組

第2講交流繞組電動勢1正弦分布磁場下的繞組電動勢

電動勢的有效值和頻率短距系數(shù)，分布系數(shù)，繞組系數(shù)2非正弦分布磁場下繞組電動勢中的高次諧波

諧波電動勢的有效值和頻率削弱諧波電動勢的方法1正弦分布磁場下的繞組電動勢

導體單匝整距線圈單匝短距線圈多匝線圈線圈組相繞組1.1導體感應電動勢

p對極的正弦分布磁場以轉(zhuǎn)速n1切割導體時，在導體中感應電動勢為正弦波。1.1導體感應電動勢幅值

角頻率1.1導體感應電動勢-頻率一對磁極轉(zhuǎn)過導體后，導體中的感應電動勢交變一周。轉(zhuǎn)子上p對磁極，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，導體中的感應電動勢交變p周。1.1導體感應電動勢-頻率每秒鐘轉(zhuǎn)子相對于導體轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)子上p對磁極，每秒鐘導體感應電動勢交變的次數(shù)？感應電動勢的頻率f1轉(zhuǎn)子上p對磁極，轉(zhuǎn)子相對于導體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，導體中的感應電動勢交變p周。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/每分鐘1.1導體感應電動勢-有效值幅值？

1.1導體感應電動勢-有效值eωt導體中感應電動勢有效值

1.1導體感應電動勢-有效值電動勢有效值線速度v(m/s)1.1導體感應電動勢-有效值每極磁通量基波氣隙磁通密度的平均值一個極下的氣隙面積1.1導體感應電動勢-有效值感應電動勢的頻率1.1導體感應電動勢-有效值每極磁通量頻率1.2線圈感應電動勢

1單匝整距線圈感應電動勢用端接線將相距一個極距的兩根導體C1、C2聯(lián)接成一個線匝(即匝數(shù)為1的線圈)，其節(jié)距為π。1.2.1單匝整距線圈感應電動勢導體C1、C2感應電動勢正方向1.2.1單匝整距線圈感應電動勢導體C1、C2相距π電角度，感應電動勢方向相反。1.2.1單匝整距線圈感應電動勢單匝整距線圈感應電動勢1.2.1單匝整距線圈感應電動勢單匝整距線圈感應電動勢有效值1.2.2單匝短距線圈感應電動勢單匝短距線圈兩根導體的節(jié)距為1.2.2單匝短距線圈感應電動勢兩根導體相距的電角度為1.2.2單匝短距線圈感應電動勢單匝短距線圈感應電動勢1.2.2單匝短距線圈感應電動勢單匝短距線圈感應電動勢有效值單匝整距線圈感應電動勢有效值1.2.2單匝短距線圈感應電動勢單匝短距線圈感應電動勢有效值短距系數(shù)1.2.2單匝短距線圈感應電動勢短距系數(shù)

整距線圈

ky1=1短距線圈

ky1<1

1.2.2單匝短距線圈感應電動勢單匝短距線圈感應電動勢有效值1.2.3多匝線圈感應電動勢Nc匝線圈是由Nc個單匝線圈串聯(lián)構成Nc線圈的感應電動勢是單匝線圈感應電動勢的Nc倍單匝線圈感應電動勢的有效值多匝線圈感應電動勢的有效值1.2.4線圈組感應電動勢一個線圈組由q個相鄰線圈串聯(lián)構成相鄰線圈相距槽距電角度α1q個線圈的感應電動勢相位彼此線圈相差槽距電角度α11.2.4線圈組感應電動勢線圈組的電動勢等于q個線圈電動勢之和線圈組的電動勢有效值？1.2.4線圈組感應電動勢每個線圈組的電動勢有效值為分布系數(shù)1.2.4線圈組感應電動勢每個線圈組的電動勢有效值為繞組系數(shù)1.2.4線圈組感應電動勢每個線圈組的電動勢有效值為1.2.5相繞組感應電動勢每相所有的線圈組根據(jù)并聯(lián)支路數(shù)的要求串、并聯(lián)構成相繞組相繞組電動勢等于？相繞組電動勢等于支路電動勢1.2.5相繞組感應電動勢雙層繞組每相有2p個線圈組并聯(lián)支路數(shù)a雙層繞組每條支路由2p/a個線圈組串聯(lián)構成1.2.5相繞組感應電動勢單層繞組每條支路由p/a個線圈組串聯(lián)構成1.2.5相繞組感應電動勢串聯(lián)的每個線圈組的電動勢同大小同相位。將每條支路的線圈組電動勢直接相加，即得相繞組感應電動勢。1.2.5相繞組感應電動勢單層繞組1.2.5相繞組感應電動勢雙層繞組1.2.5相繞組感應電動勢N為每相每條支路串聯(lián)匝數(shù)

每相繞組串聯(lián)匝數(shù)2非正弦分布磁場下繞組

電動勢中的高次諧波

實際電機中，由于磁極的勵磁磁動勢在氣隙中產(chǎn)生的磁場并非是正弦波，在定子繞組內(nèi)感應的電動勢也并非正弦波，除了基波外還存在一系列諧波。2非正弦分布磁場下繞組

電動勢中的高次諧波

空間非正弦分布磁場的分解利用傅里葉級數(shù)可將其分解為空間基波和一系列諧波根據(jù)磁場波形的對稱性，諧波次數(shù)v＝1，3，5，7，…ν次諧波的性質(zhì)極對數(shù)極距轉(zhuǎn)速2.1感應電動勢中的高次諧波

諧波磁場在定子繞組中感應的高次諧波電動勢頻率2.1感應電動勢中的高次諧波

仿照上節(jié)相電動勢的公式，可得v次諧波相電動勢有效值為第v次諧波每極磁通量第v次諧波繞組系數(shù)2.1感應電動勢中的高次諧波

和分別為v次諧波繞組短距系數(shù)和分布系數(shù)2.1感應電動勢中的高次諧波根據(jù)各次諧波電動勢的有效值，可以求得相電動勢的有效值2.2削弱諧波電動勢的方法

高次諧波電動勢的存在，使發(fā)電機的電動勢波形變壞，使發(fā)電機本身的雜散損耗增大，溫升增高，串入電網(wǎng)的諧波電流還會干擾通信，因此要盡可能地削弱諧波電動勢，以使發(fā)電機發(fā)出的電動勢接近正弦波。2.2削弱諧波電動勢的方法

1．使氣隙中磁場分布盡可能接近正弦波

2.2削弱諧波電動勢的方法2．采用對稱的三相繞組

對稱三相繞組各相電動勢中的3次諧波在相位上彼此相差360°，即它們同相位同大小。2.2削弱諧波電動勢的方法2．采用對稱的三相繞組

星形接法，線電動勢3次諧波被抵消，同理也不存在3的倍數(shù)的奇次諧波。2.2削弱諧波電動勢的方法2．采用對稱的三相繞組

三角形接法，則三相繞組中3次諧波電動勢在閉合的三角形回路中產(chǎn)生環(huán)流，3次諧波電動勢全部消耗在三角形回路內(nèi)由環(huán)流產(chǎn)生的阻抗壓降，線電壓中也基本沒有3及3的倍數(shù)次諧波電壓。2.2削弱諧波電動勢的方法

2．采用對稱的三相繞組

三角形接法，三角形回路中的3次諧波環(huán)流在回路中會引起附加損耗，故發(fā)電機多采用星形接法。2.2削弱諧波電動勢的方法3采用短距繞組適當?shù)剡x擇線圈節(jié)距，可使某一次諧波的短距系數(shù)為零或很小，達到消除或削弱該次諧波的目的。2.2削弱諧波電動勢的方法3采用短距繞組若要消除第v次諧波電動勢，即要使

則只要選取

2.2削弱諧波電動勢的方法3采用短距繞組若要消除第5次諧波電動勢，即要使

2.2削弱諧波電動勢的方法4．采用分布繞組

當每極每相槽數(shù)q越大時，諧波電動勢的分布系數(shù)的總趨勢變小，從而抑制諧波電動勢的效果越好。2.2削弱諧波電動勢的方法4．采用分布繞組

但當q太大時，電機成本增高，且q＞6時，高次諧波分布系數(shù)下降已不大顯著，因此一般交流電機選擇