chapter08交流繞組的感應(yīng)電勢-2016

1基波電勢諧波電勢及其削弱方法導(dǎo)體電勢線圈電勢與短距系數(shù)線圈組電勢與分布系數(shù)相電勢與繞組系數(shù)氣隙磁場諧波分量諧波電動勢削弱諧波電勢方法第七節(jié)正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢2

提示：旋轉(zhuǎn)磁場是交流電機(jī)工作的基礎(chǔ)，在交流電機(jī)理論中有2種旋轉(zhuǎn)磁場：(1)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場通過原動機(jī)拖動磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場。(2)電氣旋轉(zhuǎn)磁場三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時會在電機(jī)的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場

兩種旋轉(zhuǎn)磁場盡管產(chǎn)生的機(jī)理不相同，但交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。3變壓器電勢？運(yùn)動電勢？同步電機(jī)異步電機(jī)4電氣旋轉(zhuǎn)磁場機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場5交流同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)模型：同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)模型如圖所示：轉(zhuǎn)子上有成對磁極，定子上有三相對稱交流繞組。原動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場在氣隙空間可以取基波（正弦）進(jìn)行研究。X6定子繞組的有效邊被旋轉(zhuǎn)磁場切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。7支路電勢相電勢線圈組電勢線圈電勢導(dǎo)體電勢8一一根導(dǎo)體的感應(yīng)電勢

（頻率？有效值？）導(dǎo)體感應(yīng)電勢元件（線圈）感應(yīng)電勢元件組（線圈組）感應(yīng)電勢繞組感應(yīng)相電勢

1．單層繞組

2．雙層繞組9N1S1an=0ea1N0vBmBxea1t018003600S1Bea1(t)=Bxlv

感應(yīng)電勢隨時間變化的波形和磁感應(yīng)強(qiáng)度在空間的分布波形一致。只考慮磁場基波時,感應(yīng)電勢為正弦波。一根導(dǎo)體的感應(yīng)電勢10N10vBmBxS1BN2S1ea1t018003600P=211感應(yīng)電勢的頻率拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體a中有感應(yīng)電動勢e(正弦波形)可見，電機(jī)只有一對極時，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了一周，導(dǎo)體中a的電勢波形波動了一次。當(dāng)極對數(shù)為P時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體中的e波形波動P次。f=pn/60當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n(r/min)轉(zhuǎn)時，電勢e波形一秒鐘波動：f=pn/60次12問：4極電機(jī)，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢為50Hz，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？

13感應(yīng)電勢的大小——一根導(dǎo)體l：導(dǎo)體有效長度（位于磁場內(nèi)）另：e的最大值：14

N

S

τaxl=y另：每極基波磁通:一根導(dǎo)體小結(jié)：繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢有效值/頻率/波形均相同；但是他們的相位不相同。15二，線圈中的感應(yīng)電勢和短距系數(shù)1.整距線圈的電勢線圈兩個有效邊，a’處于磁場中相反的位置，其感應(yīng)電勢相位差180電角度。一個整矩線圈的電勢16整距y=，a與a’跨過1800電角度，a與a’的電勢總是大小相等，方向相反，則：整距N1S1S2N2aa’34

NSaa'考慮匝數(shù)后:Et1=4.44NcfΦ1

172.短距線圈

線圈a’有效邊在磁場中節(jié)距為y1,其感應(yīng)電勢相位差是電角度。N1S1S2N2aa’34短矩整矩

NSaa'18電角度:短距系數(shù)：短矩193.具有多匝線圈的感應(yīng)電動勢

設(shè)一線圈有Nc匝，則線圈電勢Nc小結(jié)：短距系數(shù)小于1，故短距線圈感應(yīng)電勢有所損失；但短距可以削弱高次諧波。

20三線圈組的電勢和分布系數(shù)電機(jī)采用分布繞組，每線圈組有q個線圈，線圈組電勢即為q個線圈的電勢之和。通常各線圈匝數(shù)相等，所以各線圈電勢的幅值相等，由于各線圈空間位置依次相位差a電角度，各線圈電勢的時間相位差也為a角度。屬于同一相的q個線圈，構(gòu)成一個線圈組。圖中q=3

整個線圈組的感應(yīng)電勢由所有屬于該組的導(dǎo)體電勢相量相加。在該例中，該組的感應(yīng)電勢為3個線圈的感應(yīng)電勢相量相加。每個線圈的感應(yīng)電勢由兩個圈邊的感應(yīng)電勢相量相加而成。22q個線圈組成一個線圈組（圖中q=3）,共有P（2P）個線圈組。線圈1，2，3中感應(yīng)電勢依滯后一個槽距角。

q個相量相加它們大小相等必將構(gòu)成正多邊形一部分。為它接一外接，且圓半徑為R。R0Ec1Ec1Eq1qR23R0Ec1Ec1Eq1qR則如果集中繞組，定義：可以證明，分布系數(shù)小于1。24Nc：匝數(shù)；繞組系數(shù)：每極基波主磁通注意：當(dāng)單層時：25四一相繞組電勢的基波電動勢和線電動勢相繞組：

同一相的p個或者2p個線圈組連成一相繞組，串聯(lián)與并聯(lián)，電勢相加原則。線圈組的電勢：26a=1a=2單層繞組的相電勢：單層繞組每相每對極q個線圈，組成一個線圈組，共p個線圈組。一相繞組總匝數(shù)pqNc

若p個線圈組全部并聯(lián)則相電勢=線圈組的電勢

若p個線圈組全部串聯(lián)則相電勢=p倍線圈組電勢

實際線圈組可并可串，一條并聯(lián)支路上總串聯(lián)匝數(shù):N=pqNc/a

N1

S1

N2

S2123101112192021AX單層：一對極，一個線圈組；P對極，P個線圈組線圈組的電勢:P個線圈組串聯(lián)（即并聯(lián)支路數(shù)a=1）:PEq1并聯(lián)支路數(shù)a=2:PEq1/2并聯(lián)支路數(shù)為a:PEq1/a28雙層繞組的電勢：雙層繞組每極每相有q個線圈，構(gòu)成1個線圈組，共2p個線圈組

這2p個線圈組可并可串，每條串聯(lián)支路總匝數(shù)

N=2pqNc/a

一個極，一個線圈組；P對極，2P個線圈組線圈組的電勢:2P個線圈組串聯(lián)（即并聯(lián)支路數(shù)a=1）:2PEq1并聯(lián)支路數(shù)a=2:2PEq1/2并聯(lián)支路數(shù)為a:2PEq1/a30設(shè)共有a條并聯(lián)支路，則每條支路電勢即為最后輸出相電勢雙層：2P個線圈組，每條支路2P/a個繞組系數(shù)：kw1=ky1kq1

單層：P個線圈組，每條支路P/a個三相繞組的感應(yīng)電勢(與變壓器繞組中的感應(yīng)電勢進(jìn)行比較）每相每支路串聯(lián)匝數(shù)每相每支路串聯(lián)匝數(shù)31第八節(jié)在非正弦分布磁場下繞組的諧波電勢及減小諧波電勢的方法以三相凸極同步電機(jī)為例 磁場是由轉(zhuǎn)子電流激勵產(chǎn)生的

氣隙磁通密度實際是一個平頂波，可分解出基波和各奇次諧波(由于對稱性)

基波磁場和各次諧波磁場均隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)在定子繞組中不僅感應(yīng)基波電勢，還感應(yīng)有各次諧波電勢。一，諧波電動勢32實際氣隙中的B很難為完全正弦分布。將它按傅氏級數(shù)分解為一系列正弦基波及諧波0XBm118003600/3NS/5按照電角度理論，3600為一對磁極v次諧波旋轉(zhuǎn)速度nv=n為基波頻率0XBm118003600/3NS/534：v次諧波繞組系數(shù)；：每極下v次諧波磁通；其中：35二減少諧波電勢的方法一諧波電勢影響：(v=3,5,7……)很小，對每相總電動勢的有效值影響不大，但它們的存在會使電勢波形畸變二減小高次諧波的方法3次諧波（3及3的倍數(shù)）三相電機(jī)中各相三次諧波依次互差3*1200即各相完全相同36無論三相繞組作星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，相電勢中有三次諧波，線電勢中均無三次諧波375，7次減小方法(11,13次太小，不加考慮)(1)設(shè)計時，使磁密盡量接近正弦波形(2)削弱5次削弱7次削弱v次一般取同時削弱5次及7次可以適當(dāng)取短距及分布繞組來削弱諧波38電機(jī)中的磁（力線）路（徑）磁力線垂直離開鐵芯，垂直進(jìn)入鐵芯。39齒諧波電勢和削弱諧波的方法齒諧波基波e=f(x，t)e齒諧波大小與一對極下的齒數(shù)有關(guān)40一齒諧波電勢齒部對應(yīng)的B要大于槽部，總體為正弦每經(jīng)過一個齒就交變一次、電機(jī)轉(zhuǎn)一周，當(dāng)基波波動P周，它波動了Z/P周，故基頻率為基波的Z/P倍齒諧波基波e=f(x，t)e41二削弱齒諧波的方法齒諧波的次數(shù)為：不能用分布繞組和短距繞組來削弱齒諧波。42方法：（1）閉口槽（2）q增大（3）斜槽（4）采用分?jǐn)?shù)槽繞組不為整數(shù)43本節(jié)小結(jié)：正弦分布的以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，在三相對稱交流繞組中會感應(yīng)出三相對稱交流電勢。（如何做到的？）感應(yīng)電勢的波形同磁場波形，為正弦波（理想狀態(tài)）感應(yīng)電勢的頻率為f=(pn/60)Hz相電勢的大小為E=4.44fWΦ1kw1

繞組系數(shù):kw1=ky1kq1

kq=Eq/(qEy)=sin(qα/2)/(qsinα/2)

ky=cosβ/244P110：例題7-2（1）導(dǎo)體電勢：（2）線圈電勢：極距：短距系數(shù)：線圈電勢：（3）線圈組電勢：每極每相槽數(shù)：45槽距角