chapter08交流繞組的感應(yīng)電勢(shì)-2016

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

提示：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)：(1)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)通過原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。(2)電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相對(duì)稱的交流繞組通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí)會(huì)在電機(jī)的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)盡管產(chǎn)生的機(jī)理不相同，但交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。3變壓器電勢(shì)？運(yùn)動(dòng)電勢(shì)？同步電機(jī)異步電機(jī)4電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(duì)磁極，定子上有三相對(duì)稱交流繞組。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)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(chǎng)切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。7支路電勢(shì)相電勢(shì)線圈組電勢(shì)線圈電勢(shì)導(dǎo)體電勢(shì)8一一根導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì)

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

1．單層繞組

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

感應(yīng)電勢(shì)隨時(shí)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(chǎng)基波時(shí),感應(yīng)電勢(shì)為正弦波。一根導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì)10N10vBmBxS1BN2S1ea1t018003600P=211感應(yīng)電勢(shì)的頻率拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體a中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e(正弦波形)可見，電機(jī)只有一對(duì)極時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)了一周，導(dǎo)體中a的電勢(shì)波形波動(dòng)了一次。當(dāng)極對(duì)數(shù)為P時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體中的e波形波動(dòng)P次。f=pn/60當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n(r/min)轉(zhuǎn)時(shí)，電勢(shì)e波形一秒鐘波動(dòng)：f=pn/60次12問：4極電機(jī)，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)為50Hz，轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？

13感應(yīng)電勢(shì)的大小——一根導(dǎo)體l：導(dǎo)體有效長(zhǎng)度（位于磁場(chǎng)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(shì)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(shì)和短距系數(shù)1.整距線圈的電勢(shì)線圈兩個(gè)有效邊，a’處于磁場(chǎng)中相反的位置，其感應(yīng)電勢(shì)相位差180電角度。一個(gè)整矩線圈的電勢(shì)16整距y=，a與a’跨過1800電角度，a與a’的電勢(shì)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(chǎng)中節(jié)距為y1,其感應(yīng)電勢(shì)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(dòng)勢(shì)

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

20三線圈組的電勢(shì)和分布系數(shù)電機(jī)采用分布繞組，每線圈組有q個(gè)線圈，線圈組電勢(shì)即為q個(gè)線圈的電勢(shì)之和。通常各線圈匝數(shù)相等，所以各線圈電勢(shì)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(shì)的時(shí)間相位差也為a角度。屬于同一相的q個(gè)線圈，構(gòu)成一個(gè)線圈組。圖中q=3

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

q個(gè)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(shí)：25四一相繞組電勢(shì)的基波電動(dòng)勢(shì)和線電動(dòng)勢(shì)相繞組：

同一相的p個(gè)或者2p個(gè)線圈組連成一相繞組，串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。線圈組的電勢(shì)：26a=1a=2單層繞組的相電勢(shì)：?jiǎn)螌永@組每相每對(duì)極q個(gè)線圈，組成一個(gè)線圈組，共p個(gè)線圈組。一相繞組總匝數(shù)pqNc

若p個(gè)線圈組全部并聯(lián)則相電勢(shì)=線圈組的電勢(shì)

若p個(gè)線圈組全部串聯(lián)則相電勢(shì)=p倍線圈組電勢(shì)

實(shí)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(duì)極，一個(gè)線圈組；P對(duì)極，P個(gè)線圈組線圈組的電勢(shì):P個(gè)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(shì)：雙層繞組每極每相有q個(gè)線圈，構(gòu)成1個(gè)線圈組，共2p個(gè)線圈組

這2p個(gè)線圈組可并可串，每條串聯(lián)支路總匝數(shù)

N=2pqNc/a

一個(gè)極，一個(gè)線圈組；P對(duì)極，2P個(gè)線圈組線圈組的電勢(shì):2P個(gè)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(shì)即為最后輸出相電勢(shì)雙層：2P個(gè)線圈組，每條支路2P/a個(gè)繞組系數(shù)：kw1=ky1kq1

單層：P個(gè)線圈組，每條支路P/a個(gè)三相繞組的感應(yīng)電勢(shì)(與變壓器繞組中的感應(yīng)電勢(shì)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(chǎng)下繞組的諧波電勢(shì)及減小諧波電勢(shì)的方法以三相凸極同步電機(jī)為例 磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子電流激勵(lì)產(chǎn)生的

氣隙磁通密度實(shí)際是一個(gè)平頂波，可分解出基波和各奇次諧波(由于對(duì)稱性)

基波磁場(chǎng)和各次諧波磁場(chǎng)均隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)在定子繞組中不僅感應(yīng)基波電勢(shì)，還感應(yīng)有各次諧波電勢(shì)。一，諧波電動(dòng)勢(shì)32實(shí)際氣隙中的B很難為完全正弦分布。將它按傅氏級(jí)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(duì)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(shì)的方法一諧波電勢(shì)影響：(v=3,5,7……)很小，對(duì)每相總電動(dòng)勢(shì)的有效值影響不大，但它們的存在會(huì)使電勢(shì)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(shì)中有三次諧波，線電勢(shì)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(jì)時(shí)，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(shí)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(shì)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(duì)極下的齒數(shù)有關(guān)40一齒諧波電勢(shì)齒部對(duì)應(yīng)的B要大于槽部，總體為正弦每經(jīng)過一個(gè)齒就交變一次、電機(jī)轉(zhuǎn)一周，當(dāng)基波波動(dòng)P周，它波動(dòng)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(chǎng)，在三相對(duì)稱交流繞組中會(huì)感應(yīng)出三相對(duì)稱交流電勢(shì)。（如何做到的？）感應(yīng)電勢(shì)的波形同磁場(chǎng)波形，為正弦波（理想狀態(tài)）感應(yīng)電勢(shì)的頻率為f=(pn/60)Hz相電勢(shì)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(shì)：（2）線圈電勢(shì)：極距：短距系數(shù)：線圈電勢(shì)：（3）線圈組電勢(shì)：每極每相槽數(shù)：45槽距角