電機(jī)第十章交流電機(jī)的繞組和電動勢

1、第第 三三 篇篇交交 流流 電電 機(jī)機(jī) 的的 繞繞 組組 電電 動動 勢勢 和和 磁磁 動動 勢勢第十章第十章 交流電機(jī)的繞組和電動勢交流電機(jī)的繞組和電動勢直流電動機(jī)感應(yīng)電動勢：直流電動機(jī)感應(yīng)電動勢：napZEa60分布支路匝數(shù)：分布支路匝數(shù)：az2變壓器感應(yīng)電動勢：變壓器感應(yīng)電動勢：11144.4NfE 集中繞組的匝數(shù)：集中繞組的匝數(shù)：1N交流電機(jī)感應(yīng)電動勢：交流電機(jī)感應(yīng)電動勢：111144.4dpKNfE 交流電機(jī)感應(yīng)電動勢：交流電機(jī)感應(yīng)電動勢：111144.4dpKNfE ?1N分布短距每相每支路匝數(shù)：分布短距每相每支路匝數(shù)：?1dpK分布短距每相每支路基波繞組系數(shù)：分布短距每相每支路基

2、波繞組系數(shù)：直流電機(jī)勵磁磁動勢：直流電機(jī)勵磁磁動勢：ffNIF電樞分布繞組磁動勢：電樞分布繞組磁動勢：xAFapZiAa2電負(fù)荷：電負(fù)荷：集中繞組集中繞組N分布繞組：分布繞組：Z 三相交流電機(jī)短距、分布式繞組的磁三相交流電機(jī)短距、分布式繞組的磁動勢依然與導(dǎo)體匝數(shù)相關(guān)，但是如何計算動勢依然與導(dǎo)體匝數(shù)相關(guān)，但是如何計算匝數(shù)呢？匝數(shù)呢？變壓器是集中繞組，磁動勢：變壓器是集中繞組，磁動勢：111INF 可見，交流電機(jī)中無論是電動勢計可見，交流電機(jī)中無論是電動勢計算還是磁動勢計算都涉及繞組的連接。算還是磁動勢計算都涉及繞組的連接。 因此，本篇先建立交流電機(jī)繞組聯(lián)因此，本篇先建立交流電機(jī)繞組聯(lián)結(jié)的概念結(jié)的

3、概念3、分析削弱高次諧波電動勢的方法。、分析削弱高次諧波電動勢的方法。1、交流繞組的種類、具體布置和、交流繞組的種類、具體布置和 連接方法。連接方法。2、分析交流繞組中感應(yīng)電動勢的、分析交流繞組中感應(yīng)電動勢的 波形、頻率和數(shù)值計算。波形、頻率和數(shù)值計算。一、交流繞組構(gòu)成原則一、交流繞組構(gòu)成原則1、在一定的導(dǎo)體數(shù)下，繞組的合成電動勢和在一定的導(dǎo)體數(shù)下，繞組的合成電動勢和磁動勢波形應(yīng)接近磁動勢波形應(yīng)接近正弦形正弦形（采用雙層分布短距（采用雙層分布短距繞組，消除諧波），而且繞組的用銅量較省，繞組，消除諧波），而且繞組的用銅量較省，繞組損耗較?。焕@組損耗較?。?、對三相繞組，各相的電動勢和磁動勢要求對

4、三相繞組，各相的電動勢和磁動勢要求對稱對稱而各相的電阻和電抗都相同；而各相的電阻和電抗都相同；一、交流繞組構(gòu)成原則一、交流繞組構(gòu)成原則3、繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度要可靠，散熱條件繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度要可靠，散熱條件 要好；要好；4、制造、安裝、檢修要方便。制造、安裝、檢修要方便。一、交流繞組構(gòu)成原則一、交流繞組構(gòu)成原則 首先回顧一下直流電機(jī)電樞單疊繞組的連接。首先回顧一下直流電機(jī)電樞單疊繞組的連接。 但是，交流電機(jī)（同步電機(jī)和異步電機(jī)）繞但是，交流電機(jī)（同步電機(jī)和異步電機(jī)）繞組和直流電機(jī)繞組是不同的，一般嵌在定子槽中組和直流電機(jī)繞組是不同的，一般嵌在定子槽中（靜止）。（靜止）。 交流電機(jī)繞組分為交

5、流電機(jī)繞組分為A A、B B、C C 三相，三相繞組三相，三相繞組對稱分布，空間位置上彼此相隔對稱分布，空間位置上彼此相隔120120電角度。電角度。最終所有元件串聯(lián)成為一個回路，支路由電刷隔成。最終所有元件串聯(lián)成為一個回路，支路由電刷隔成。1號元件2號元件3號元件. 串聯(lián),1、電角度的概念、電角度的概念5 5、節(jié)距、節(jié)距 y y1 16 6、線圈組、線圈組NNSSS 當(dāng)磁極對數(shù)當(dāng)磁極對數(shù)p = 1時，電角度時，電角度= 機(jī)械機(jī)械角度角度 定子內(nèi)圓一周定子內(nèi)圓一周 360機(jī)械角度機(jī)械角度 定子內(nèi)圓一周定子內(nèi)圓一周 360電角度電角度 = 180 電角度電角度= 180 機(jī)械角度機(jī)械角度 當(dāng)當(dāng)p

6、 = 2時，時，電角度電角度機(jī)械角度機(jī)械角度 定子內(nèi)圓一周定子內(nèi)圓一周 360機(jī)械角度機(jī)械角度 定子內(nèi)圓一周定子內(nèi)圓一周 720電角度電角度 = 180 電角度電角度 = 90機(jī)械角度機(jī)械角度N1、電角度的概念、電角度的概念當(dāng)交流電機(jī)磁極對數(shù)為當(dāng)交流電機(jī)磁極對數(shù)為 p 時，時，定子一周內(nèi)電角度為：定子一周內(nèi)電角度為：360p如如: p = 1 3601 = 360（電角度）（電角度）而極距總是而極距總是 = 180電角度，與極對數(shù)電角度，與極對數(shù) p 無關(guān)。無關(guān)。如如: p = 2 3602 = 720（電角度）（電角度）空間機(jī)械角度：空間機(jī)械角度：空間電角度：空間電角度：p謹(jǐn)記：謹(jǐn)記：NSS

7、N Qpa360 槽距角槽距角 a 為每相鄰線圈邊之間的電角度為每相鄰線圈邊之間的電角度或兩槽之間的槽距角（單位為電角度）。或兩槽之間的槽距角（單位為電角度）。定子一周總的電角度為：定子一周總的電角度為：360則每槽占電角度：則每槽占電角度：QPa360則每槽占電角度：則每槽占電角度：例如：槽數(shù)例如：槽數(shù) Q = 24，磁極對數(shù)，磁極對數(shù) p = 230242360360QpapmQq2每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) q =1是集中繞組，是集中繞組，每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) q1 是分布繞組是分布繞組 。 如變壓器就屬于集中繞組，它相當(dāng)于如變壓器就屬于集中繞組，它相當(dāng)于在一個很深的槽中縱向放入若干導(dǎo)

8、體?？v在一個很深的槽中縱向放入若干導(dǎo)體。縱向看各導(dǎo)體空間位置一致。向看各導(dǎo)體空間位置一致?？v向看縱向看變壓器集中繞變壓器集中繞組示意圖組示意圖pmQq2 對交流電機(jī)來說，當(dāng)對交流電機(jī)來說，當(dāng) q = 2 時，每時，每相有兩個在空間錯開一個相有兩個在空間錯開一個a 槽距角的線槽距角的線圈相串聯(lián)，稱為分布繞（橫向看，線圈相串聯(lián)，稱為分布繞（橫向看，線圈不重疊。）圈不重疊。）相帶是每相每極所占的電角度。一般相帶為：相帶是每相每極所占的電角度。一般相帶為：例如：例如：q =2，a = 30 則相帶為：則相帶為：2300 = 60q = 3，a=20則相帶為：則相帶為：320= 60每極三相占電角度：每

9、極三相占電角度：3 60= 180= A相帶相帶B相帶相帶C相帶相帶(N) (S)m3060 節(jié)距表征線圈構(gòu)造，是節(jié)距表征線圈構(gòu)造，是 一一 個線圈的兩條個線圈的兩條有效線圈邊之間相隔的槽數(shù)。用有效線圈邊之間相隔的槽數(shù)。用 y1 表示。表示。 當(dāng)當(dāng) y1= 時，是整距繞組，時，是整距繞組，y1 時，時，是短距繞組。短距繞組可構(gòu)成雙層繞組，在是短距繞組。短距繞組可構(gòu)成雙層繞組，在交流電機(jī)中采用雙層繞組可改善電機(jī)的電動交流電機(jī)中采用雙層繞組可改善電機(jī)的電動勢波形。勢波形。5 5、節(jié)距、節(jié)距 y y1 1 例如，例如， 當(dāng)每極每相槽數(shù)當(dāng)每極每相槽數(shù) q =2，說明線圈，說明線圈組有兩個相鄰元件串聯(lián)組

10、成。組有兩個相鄰元件串聯(lián)組成。q = 3q = 3，線圈組有三個相鄰元件串聯(lián)組成。，線圈組有三個相鄰元件串聯(lián)組成。6 6、線圈組、線圈組Q = 6 槽槽 p=113262pmQqAXYZBC 三相交流線圈分布示意圖三相交流線圈分布示意圖AXZBCYACB 1 2 3 4 5 6X、Y、Z繞組在定子槽中的分布繞組在定子槽中的分布及線圈的形狀圖及線圈的形狀圖1、按相數(shù)分類有單相和多相繞組、按相數(shù)分類有單相和多相繞組;2、按層數(shù)分類有單層和雙層繞組、按層數(shù)分類有單層和雙層繞組;3、按每相槽數(shù)分類有整數(shù)槽繞組（、按每相槽數(shù)分類有整數(shù)槽繞組（q = 3)和分和分 數(shù)槽繞數(shù)槽繞 組組 。 411q 交流電

11、機(jī)主要采用三相雙層短距繞組，交流電機(jī)主要采用三相雙層短距繞組，它能滿足繞組的構(gòu)成原則。它能滿足繞組的構(gòu)成原則。一、三相單層繞組的特點一、三相單層繞組的特點二二、三相單層繞組的展開圖、三相單層繞組的展開圖特點：特點：每槽只有一層線圈邊，當(dāng)一個線每槽只有一層線圈邊，當(dāng)一個線 圈的一邊位于圈的一邊位于 N 極下，另一邊位極下，另一邊位 于于 S 極下。極下。單層繞組一般是整距。單層繞組一般是整距。一、三相單層繞組的特點一、三相單層繞組的特點例題：例題：設(shè)有一電機(jī)定子槽數(shù)設(shè)有一電機(jī)定子槽數(shù)Q = 24，極數(shù)，極數(shù)2p = 4，相數(shù)相數(shù) m = 3 要求繪制單層繞組的展開圖。要求繪制單層繞組的展開圖。

12、槽確定每極每相槽數(shù)234242 1mpQq30243602Q360pa 2確定槽距角二、三相單層繞組的展開圖二、三相單層繞組的展開圖164242pQ 3y槽確定以槽計算的極距二、三相單層繞組的展開圖二、三相單層繞組的展開圖 60 302 30a 2相帶q注意：注意：三相繞組在空間位置上彼此相隔三相繞組在空間位置上彼此相隔120電電角度。每相繞組兩線圈邊隔角度。每相繞組兩線圈邊隔180電角度。電角度。按相帶的各相所屬槽號的順序表如下：按相帶的各相所屬槽號的順序表如下： 相帶相帶 極對極對 A Z B X C Y第一對極第一對極1，23，45，67，891011，12第二對極第二對極1314151

13、617181920212223，24A相帶的一個槽和相帶的一個槽和 x 相帶的一個槽嵌放一個線圈（元相帶的一個槽嵌放一個線圈（元件）。如件）。如1 - 7，2 - 8，13 - 19，14 - 20。A相帶每對極兩個線圈串聯(lián)構(gòu)成一個相帶每對極兩個線圈串聯(lián)構(gòu)成一個線圈組線圈組，q = 2，表示一個線圈組有兩個相鄰線圈串聯(lián)。表示一個線圈組有兩個相鄰線圈串聯(lián)。 相帶相帶 極對極對 A Z B X C Y第一對極第一對極1，23，45，67，891011，12第二對極第二對極1314151617181920212223，24問：問：A 相共有幾個線圈組？每個線圈組有幾個線相共有幾個線圈組？每個線圈組有

14、幾個線圈串聯(lián)？當(dāng)并聯(lián)支路圈串聯(lián)？當(dāng)并聯(lián)支路 a =1 時，每相一共有幾個時，每相一共有幾個線圈串聯(lián)？線圈串聯(lián)？答：答：每相有每相有 2 個線圈組。個線圈組。 每線圈組每線圈組 2 個線圈串聯(lián)。個線圈串聯(lián)。 每相一共有每相一共有 4 個線圈串個線圈串 聯(lián)。聯(lián)。ABC第一線圈組第一線圈組第二線圈組第二線圈組AXq=2NS127813141920SN問：問：當(dāng)當(dāng) q = 3，p = 3，每相，每相 a = 1。 每相有多少個線圈組串聯(lián)？每相有多少個線圈組串聯(lián)？ 每線圈組有多少線圈串聯(lián)？每線圈組有多少線圈串聯(lián)？ 每相有多少線圈串聯(lián)？每相有多少線圈串聯(lián)？答：答：每相有每相有 3 個線圈組串聯(lián)。個線圈組串

15、聯(lián)。 每線圈組有每線圈組有 3 個線圈串聯(lián)。個線圈串聯(lián)。 每相有每相有 9 個線圈串聯(lián)。個線圈串聯(lián)。 單層繞組單層繞組 q = 4，p = 4，并聯(lián)支路數(shù)為：，并聯(lián)支路數(shù)為：a = 4問總槽數(shù)問總槽數(shù) Q為多少？為多少？答：答：Q =qp32 = 4432 = 96（槽）（槽）B每支路有每支路有4 4個線圈串聯(lián)。個線圈串聯(lián)。CA1、單層繞組為整距繞組；單層繞組為整距繞組；2、每相每對極有一個線圈組；每相每對極有一個線圈組；3、一個線圈組有一個線圈組有 q 個線圈串聯(lián)；個線圈串聯(lián)；4、p 對磁極，每相有對磁極，每相有 p 個線圈組。個線圈組。5、各線圈組可以并聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)。最大各線圈組可以并

16、聯(lián)、串聯(lián)、串并聯(lián)。最大 并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù) amax = p182 頁頁雙層繞組的特點雙層繞組的特點： 每一個槽分成上層和下層，線圈的一每一個槽分成上層和下層，線圈的一 條有效邊嵌在某槽的上層，而另條有效邊嵌在某槽的上層，而另 一條有效一條有效邊嵌在相隔一定槽數(shù)（節(jié)距邊嵌在相隔一定槽數(shù)（節(jié)距 y1 )的另一槽的的另一槽的下層。下層。 雙層繞組可以靈活選擇節(jié)距，例如選雙層繞組可以靈活選擇節(jié)距，例如選擇短距（擇短距（ y1 ）可以消弱電機(jī)電動勢和）可以消弱電機(jī)電動勢和磁動勢波形中的諧波，保留正弦基波，達(dá)磁動勢波形中的諧波，保留正弦基波，達(dá)到改善電機(jī)電動勢和磁動勢波形為正弦波到改善電機(jī)電動勢和磁動

17、勢波形為正弦波的目的。的目的。雙層繞組的優(yōu)點雙層繞組的優(yōu)點：（一）（一）繪制電動勢星形圖和分相繪制電動勢星形圖和分相已知：已知： 電機(jī)電機(jī) Q=24, 2p=4, m=3 ，繪制疊繞組連接圖。，繪制疊繞組連接圖。（一）（一）繪制電動勢星形圖和分相繪制電動勢星形圖和分相303q180a 5y 243242pmQq 642421pQ A Z B X C Y一對極上層一對極上層1，23，45，67，89，1011，12一對極下層一對極下層20 12 7二對極上層二對極上層13，1415，1617，1819，2021，2223，24二對極下層二對極下層8 1314 19 A Z B X C Y一對極上

18、層1，23，45，67，89，1011，12一對極下層20 12 7二對極上層13，1415，1617，1819，2021，2223，24二對極下層8 1314 19黃線黃線所示可以組成四個線圈組，每極下一個線圈組。每線圈所示可以組成四個線圈組，每極下一個線圈組。每線圈組有兩個線圈串聯(lián)。例如，組有兩個線圈串聯(lián)。例如，1 - 1 2 - 2，7 7 8 8 NSP 181 頁頁 基波電動勢星形相量圖基波電動勢星形相量圖1213143154 16517618719820921102211231224AZBXCY當(dāng)當(dāng) 1、2、3、4、5、6 槽位于第一對磁極槽位于第一對磁極 N 極下，極下，13、1

19、4、15、16、17、 18槽槽位于第二對磁極位于第二對磁極 N極下。極下。7、8、9、10、11、12 槽位于第一對磁槽位于第一對磁極極 S 極下，極下，19、20、21、22、23、24槽位槽位于第二對磁極于第二對磁極 S 極下。極下。 2pmQq2 34241、三相雙層疊繞組、三相雙層疊繞組 Q = 36 ( 槽槽 ） p = 3 q = 2 y1 = 5 ( 槽槽 )，問每相最多有多，問每相最多有多 少條并聯(lián)支路數(shù)？少條并聯(lián)支路數(shù)？答：答： 6 條條2、三相雙層疊繞組、三相雙層疊繞組 Q = 48 ( 槽）槽） p = 4 q = 2 y1 = 5 ( 槽）槽） 問最多有多少問最多有多

20、少 條并聯(lián)支路數(shù)？條并聯(lián)支路數(shù)？ 答：答： 8 條條N （ ）SNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24可見可見三相雙層疊繞組，每相線圈組數(shù)為三相雙層疊繞組，每相線圈組數(shù)為2 p，是三相單疊，是三相單疊繞組線圈數(shù)的繞組線圈數(shù)的兩倍兩倍（每相線圈組數(shù)為（每相線圈組數(shù)為 p ）。）。（1）串聯(lián)連接支路數(shù)）串聯(lián)連接支路數(shù) a = 1（2）串聯(lián)連接時，相鄰線圈組反串，尾尾相連，）串聯(lián)連接時，相鄰線圈組反串，尾尾相連， 首首相連。首首相連。（3）線圈組之間的連接線較長。例如，當(dāng)）線圈組之間的連接線較長。例如，當(dāng) 2p

21、= 8 時，時， 將有將有 8 個線圈組之間相連，線圈組間的個線圈組之間相連，線圈組間的 連線較費(fèi)銅線。連線較費(fèi)銅線。N （ ）SNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24AX線圈組串聯(lián)為一條支路線圈組串聯(lián)為一條支路注意：注意：N、S 極電動勢方向相反極電動勢方向相反N （ ）SNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24AX雙層短距最大支路數(shù)雙層短距最大支路數(shù) amax= 2p = 4 189頁頁比較比較：三相單疊繞組最大支路數(shù)

22、三相單疊繞組最大支路數(shù) a amaxmax = p= p 所以，三相雙層短距疊繞組支路數(shù)比相所以，三相雙層短距疊繞組支路數(shù)比相同極數(shù)的單層疊繞組多一倍。同極數(shù)的單層疊繞組多一倍。三相雙層短距疊繞組最大支路數(shù)三相雙層短距疊繞組最大支路數(shù) a amaxmax = 2p= 2p189頁頁182頁頁N （ ）SNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24AX支路數(shù)支路數(shù) a = 2優(yōu)點優(yōu)點：并聯(lián)支路多（并聯(lián)支路多（a max= 2p )，大電流交流電，大電流交流電 機(jī)可選用疊繞組。機(jī)可選用疊繞組。 為了改善交流電機(jī)電動勢

23、和磁動勢波形為了改善交流電機(jī)電動勢和磁動勢波形 要選用疊繞組中的要選用疊繞組中的雙層短距疊繞組。雙層短距疊繞組。缺點：缺點：線圈組之間連接線長，費(fèi)銅線。尤其是線圈組之間連接線長，費(fèi)銅線。尤其是 多極電機(jī)，如水輪同步發(fā)電機(jī)。多極電機(jī)，如水輪同步發(fā)電機(jī)。 每相每支路線圈數(shù)每相每支路線圈數(shù) 的計算目的：的計算目的：為了計算感應(yīng)電動勢為了計算感應(yīng)電動勢 1N 注意：注意：單層疊繞組、雙層疊繞組、單層單層疊繞組、雙層疊繞組、單層 波繞組、雙層波繞組波繞組、雙層波繞組 的計算是的計算是 不同的。不同的。1N1N1 44411dpkNfEaNqpNK1單層疊繞組：單層疊繞組：雙層疊繞組：雙層疊繞組：aNqp

24、NK21p 磁極對數(shù)磁極對數(shù) a 并聯(lián)支路并聯(lián)支路 數(shù)數(shù) 元件匝數(shù)元件匝數(shù)q 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) kN1N190頁頁apq1KNN 解：解：（匝）824221N例例1 1：單層疊繞組，單層疊繞組，2 p = 4 , q = 2 并聯(lián)并聯(lián)支路數(shù)支路數(shù) a = 2 每元件匝數(shù)每元件匝數(shù) ，問：，問：每相每支路總匝數(shù)每相每支路總匝數(shù) 為多少？為多少？1N4KNapq21KNN解：解：（匝）1624222例例2 2：雙層疊繞組，雙層疊繞組，2p = 4 , q =2 并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù) a = 2 每元件匝數(shù)每元件匝數(shù) ，問：每相每支路，問：每相每支路總匝數(shù)總匝數(shù) 為多少？為多少？4KN1N1

25、N 單層疊繞組單層疊繞組 雙層疊繞組雙層疊繞組整距整距 y1= 短距短距 y1 每相每每相每對對極有一個線圈組極有一個線圈組。每相每極有一個線圈組。每相每極有一個線圈組。最大支路數(shù)最大支路數(shù) amax= p最大支路數(shù)最大支路數(shù) amax= 2p每相共有每相共有 p 個線圈組個線圈組每相共有每相共有 2p 個線圈組個線圈組五五、相電動勢和線電動勢、相電動勢和線電動勢電機(jī)中的電動勢分為：電機(jī)中的電動勢分為：1、變壓器感應(yīng)電動勢、變壓器感應(yīng)電動勢dtdNe12、切割磁力線感應(yīng)電動勢、切割磁力線感應(yīng)電動勢tlvbesin11tEmsin1兩種感應(yīng)電動勢都與磁場變化相關(guān)，都是時間變化量兩種感應(yīng)電動勢都與

26、磁場變化相關(guān)，都是時間變化量交流感應(yīng)電動勢依然與磁場磁密有關(guān)交流感應(yīng)電動勢依然與磁場磁密有關(guān)tlvbesin11是時域變量，體現(xiàn)在是時域變量，體現(xiàn)在tsin也可用相量來表示也可用相量來表示 那么，以下將要講解，一相一支路中那么，以下將要講解，一相一支路中電動勢相量的有效值如何求解？電動勢相量的有效值如何求解？ 基波感應(yīng)電動勢有效值基波感應(yīng)電動勢有效值 ： 1 44411dpkNfEa1b 研究研究 或或 空間分布空間分布 b一相一條支路的一相一條支路的 計算計算 1NC分布短距繞組的折算系數(shù)分布短距繞組的折算系數(shù) 計算計算1 dpk頁171定子定子NS轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)子磁極方波磁密方波磁密 BB 轉(zhuǎn)

27、子與定子為同心轉(zhuǎn)子與定子為同心圓，設(shè)氣隙圓，設(shè)氣隙 為均勻。為均勻。NS SSSF0方波分布。反比，近似為與磁密 B0 Fb bm mbmb b1m1mb3mb5m 白色表示方波分布磁白色表示方波分布磁密，幅值為密，幅值為 bm。 粉紅色表示正弦基粉紅色表示正弦基波分布磁密，幅值為波分布磁密，幅值為 b1m。 綠色表示三次諧波磁綠色表示三次諧波磁密，幅值密，幅值 b3m=1/3b1m 紫色表示五次諧波磁紫色表示五次諧波磁密，幅值密，幅值 b 5m=1/5b1m 方波磁密可用傅氏級方波磁密可用傅氏級數(shù)分解為正弦基波及各次數(shù)分解為正弦基波及各次諧波。諧波。所以電動勢分為：所以電動勢分為：基波感應(yīng)電

28、動勢基波感應(yīng)電動勢各次諧波感應(yīng)電動勢各次諧波感應(yīng)電動勢 本節(jié)先研究由磁場基波分量在定子導(dǎo)體中本節(jié)先研究由磁場基波分量在定子導(dǎo)體中感應(yīng)出的電動勢感應(yīng)出的電動勢E 1。一一根根導(dǎo)導(dǎo)體體電電動動勢勢線線圈圈電電動動勢勢線線圈圈組組電電動動勢勢短距系數(shù)短距系數(shù)分布系數(shù)分布系數(shù)一一相相支支路路電電動動勢勢串、并聯(lián)串、并聯(lián)1、主極磁場基波的空間分布、主極磁場基波的空間分布2、E1 的計算式的計算式1、主極磁場基波的空間分布、主極磁場基波的空間分布 空間正弦分布，即不同空間電角度空間正弦分布，即不同空間電角度所對應(yīng)的磁密所對應(yīng)的磁密 值不同。值不同。1b1b6021n機(jī)械角速度機(jī)械角速度6021npp電角速

29、度電角速度注意：注意：sin11mBb磁密是空間分布量磁密是空間分布量而電動勢由磁密感應(yīng)產(chǎn)生卻是時間相量而電動勢由磁密感應(yīng)產(chǎn)生卻是時間相量tEesin11 空間分布與空間電角度對應(yīng)，電角空間分布與空間電角度對應(yīng)，電角度隨時間變化而變化。度隨時間變化而變化。t當(dāng)當(dāng) 時刻時刻 空間某點：空間某點： ttBBbmmsinsin1111b0t1b 空間正弦分布，即定子繞組不同空空間正弦分布，即定子繞組不同空間電角度所對應(yīng)的磁密值不同。間電角度所對應(yīng)的磁密值不同。1b2、E1 的計算式的計算式tlvBlvbemAsin111tEmsin1tEsin21也可用相量表示：也可用相量表示：0110mmEElv

30、BEmm11)2()2(211flBEmmlfBav11fVfV2fV2以下是單根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢有效值推導(dǎo)：以下是單根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢有效值推導(dǎo)：1112121fEEm11fEm單根導(dǎo)體基波的有效電動勢為：單根導(dǎo)體基波的有效電動勢為：122.2f交流電機(jī)一根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢交流電機(jī)一根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢）頁（4-10173111122.22121ffEEm2、短距線圈、短距線圈 1KN1、整距線圈、整距線圈 1KN3、 短距線圈電動勢短距線圈電動勢1KN 把兩個有效邊電動勢把兩個有效邊電動勢 E1和和 的正方向都的正方向都規(guī)定為自上往下。規(guī)定為自上往下。 1E 整距線圈電動勢整距線圈電動勢 E t1

31、的正方向規(guī)定為從的正方向規(guī)定為從尾端指向首端。尾端指向首端。1、整距線圈（、整距線圈（ ）1KN 線圈一般由線圈一般由 匝組成，匝組成， 時是單匝時是單匝線圈，線圈， 時是多匝線圈。時是多匝線圈。1KN1KNKN173 頁頁 我們可以得出結(jié)論：空間位置相差我們可以得出結(jié)論：空間位置相差 電角度的兩個導(dǎo)體，其基波感應(yīng)電動勢在時間相電角度的兩個導(dǎo)體，其基波感應(yīng)電動勢在時間相位上也差位上也差 電角度。電角度。00一個整距的線圈的兩個導(dǎo)體間的電角度：一個整距的線圈的兩個導(dǎo)體間的電角度：00180a1AE1xE1AE1XE1TE111XATEEE11144.42fEET)(11XAEENS 1TE1AE

32、1XE頭頭尾尾1AE1XE1XE1TE1801y1TENS 1AE1XE2、短距線圈（、短距線圈（ ）1KN1XE1AE1XE1TE1801y1y2902)180(1ya)290 cos(211yEcos211EET)290 cos(2cos21111yEEET2sin2111yEET1112pTKEE K p1稱線圈的基波短距系數(shù)，相當(dāng)于由短距稱線圈的基波短距系數(shù)，相當(dāng)于由短距引起的線圈基波電動勢的折扣。引起的線圈基波電動勢的折扣。2sin11yKp頁187)2sin(1ykp為基波節(jié)距因數(shù)為基波節(jié)距因數(shù)2sin11yKp1yy 111TKkENE1144.4pKKfN 一個短距線圈可以用另

33、一個與其同軸線一個短距線圈可以用另一個與其同軸線但匝數(shù)減為但匝數(shù)減為 等效整距線圈來代換。等效整距線圈來代換。1pKKN1112pTKEE1144.4pfK1122. 2fE一根導(dǎo)體電動勢一根導(dǎo)體電動勢一個單匝短距線圈電動勢：一個單匝短距線圈電動勢：一個多匝短距線圈電動勢：一個多匝短距線圈電動勢： 線圈組中有線圈組中有 q 個線圈串聯(lián)，它們分布在相個線圈串聯(lián)，它們分布在相鄰槽中。鄰槽中。 每個電動勢相量相差每個電動勢相量相差 a (槽距角）相位。槽距角）相位。 所以線圈組的電動勢等于所以線圈組的電動勢等于 q 個串聯(lián)線圈電個串聯(lián)線圈電動勢的相量和。動勢的相量和。注意：注意：不是代數(shù)和不是代數(shù)和

34、 q ET1。180頁 當(dāng)用分布繞組線圈來代替集中線圈時，怎樣當(dāng)用分布繞組線圈來代替集中線圈時，怎樣計算幾個分布線圈產(chǎn)生的總電動勢呢？計算幾個分布線圈產(chǎn)生的總電動勢呢？ 能不能能不能先算出一個分布線圈的電動勢，再乘上分布線圈先算出一個分布線圈的電動勢，再乘上分布線圈的數(shù)目呢？的數(shù)目呢？ 這當(dāng)然不行，因為各分布線圈在電這當(dāng)然不行，因為各分布線圈在電樞上的位置不同，每個線圈里感應(yīng)的電動勢在相樞上的位置不同，每個線圈里感應(yīng)的電動勢在相位上也就不同。位上也就不同。代數(shù)相加代數(shù)相加 相量相加相量相加q = 3 的線圈組的線圈組2033180180qmaaaa aa1qE1kE1qe分布繞組分布繞組線圈組

35、電動勢線圈組電動勢1qE比較比較集中繞組集中繞組線線圈組電動勢圈組電動勢 Eq11kE1qEaaa aa1qE1kE2sin21qaEq2sin21aEk2sin2sin11aqaEEkq111dkqKqEE2sin2sin1aqqaqEkaaa aa1qE1kE 為多邊形外接圓半徑為多邊形外接圓半徑2sin2sin1aqqaKd基波分布系數(shù)基波分布系數(shù)： 基波分布系數(shù)表示由于繞組分布使線圈基波分布系數(shù)表示由于繞組分布使線圈組的基波電動勢打了折扣（組的基波電動勢打了折扣（ Kd11 )。2asinq2qasinqEEKkdd勢）個集中線圈的合成電動勢）個分布線圈的合成電動q(q(111)201

36、0(184頁公式 111dKkqKNqEE 44.4 111dpKKKfNq114.44 dpkKfqN 稱為繞組系數(shù)。稱為繞組系數(shù)。dp1 k 可以把分布、短距線圈組等效為打了折可以把分布、短距線圈組等效為打了折扣扣 后的整距集中繞組。后的整距集中繞組。dp1 kAZq 等于等于 3 的分布繞組的分布繞組BXCYXAZBYCq 等于等于 1 的集中繞組，的集中繞組，基波繞組系數(shù)基波繞組系數(shù)11dpK相電動勢：相電動勢：1111K f4.44dpNE五、相電動勢和線電動勢五、相電動勢和線電動勢 若每相有若每相有 a a 條并聯(lián)支路，每相繞組每支條并聯(lián)支路，每相繞組每支路串聯(lián)總匝數(shù)為路串聯(lián)總匝數(shù)

37、為 。1N 的計算的計算單層繞組單層繞組aq1KNpN 雙層疊繞組雙層疊繞組aq21KNpN 1N1111K f4.44dpNE頁189謹(jǐn)記：謹(jǐn)記：)3010(式三相雙層短距分布繞組的電動勢三相雙層短距分布繞組的電動勢謹(jǐn)記：謹(jǐn)記：頁186apqNNK1是一相繞組每支路串聯(lián)匝數(shù)是一相繞組每支路串聯(lián)匝數(shù)頁181）式（17-10mpQq2每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)：頁181槽距角槽距角Qp0360q060謹(jǐn)記：謹(jǐn)記：頁184）式（2010 2sin2sin1aqqaKd基波分布系數(shù)基波分布系數(shù)：頁187)2sin(1ykp為基波節(jié)距因數(shù)為基波節(jié)距因數(shù)111dpdpkkk基波繞組系數(shù)：基波繞組系數(shù)：線

38、電動勢線電動勢EL1接法接法11 EELY形接法形接法113EEL五、相電動勢和線電動勢五、相電動勢和線電動勢 q =2 q =2，6060相帶三相繞組，求：相帶三相繞組，求： 1 1基波分布系數(shù)；基波分布系數(shù)； 2 2120120相帶繞組基波分布系數(shù)；相帶繞組基波分布系數(shù)； 3 3q a 0 q a 0 基波分布系數(shù)?；ǚ植枷禂?shù)。解：解：1 160qa30a966. 015sin230sin2sin2sin1aqqaKd例題：例題：例題：例題：q =2q =2，6060相帶三相繞組，求：相帶三相繞組，求： 1 1基波分布系數(shù)；基波分布系數(shù)； 2 2120120相帶繞組基波分布系數(shù)；相帶繞組

39、基波分布系數(shù)； 3 3q a 0 q a 0 基波分布系數(shù)?；ǚ植枷禂?shù)。解：解：2 120qa30a 1204a83652. 015sin42120sin2sin2sin1aqqaKd例題：例題： 3 3q a 0 q a 0 基波分布系數(shù)?；ǚ植枷禂?shù)。解：解：3 3 955. 0630sin223180sin2sin2sin1aqaqqaKd比較：比較：827.0955.0)120(1)60(1ddKK一、諧波的危害一、諧波的危害三三、減少高次諧波電動勢的方法、減少高次諧波電動勢的方法二二、諧波電動勢計算、諧波電動勢計算高次諧波電動勢的存在會產(chǎn)生許多不良影響。高次諧波電動勢的存在會產(chǎn)生許

40、多不良影響。1、使發(fā)電機(jī)的電動勢和電流波形變壞，使電機(jī)、使發(fā)電機(jī)的電動勢和電流波形變壞，使電機(jī)的附加銅損耗、鐵損耗增大，效率下降，溫升的附加銅損耗、鐵損耗增大，效率下降，溫升增加；增加；2、對于輸電線路，高次諧波可能引起電感和電、對于輸電線路，高次諧波可能引起電感和電容發(fā)生諧振產(chǎn)生過電壓；容發(fā)生諧振產(chǎn)生過電壓；一、諧波的危害一、諧波的危害3、輸電線路中高次諧波電流產(chǎn)生的磁場、輸電線路中高次諧波電流產(chǎn)生的磁場對附近通訊線路會產(chǎn)生有害的干擾；對附近通訊線路會產(chǎn)生有害的干擾；4、對于電動機(jī)，高次諧波電流會產(chǎn)生有、對于電動機(jī)，高次諧波電流會產(chǎn)生有害的附加轉(zhuǎn)矩，使運(yùn)行變壞。害的附加轉(zhuǎn)矩，使運(yùn)行變壞。dpKNfE144. 4 為諧波次數(shù)（為諧波次數(shù)（3、5、7、9.)二、諧波電動勢計算二、諧波電動勢計算1、f的計算的計算2、的計算的計算頁1903510 3、諧波繞組系數(shù)、諧波繞組系數(shù) 計算計算dpk2pf轉(zhuǎn)子角速度：轉(zhuǎn)子角速度：602 np電角速度：電角速度：pf112211pf1、f的計算的計算 2p1 f1 pLBm2例如：例如：1331mmBB2、的計算的計算1mmBBLBm12dpKNfE144. 4LBm12