交流電機(jī)理論共同問題

第4章交流電機(jī)理論的共同問題交流繞組的構(gòu)成原則和分類12三相繞組3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)5交流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩4.1交流繞組的構(gòu)成原則和分類繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)凸極同步電機(jī)籠型異步電機(jī)隱極同步電機(jī)可以作為發(fā)電機(jī)，也可以作為電動(dòng)機(jī)。交流電機(jī)的種類1、交流電機(jī)的基本工作原理同步電機(jī)和異步電機(jī)運(yùn)行原理不同。但是兩者在定子結(jié)構(gòu)、定子繞組以及繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和繞組產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)等方面有很多共同的地方，將這些作為共同問題來一起進(jìn)行研究。（1）同步電機(jī)的基本工作原理原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。勵(lì)磁繞組中通入直流電。導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。同步電機(jī)的基本工作原理導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體所在處的氣隙磁通密度、長度和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。同步電機(jī)的基本工作原理感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判斷；圖中所示時(shí)刻電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槌黾埫妗Ｍ诫姍C(jī)的基本工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一周，定子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正負(fù)交變一個(gè)周期。帶上負(fù)載則可以輸出電能。動(dòng)畫1動(dòng)畫2同步電機(jī)的基本工作原理轉(zhuǎn)速n1的單位為r/min對(duì)于p對(duì)極的電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一周，定子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正負(fù)交變p個(gè)周期。同步電機(jī)的基本工作原理同步電動(dòng)機(jī)的基本原理定子通電形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，等效為旋轉(zhuǎn)的磁極。同步電機(jī)的基本工作原理極對(duì)數(shù)p一定時(shí)，定子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f

與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1有嚴(yán)格的關(guān)系，稱為同步關(guān)系。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n1稱為同步轉(zhuǎn)速。這種電機(jī)稱為同步電機(jī)。（2）異步電機(jī)的工作原理籠型異步電機(jī)異步電機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n是否會(huì)等于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1

？不會(huì)，否則無法感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，不會(huì)有電流，不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因?yàn)檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1之間沒有嚴(yán)格的同步關(guān)系，所以稱為異步電機(jī)。動(dòng)畫4動(dòng)畫32、交流繞組由交流電機(jī)的工作原理可見，交流繞組是電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)。交流繞組（1）對(duì)交流繞組的要求導(dǎo)體數(shù)一定情況下，能產(chǎn)生較大的基波電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；三相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱；三相繞組阻抗相等；電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形盡可能接近正弦；較好的散熱，一定的絕緣強(qiáng)度；工藝簡單、維護(hù)方便。對(duì)稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互相錯(cuò)開120°電角度。均勻原則：每個(gè)極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個(gè)極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等。電勢(shì)相加原則：線圈兩個(gè)圈邊的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。如：線圈的一個(gè)邊在N極下，另一個(gè)應(yīng)在S極下。（2）交流繞組的基本原則

（3）交流繞組的分類按相數(shù)：單相和多相繞組；按槽內(nèi)層數(shù)：單層和雙層；

按每極下每相槽數(shù)：整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽；

按繞法：疊繞組和波繞組。構(gòu)成原則和分類一、基本概念：★線圈（繞組元件）：是構(gòu)成繞組的基本單元。繞組就是按一定規(guī)律排列和聯(lián)結(jié)的線圈的總和。線圈可以區(qū)分為多匝線圈和單匝線圈。與線圈相關(guān)的概念包括：有效邊；端部；線圈節(jié)距等繞組基本概念（1）用槽數(shù)表示24槽4極電機(jī)用長度表示★極距（）：沿定子鐵心內(nèi)圓每個(gè)磁極所占的范圍；★極對(duì)數(shù)（）：電機(jī)主磁極的對(duì)數(shù)；

鐵心的橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度為360度。分析已知磁場(chǎng)每轉(zhuǎn)過一對(duì)N、S極，電勢(shì)變化一個(gè)周期，在電路理論中認(rèn)為一個(gè)交變周期為360°電角度。因此在電機(jī)理論中把一對(duì)主磁極所占的空間距離稱為360電角度；

繞組基本概念（1）

電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p時(shí)，氣隙圓周的角度數(shù)為p×360電角度?！镫娊嵌壤@組基本概念（1）★節(jié)距（）：一個(gè)線圈兩個(gè)有效邊之間所跨過的槽數(shù)稱為線圈的節(jié)距。y<τ時(shí)，線圈稱為短距線圈；y=τ時(shí)，線圈稱為整距線圈；y>τ時(shí)，線圈稱為長距線圈。

★槽距角（）：用電角度表示的相鄰兩個(gè)槽間的距離，也即一個(gè)槽所占的電角度數(shù)；繞組基本概念（1）相數(shù)用表示★每極每相槽數(shù)（）：每個(gè)極域內(nèi)每相所占的槽數(shù)。

單層繞組：一個(gè)槽中只放一個(gè)元件邊；

雙層繞組：一個(gè)槽中放兩個(gè)元件邊。繞組基本概念（1）思考：以同步發(fā)電機(jī)為例，若交流電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)的磁通密度沿電機(jī)氣隙按正弦規(guī)律分布，則當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子圓周上的導(dǎo)體切割磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。各槽導(dǎo)體在空間電角度上彼此相差一個(gè)槽距角α。那么各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)彼此之間存在的相位差其大小是多少?

如何直觀的描述出各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系呢？★槽電動(dòng)勢(shì)星形圖：

當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)分別用相量表示時(shí)，這些相量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖，槽電動(dòng)勢(shì)星形圖是分析交流繞組的有效方法，下面我們用具體例子來說明。分析工具：槽電動(dòng)勢(shì)星形圖例：右圖是一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)的定子槽內(nèi)導(dǎo)體沿電樞內(nèi)圓周的分布情況。已知2p=4,電樞槽數(shù)Q=36,轉(zhuǎn)子磁極逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。試?yán)L出槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。(如書圖4-2）槽電動(dòng)勢(shì)星形圖解：已知各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)彼此之間存在著相位差，其大小等于槽距角α。先計(jì)算槽距角：

定子每極每相槽數(shù)：

槽電動(dòng)勢(shì)星形圖圖4－2三相雙層繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖將四個(gè)線圈組按照一定的規(guī)律連接，即可得到A相繞組。相帶及其劃分★相帶：每個(gè)極距內(nèi)屬于同一相的槽在圓周上連續(xù)所占有的電角度區(qū)域。與19、20、21（）A相帶：1、2、3線圈組（）X相帶：10、11、12（）與28、29、30（）（A相的負(fù)相帶）★極相組（線圈組）：將一個(gè)磁極下屬于同一相（即一個(gè)相帶）的q個(gè)線圈，按照一定方式串聯(lián)成一組。以A相位例，由于，故A相共有12個(gè)槽交流繞組單層繞組雙層繞組同心式繞組鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組等元件式整距繞組雙層疊繞組雙層波繞組交流繞組的形式交流繞組的構(gòu)成導(dǎo)體線匝線圈線圈組相繞組單層——每槽中只放置一層元件邊，元件數(shù)等于槽數(shù)的一半，無需層間絕緣，結(jié)構(gòu)和嵌線較簡單。單層繞組只適用于10kW以下的小型異步電動(dòng)機(jī)，其極對(duì)數(shù)通常是p＝l,2,3,4單層繞組通常有鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式等三種不同排列方式三相單層繞組交流繞組的構(gòu)成方法

現(xiàn)以一臺(tái)相數(shù)，極數(shù)，槽數(shù)的三相單層整距繞組的構(gòu)成為例講解交流繞組的構(gòu)成方法。交流繞組的構(gòu)成方法4.2單層整距繞組的構(gòu)成1.計(jì)算相關(guān)參數(shù)：實(shí)例：繪制Q＝24（槽）、m＝3（相）、2p＝4（極）的單層整距繞組展開圖基本步驟：每極每相槽數(shù)槽距角極距2.畫出槽電動(dòng)勢(shì)星形圖：3、分極分相:

▲分極：將總槽數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布），并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向；▲分相：將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相錯(cuò)開120電角度。

4.連線圈和線圈組

根據(jù)給定的線圈節(jié)距，將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)線圈邊連成一個(gè)線圈。（共有幾個(gè)線圈）？將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組；以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則。連線圈和線圈組

將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。串聯(lián)與并聯(lián)：電勢(shì)相加原則。最大并聯(lián)支路數(shù)a＝p

（條件是并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)相量必須相等）連相繞組將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組接法或Y接法；連三相繞組△接法或者Y接法

以上是等元件式整距繞組，同心式繞組、鏈?zhǔn)嚼@組、交叉鏈?zhǔn)嚼@組如下：

單層同心式繞組單層鏈?zhǔn)嚼@組單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組在外形上有多種繞組型式：元件節(jié)距可以整距、短矩或長短距，合理選用繞組型式，可以節(jié)省銅線，簡化工藝。分析相電勢(shì)：采用槽電勢(shì)星形圖。繞組型式不同只不過是元件構(gòu)成方式不同、導(dǎo)體連接先后次序不同，而構(gòu)成繞組的導(dǎo)體所占的槽號(hào)是相同的，都占滿了兩個(gè)相差180°電角度的相帶內(nèi)的全部槽中，三相單層繞組的節(jié)距因數(shù)均為1，具有整距繞組性質(zhì)小結(jié)：三相單層繞組優(yōu)點(diǎn)：繞組因數(shù)中只有分布因數(shù)，基波繞組因數(shù)較高，無層間絕緣，槽利用率高缺點(diǎn)：對(duì)削弱高次諧波不利，無法改善電勢(shì)波形和磁勢(shì)波形，漏電抗較大使用：一般用于10kW以下小功率電機(jī)。（功率較大或?qū)Σㄐ我筝^高的電機(jī)，通常采用雙層繞組。）小結(jié)：三相單層繞組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙層繞組的每個(gè)槽內(nèi)都有上下兩個(gè)線圈邊上下層邊放置的位置每個(gè)線圈的一個(gè)邊放在某一個(gè)槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距y1的另一個(gè)槽的下層。4.3三相雙層繞組的三相交流電機(jī)，其定子繞組大多采用雙層繞組槽數(shù)與線圈數(shù)的關(guān)系為：

整個(gè)繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù)。以下用3相、4極、36槽的雙層疊繞組為例，說明3相雙層繞組的排列和聯(lián)接。三相雙層繞組疊繞組：繞組嵌線時(shí)，相鄰的兩個(gè)串聯(lián)線圈中，后一個(gè)線圈緊“疊”在前一個(gè)線圈上。1、計(jì)算參數(shù)極距：選擇節(jié)距選擇短節(jié)距計(jì)算每極每相槽數(shù)

槽距角2.畫出槽電動(dòng)勢(shì)星形圖：3、分極分相相帶槽號(hào)AZBXCY第一對(duì)極1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18第二對(duì)極19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36按每極每相槽數(shù)劃分相帶4、組成線圈＊根據(jù)給定的線圈節(jié)距連線圈（上層與下層邊合一個(gè)線圈）＊將同一極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)線圈邊連成一個(gè)線圈（q個(gè)）以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)。＊將同一個(gè)極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組＊將屬于同一相的線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。

＊將屬于同一相的2p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。

-1-2-3--10-11-12--19-20-21--28-29-30-圖A相繞組線圈的連接圖（一條并聯(lián)支路）1—2—319—20—2110—11—1228—29—30圖A相繞組線圈的連接圖（兩條并聯(lián)支路）三相Y連接三相連接連三相繞組最大并聯(lián)支路數(shù)a＝2p。雙層疊繞組的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

1）可以靈活地選擇線圈節(jié)距來改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形；2）各線圈節(jié)距、形狀相同，便于制造；3）可以得到較多的并聯(lián)支路數(shù)；4）可采用短距線圈以節(jié)約端部用銅。分極分相:

將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向；將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開120電角度。

連線圈和線圈組：

根據(jù)線圈節(jié)距連線圈（上層邊與下層邊合一個(gè)線圈）以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)。

將同一對(duì)(個(gè)）極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線圈（共有q個(gè)線圈）

將同一對(duì)(個(gè)）極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則

構(gòu)造方法和步驟總結(jié)連相繞組：

將屬于同一相的p/2p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。

串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。按照同樣的方法構(gòu)造其他兩相。

連三相繞組

將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組

△接法或者Y接法構(gòu)造方法和步驟總結(jié)交流繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)研究交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)的問題。同步電機(jī)、異步電機(jī)都存在這些共同問題。先研究繞組和電動(dòng)勢(shì)問題，以同步發(fā)電機(jī)為對(duì)象。4.4

交流繞組的電動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)的繞組是由放置在鐵心槽中的導(dǎo)體通過一定的方式聯(lián)結(jié)而成的。導(dǎo)體線匝線圈線圈組相繞組由簡單到復(fù)雜交流繞組的電動(dòng)勢(shì)繞組聯(lián)結(jié)的原則盡量充分利用導(dǎo)體（產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)盡可能大）。電動(dòng)勢(shì)質(zhì)量好。波形接近正弦三相對(duì)稱節(jié)省材料。1、三相單層集中整距繞組及其電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體所在處的氣隙磁通密度b、導(dǎo)體長度l和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度

v

有關(guān)。對(duì)于確定的電機(jī)而言，長度和轉(zhuǎn)速都是確定的，所以著重分析氣隙磁通密度。導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為方便進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建立直角坐標(biāo)系在轉(zhuǎn)子表面；原點(diǎn)、橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)。規(guī)定物理量的參考方向氣隙磁通由轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子方向?yàn)檎鄳?yīng)的磁通密度也為正；電動(dòng)勢(shì)以出紙面方向?yàn)檎?。?dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Ff＝NfIf產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，用氣隙磁通密度

b表示。導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)氣隙磁通密度的空間分布為平頂波。諧波分析應(yīng)用疊加定理由磁通密度波形的特點(diǎn)，可知傅里葉級(jí)數(shù)分解后，只含有奇數(shù)次的正弦項(xiàng)。

導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)的最大值因?yàn)椋捍鸥袘?yīng)強(qiáng)度峰值和平均值之間的關(guān)系：

導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)

導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)速度：

導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)的有效值每極磁通：

導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)氣隙磁通密度可以表示為分別研究各次磁通密度的作用，再綜合。可以看成是導(dǎo)體以角速度

向著與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)t＝0時(shí)，

t時(shí)刻，211mEE=為基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值。lvBEmm11d=為導(dǎo)體A基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)習(xí)慣上采用每極磁通量來計(jì)算電動(dòng)勢(shì)1為氣隙基波每極磁通量；p為極距。導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電角度與機(jī)械角度轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一對(duì)極，定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就交變一次，即經(jīng)過360。電角度與機(jī)械角度在電機(jī)學(xué)中，將一對(duì)極在空間上占據(jù)的機(jī)械角度定義為360，稱為空間電角度，用表示。原來的空間一周對(duì)應(yīng)的360，稱為空間機(jī)械角度，用表示。導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)結(jié)論空間上正弦分布的磁通密度波，通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生時(shí)間上正弦變化的電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子在一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的空間電角度和電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上經(jīng)過的角度相等，即轉(zhuǎn)子在空間上轉(zhuǎn)過多少電角度，電動(dòng)勢(shì)就在時(shí)間上經(jīng)過了多少電角度。

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。

導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)小結(jié)導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體A相距一個(gè)角度的導(dǎo)體B的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)t

時(shí)刻,eB1與eA1的有效值相同，但相位不同。導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)結(jié)論導(dǎo)體B

與導(dǎo)體A

在空間上相差

電角度,它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上也相差

電角度。順著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向看，空間上超前，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上滯后。導(dǎo)體的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同理也可以得到5次、7次等各次諧波電動(dòng)勢(shì)整距線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線匝整距線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要使線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，應(yīng)選節(jié)距等于一個(gè)極距的兩根導(dǎo)體聯(lián)結(jié)成線匝。節(jié)距等于一個(gè)極距，稱為整距。節(jié)距可以不等于一個(gè)極距，可以形成短距或者長距。整距線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)整距線匝的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為整距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多個(gè)同樣的線匝構(gòu)成線圈。整距線圈就是多匝的整距線匝，各線匝之間相互絕緣。線圈的匝數(shù)為Nk（即Nk個(gè)線匝串聯(lián)）。整距線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為三相單層集中整距繞組沿著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向看，空間上超前，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上滯后。三相對(duì)稱的交流電動(dòng)勢(shì)三相有效值相同；A相電動(dòng)勢(shì)超前B相120電角度，B相超前C相120電角度。三相單層集中整距繞組三相單層集中整距繞組三相繞組可以聯(lián)結(jié)成星形或者三角形三相單層集中整距繞組星形聯(lián)結(jié)時(shí)，線電動(dòng)勢(shì)中不含有3次或3的倍數(shù)次諧波電動(dòng)勢(shì)。3次諧波電動(dòng)勢(shì)三相單層集中整距繞組三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，線電動(dòng)勢(shì)中不含有3次或3的倍數(shù)次諧波電動(dòng)勢(shì)，但有循環(huán)電流，產(chǎn)生損耗。三相單層集中整距繞組三相單層集中整距繞組，非常簡單。繞組集中，發(fā)熱集中，散熱困難。鐵心表面有很多空間沒有利用，不經(jīng)濟(jì)。電動(dòng)勢(shì)的波形不好。

2、三相單層分布繞組及其電動(dòng)勢(shì)為充分利用空間，沿圓周均布多根導(dǎo)體。電動(dòng)勢(shì)盡可能大三相對(duì)稱以p＝2，定子上均勻分布24槽為例進(jìn)行說明。（定子槽數(shù)Q＝24）三相單層分布繞組電動(dòng)勢(shì)星形相量圖槽距角——相鄰兩個(gè)槽之間相距的空間電角度。三相單層分布繞組分相相帶——每極下每相占有的區(qū)域。60相帶每極每相槽數(shù)qm為相數(shù)三相單層分布繞組繞組展開圖三相單層分布繞組繞組展開圖相繞組的聯(lián)結(jié)（并聯(lián)支路數(shù)）。最大并聯(lián)支路數(shù)

a＝p。根據(jù)分相的結(jié)果對(duì)線圈邊進(jìn)行聯(lián)結(jié)，形成線圈組。每一對(duì)極下形成一個(gè)線圈組，共p個(gè)線圈組。三相單層分布繞組整距分布線圈組電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算三相單層分布繞組整距分布線圈組電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算kd1稱為基波分布因數(shù)。

式中，—個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和；

—繞組的基波分布因數(shù)，的意義：由于繞組分布在不同的槽內(nèi)，使得個(gè)集中線圈的合成電動(dòng)勢(shì)大于個(gè)分布線圈的合成電動(dòng)勢(shì)，由此所引起的折扣。三相單層分布繞組在線圈集中在一起時(shí)的電動(dòng)勢(shì)基礎(chǔ)上乘上基波分布因數(shù)kd1

。也可看成線圈仍集中在一起，但有效匝數(shù)減小為qNckd1。對(duì)于次諧波，三相單層分布繞組整距分布相繞組電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算每相每支路串聯(lián)匝數(shù)線圈組相繞組線圈基波三相單層分布繞組諧波電動(dòng)勢(shì)線圈組相繞組三相單層分布繞組的特點(diǎn)

線圈數(shù)（槽數(shù)Q的一半）最大并聯(lián)支路數(shù)（極對(duì)數(shù)p）每相每支路串聯(lián)匝數(shù)三相單層分布繞組優(yōu)點(diǎn)有效利用鐵心表面空間；可以削弱繞組的諧波電動(dòng)勢(shì)；每個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，嵌線方便；便于散熱。10kW以下的三相異步電動(dòng)機(jī)采用。缺點(diǎn)單層分布繞組不能任意短距，無法利用短距進(jìn)一步削弱諧波電動(dòng)勢(shì)，改善電動(dòng)勢(shì)的波形。3、三相雙層分布短距繞組及其電動(dòng)勢(shì)為了進(jìn)一步削弱諧波電動(dòng)勢(shì)，使電動(dòng)勢(shì)波形接近正弦。采用雙層分布短距繞組，利用短距來進(jìn)一步改善電動(dòng)勢(shì)波形。三相雙層分布短距繞組雙層繞組是在每個(gè)槽中放置兩個(gè)線圈邊，線圈的一個(gè)邊在一個(gè)槽的上層，另一邊則在另外一個(gè)槽的下層。各線圈的構(gòu)成相同。節(jié)距不受限制，可取為需要的值。三相雙層分布短距繞組雙層疊繞組短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈節(jié)距y1＝y(tǒng)y為短距比，是線圈節(jié)距與極距之比。短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為基波節(jié)距因數(shù)。短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)短距時(shí)，基波短距因數(shù)kp1

總小于1，所以短距使線圈的基波電動(dòng)勢(shì)減小，在整距線圈電動(dòng)勢(shì)的基礎(chǔ)上乘上kp1

。也可以理解為線圈仍為整距，但是其匝數(shù)不是Nc

，而是Nckp1

。諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為次諧波節(jié)距因數(shù)。三相雙層分布短距繞組如何來聯(lián)結(jié)導(dǎo)體，形成三相雙層分布短距繞組以極對(duì)數(shù)為2、定子上均勻分布36槽為例進(jìn)行說明。三相雙層分布短距繞組電動(dòng)勢(shì)星形相量圖槽距角p＝2，Q＝36每極每相槽數(shù)三相雙層分布短距繞組電動(dòng)勢(shì)星形相量圖每個(gè)相量表示的是每個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)相量。線圈數(shù)等于槽數(shù)。分相將線圈劃分給三相。60相帶法120相帶法三相雙層分布短距繞組節(jié)距的選擇短1/3節(jié)距，可以完全消除3次諧波需要削弱的主要是5、7次諧波電動(dòng)勢(shì)；短1/5節(jié)距，可以完全消除5次諧波。三相雙層分布短距繞組繞組展開圖每相在每極下有一個(gè)線圈組——極相組。極相組數(shù)＝2p；最大并聯(lián)支路數(shù)＝2p。三相雙層分布短距繞組基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極相組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為每相串聯(lián)匝數(shù)；為基波繞組因數(shù)。三相雙層分布短距繞組諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極相組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為次諧波節(jié)距因數(shù)。三相雙層分布短距繞組諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為每相串聯(lián)匝數(shù)；為次諧波繞組因數(shù)。削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的主要方法

采用短距繞組采用分布繞組三相繞組的聯(lián)結(jié)合理設(shè)計(jì)磁極形狀或勵(lì)磁繞組的分布，使氣隙磁場(chǎng)接近正弦。4.6交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)是電機(jī)內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵問題。交流電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)有勵(lì)磁繞組通入直流電產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)；交流繞組中流過交流電流時(shí)產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，既是空間函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)?！飨嗫臻g位置不同——各相電流相位不同交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)研究磁動(dòng)勢(shì)的空間上的分布、時(shí)間上的變化。研究磁動(dòng)勢(shì)的大小、波形和性質(zhì)。由簡單到復(fù)雜，先研究一相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，再分析三相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。1、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單層集中整距繞組線圈通入電流

ic，產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生磁場(chǎng)。參考方向規(guī)定電流（如圖）磁動(dòng)勢(shì)（磁感應(yīng)線出定子，進(jìn)轉(zhuǎn)子為正）Nc——線圈匝數(shù)一相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)在定子內(nèi)圓表面，建立直角坐標(biāo)系原點(diǎn)（線圈的軸線）橫坐標(biāo)（用空間電角度衡量的氣隙圓周方向距離原點(diǎn)的距離）縱坐標(biāo)（氣隙磁動(dòng)勢(shì)的大?。┮幌鄦螌蛹姓嗬@組的磁動(dòng)勢(shì)將定子展開成直線，定子在下，轉(zhuǎn)子在上。一相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)的空間分布一相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論通電的一個(gè)線圈產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)沿圓周方向的空間分布呈矩形波，在通電線圈處發(fā)生突跳。

如果通過線圈的電流隨時(shí)間作余弦變化,則矩形波的高度也將按余弦變化。整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)在空間上按矩形分布（空間位置不變），幅值隨時(shí)間以電流頻率按余弦規(guī)律變化的脈振波

（動(dòng)畫）磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)的分解傅里葉級(jí)數(shù)分解矩形波關(guān)于縱軸和橫軸都對(duì)稱，所以分解后只有奇數(shù)次的余弦項(xiàng)。動(dòng)畫磁動(dòng)勢(shì)的分解各次的幅值為基波磁動(dòng)勢(shì)為：3次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：5次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：磁動(dòng)勢(shì)的分解結(jié)論基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為。第

次諧波的幅值等于基波幅值的

1/

。線圈的軸線（橫坐標(biāo)的原點(diǎn)）處是各次諧波的幅值所在位置；該位置的不同次數(shù)的諧波幅值，有的是正值，有的是負(fù)值。電流交變時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)線圈通入交變電流時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)空間分布仍為矩形波，但幅值大小隨時(shí)間交變。電流交變時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)基波磁動(dòng)勢(shì)Fc1為基波磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅。電流交變時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)3次、5次諧波磁動(dòng)勢(shì)Fc3、Fc5分別為3次、5次諧波磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅，分別是基波最大振幅的

1/3

和

1/5

。電流交變時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論(1)線圈通入交流電產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)沿定子內(nèi)圓周呈矩形波分布，磁動(dòng)勢(shì)幅值隨時(shí)間脈動(dòng)。(2)矩形波磁動(dòng)勢(shì)分解成的基波和諧波磁動(dòng)勢(shì)，都是在空間按余弦分布，都是空間電角度的函數(shù)；幅值都隨時(shí)間角頻率按余弦變化，是時(shí)間電角度的函數(shù)。所以基波和諧波磁動(dòng)勢(shì)都既是空間函數(shù)，又是時(shí)間函數(shù)。電流交變時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)(3)基波和各次諧波磁動(dòng)勢(shì)的振幅位置均在線圈軸線＋A處，即空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，振幅位置不隨時(shí)間變化，稱為脈振磁動(dòng)勢(shì)。脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解基波脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解第一部分既隨時(shí)間變化，又與位置有關(guān)。的最大值始終出現(xiàn)在cos(－t)＝1即＝t

的位置。隨著t的推移在向的正方向移動(dòng)。

實(shí)際上是正向旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)波。脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解特點(diǎn)

在空間按余弦分布，隨時(shí)間的推移向

的正方向移動(dòng)，是一個(gè)行波。行波旋轉(zhuǎn)的電角速度為，數(shù)值上與線圈電流的電角頻率相等。脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解第二部分旋轉(zhuǎn)的角速度為正幅值位置脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解特點(diǎn)

在空間按余弦分布，隨時(shí)間的推移向

的反方向移動(dòng)，是一個(gè)行波。行波旋轉(zhuǎn)的電角速度為－，其大小與線圈電流的電角頻率相等。脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可看成是兩個(gè)朝相反方向旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)波的合成。脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解結(jié)論一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)波長與原脈振波完全一樣，朝相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)波，旋轉(zhuǎn)的電角速度分別為

和－

，每個(gè)旋轉(zhuǎn)波的幅值是原脈振波最大振幅的一半，等于

Fc1/2。

當(dāng)通電電流為正的最大值時(shí)，脈振波的振幅為最大值，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波的正振幅正好都轉(zhuǎn)到＝0的地方，即在通電線圈的軸線處，這時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波重疊在一起。磁動(dòng)勢(shì)的矢量表示法矢量的長度等于幅值，位置表示磁動(dòng)勢(shì)波正幅值所在的位置。只要知道幅值和位置，就可以確定其他位置的磁動(dòng)勢(shì)值。矢量圖只能表示某一時(shí)刻矢量的位置。磁動(dòng)勢(shì)的矢量表示法2、三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組空間上互差120電角度；三相電流在時(shí)間上互差120電角度。三相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)A相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)空間上以A相繞組的軸線為中心按余弦分布。時(shí)間上則隨著A相電流以角頻率

脈振。線圈電流（其中Iφ

為相電流）三相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)B、C相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)空間上分別以B、C相繞組的軸線為中心按余弦分布。時(shí)間上則分別隨著B、C相電流以角頻率

脈振。三相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)（1）解析法三相繞組合成基波磁動(dòng)勢(shì)將每相脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為正、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)；分別求和，得到正、反轉(zhuǎn)合成磁動(dòng)勢(shì)；再將兩者合成，求出總的磁動(dòng)勢(shì)。三相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論三相合成產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

f1。每相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的振幅大小隨時(shí)間變化，而三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值

F1

是不變的，F(xiàn)1

是基波脈振磁動(dòng)勢(shì)最大振幅Fc1的3

/

2倍。三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的波長和單相時(shí)的一樣，即極對(duì)數(shù)相同。三相單層集中整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)的方向是＋α

方向（正轉(zhuǎn)）。三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)的電角速度為1＝2f，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為n1＝60f

/p

。某一相電流達(dá)到最大值時(shí)，三相合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

f1的正幅值正好位于該相繞組軸線處。（2）空間矢量圖法將每相繞組產(chǎn)生的基波脈振磁動(dòng)勢(shì)矢量分解為兩個(gè)（正、反轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)矢量。正、反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)分別求矢量和。分析合成的正、反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)，得出最終的合成磁動(dòng)勢(shì)。（2）空間矢量圖法可取