三相交流繞組

三相交流繞組1第1頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月繞組構(gòu)成了電機的電路部分，是電機的核心，必須對交流繞組的構(gòu)成和連接規(guī)律有一個清楚的了解。4-1交流繞組的構(gòu)成和分類一、交流繞組的構(gòu)成原則對交流繞組的基本要求：（1）電動勢和磁動勢波形要接近正弦波，也就是基波電動勢和基波磁動勢大，諧波電動勢和磁動勢盡可能小。（2）對三相繞組各相的電動勢、磁動勢必須對稱，電阻電抗要平衡。（3）繞組銅耗小，用銅量少。（4）絕緣可靠，機械強度高，散熱條件要好，制造方便。2第2頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要介紹三相整數(shù)槽繞組。二、交流繞組的分類按相數(shù)分單相三相按每極每相槽數(shù)分整數(shù)槽分?jǐn)?shù)槽按槽內(nèi)層數(shù)分單層

雙層同心式交叉式鏈?zhǔn)蒋B繞波繞3第3頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月對于10kw以上的三相交流電機，其定子繞組一般均采用雙層繞組。雙層繞組每個槽內(nèi)有上、下兩個線圈邊，分別稱為上層邊和下層邊。一個線圈的一個邊放在某槽的上層，另一個邊則放在下層，相隔的槽數(shù)稱為節(jié)距，用y1表示。4-2三相雙層繞組在雙層繞組中線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。4第4頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、雙層繞組的優(yōu)點

1、可選擇最有利的節(jié)距，以改善電動勢、磁動勢波形；2、線圈尺寸相同便于制造；3、端部形狀排列整齊，有利于散熱和增加機械強度。二、交流繞組的基本知識

1、電角度與機械角度

電機圓周在幾何上為360度，這個角度稱為機械角度。在電機中磁場變化一個周期，即經(jīng)過N、S一對磁極就稱為360度電角度。若電機有p對極，整個圓周就是p×3600電角度。電角度=P×機械角度5第5頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、線圈圖片7

線圈由一匝或多匝導(dǎo)線繞成。3、節(jié)距

線圈兩邊所跨定子圓周上的槽數(shù)，用y1表示，y1應(yīng)接近電機的極距τ

極距

4、槽距角

相鄰槽之間的電角度α

有效邊端部首端末端6第6頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月返回7第7頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月5、每極每相槽數(shù)

m:相數(shù)p:極對數(shù)

即每一個極下每相所占的槽數(shù)三、槽電動勢星形圖和相帶劃分

當(dāng)把各槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)的電動勢分別用矢量表示時，這些矢量構(gòu)成一個輻射星形，稱為槽電動勢星形圖。例：一臺三相4極36槽電機，試?yán)L出槽電動勢星形圖并劃分相帶。槽電動勢8第8頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月返回9第9頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1、繪槽電動勢星形圖123456789101112131415161718若氣隙中有一正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場，則槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電動大小相等，相位依次相差一個槽距角。10第10頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、劃分相帶(每極下每相所占有的區(qū)域稱為相帶)

以A相為例，A相在每極下應(yīng)占有3個槽，整個定子中A相共有12個槽，為使合成電動勢最大，在第一個N極下取1、2、3三個槽作為A相帶，在第一個S極下取10、11、12三個槽作為X相帶。1、2、3三個槽向量間夾角最小，合成電動勢最大，而10、11、12三個槽分別與1、2、3三個槽相差一個極距，即180度電角度，這兩個線圈組（極相組）反接以后合成電動勢代數(shù)相加，其合成電動勢最大。同理將19、20、21和28、29、30也劃為A相，然后把這些槽里的線圈按一定規(guī)律連接起來，即得A相繞組。A:123192021X:10111228293011第11頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月同理，為了使三相繞組對稱，應(yīng)將距A相120度處的7、8、9、16、17、18和25、26、27、34、35、36劃為B相。而將距A相240度處的13、14、15、22、23、24和31、32、33、4、5、6劃為C相，由此得一對稱三相繞組。每個相帶各占60度電角度，如圖4-2（a）所示，稱為60度相帶繞組。B:789252627X:161718383536C:131415313233Z:45622232612第12頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月也可按圖4-2（b）所示分相，得到一個對稱的120度相帶繞組。因120度相帶合成電動勢較60度相帶合成電動勢小，所以一般采用60度相帶繞組。圖4－2（b）13第13頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月繪制繞組展開圖的步驟是：a、繪槽電動勢星形圖b、劃分相帶c、把各相線圈按一定規(guī)律連接成對稱三相繞組。四、繪制繞組展開圖

根據(jù)線圈的形狀和連接規(guī)律，雙層繞組可分為疊繞組和波繞組兩類。14第14頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1、疊繞組

任何兩個相鄰的線圈都是后一個疊在前一個上面的，稱為疊繞組。例：繪制4極3相36槽的雙層疊繞組展開圖。解：繪制槽電動勢星形圖和相帶劃分同上，取y1=8。15第15頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月電機學(xué)圖1/疊繞組.SWF16第16頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月按相鄰極下電流必須相反的原則，將各極相組連接起來，構(gòu)成相繞組，圖中實線為上層邊，虛線為下層邊。由于N極下的極相組A與S極下的極相組X的電動勢相位相反，電流方向也相反，應(yīng)將極相組A和極相組X反向串聯(lián)或反向并聯(lián)。由于每相的極相組數(shù)等于極數(shù)，所以雙層疊繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)等于2p。如上例中電機為4極，有4個極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)a=4實際支路數(shù)通常小于2p，且2p必須是a的整數(shù)倍。17第17頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月a=118第18頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月最大并聯(lián)支路數(shù)a=419第19頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、波繞組

兩個相鄰的線圈成波浪形前進，如圖所示，波繞組的連接規(guī)律是把所有同一極性（如N1,N2……）下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來組成一組，在把另一極性（S1,S2……）下的屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成另一組，最后根據(jù)需要把這兩組接成串聯(lián)或并聯(lián)。構(gòu)成相繞組。為合成節(jié)距

20第20頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：將前述3相4極36槽y1=8的繞組繞成波繞組。

繪制波繞組展開圖的步驟與疊繞組完全相同，該例題槽電動勢星形圖和相帶劃分與前例完全相同，如右圖所示。21第21頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月電機學(xué)圖1/波繞組1.SWF22第22頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月每繞完一周后人為地后退一個槽，才能使繞組繼續(xù)繞下去。若A相從3號線圈起，則3號線圈一導(dǎo)體邊放在3號槽上層用實線表示，另一導(dǎo)體邊放在11號槽下層用虛線表示（y1=8）然根據(jù)y=18,3號線圈應(yīng)與21號線圈連接，其繞組展開圖如圖所示。1-2-310-11-1219-20-2128-29-30A1X1A2X223第23頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一路串聯(lián)24第24頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月單層繞組每槽只有一個線圈邊，所以線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半。這種繞組下線方便，槽利用率高（無層間絕緣）。分同心式、鏈?zhǔn)胶徒徊媸?，本?jié)介紹單層繞組連接規(guī)律，現(xiàn)分別說明如下：一、同心式

同心式繞組由不同節(jié)距的同心線圈組成。以兩極三相24槽電機為例說明。4-3三相單層繞組

分相：A232412X11121314B78910Y19202122C15161718Z345625第25頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月單層整距繞組，23-11，24-12，1-13，2-14為4個整距線圈，串聯(lián)后構(gòu)成一個線圈組。線圈組的電動勢大小與線圈邊串聯(lián)次序無關(guān)，因此可把2-11，1-12，23-14，24-13分別構(gòu)成線圈。26第26頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月同心式優(yōu)點：下線方便，端部的重疊層數(shù)較少，便于布置，散熱好。缺點：線圈的大小不等、繞制不便。27第27頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鏈?zhǔn)嚼@組

鏈?zhǔn)嚼@組的線圈具有相同的節(jié)距。就整個繞組外形來看，一環(huán)套一環(huán)，形如長鏈。鏈?zhǔn)骄€圈的節(jié)距恒為偶數(shù)。例：三相6極36槽繪制鏈?zhǔn)嚼@組展開圖

1號向右連，36號向左連，且節(jié)距相等，然后用極間連線（紅線）按相鄰極下電流方向相反的原則將六個線圈反向串聯(lián)，得A相繞組。28第28頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈?zhǔn)嚼@組本質(zhì)上就是q=2的同心式繞組。29第29頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：三相四極36槽定子，繪制交叉式繞組展開圖三、交叉式繞組

30第30頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月在交流電機氣隙中有一以ns轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。本節(jié)討論旋轉(zhuǎn)磁場在空間正弦分布時，交流繞組中感應(yīng)電動勢的計算公式。由于旋轉(zhuǎn)的磁場切割定子繞組，所以在定子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

4-4正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢

一相繞組的電動勢=一條支路的電動勢導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢線圈的感應(yīng)電動勢線圈組（極相組）的感應(yīng)電動勢一相繞組感應(yīng)電動勢31第31頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢

如圖為一臺兩極交流發(fā)電機，轉(zhuǎn)子是直流勵磁形成的主磁極（簡稱主極）定子上放有一根導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子由原動機拖動以后，形成一旋轉(zhuǎn)磁場。定子導(dǎo)體切割該旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢。32第32頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)主極磁場在氣隙內(nèi)按正弦規(guī)律分布，則：

B1：磁場幅值

α：離開原點的電角度

可認(rèn)為導(dǎo)體以角頻率ω反向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)時間為t時，導(dǎo)體轉(zhuǎn)過α，且α=ωt，則導(dǎo)體感應(yīng)電動勢為：1、電動勢的波形33第33頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月由上式可見導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢是隨時間正弦變化的交流電動勢。34第34頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、正弦電動勢的頻率f

若p=1，電角度=機械角度，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周感應(yīng)電動勢交變一次，設(shè)轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)ns轉(zhuǎn)（即每秒轉(zhuǎn)ns/60轉(zhuǎn)），于是導(dǎo)體中電動勢交變的頻率應(yīng)為：

若電機為P對極，則轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢將交變P次，此時電動勢頻率為：在我國工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，所以當(dāng)35第35頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月3、導(dǎo)體電動勢有效值

：平均磁密：每極磁通。

36第36頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、整距線圈的感應(yīng)電動勢

，則線圈的一根導(dǎo)體位于N極下最大磁密處時，另一根導(dǎo)體恰好處于S極下的最大磁密處。所以兩導(dǎo)體感應(yīng)電動勢瞬時值總是大小相等，方向相反，設(shè)線圈匝數(shù)NC=1，則整距線圈的電動勢為37第37頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月若線圈有NC匝，則三、短距線圈的電動勢，節(jié)距因數(shù)

y1<τ因此節(jié)距小于180°

兩導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢不是差180度，而是相差

節(jié)距因數(shù)（基波）

38第38頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月若為NC匝表示線圈采用短距后感應(yīng)電動勢較整距時應(yīng)打的折扣

當(dāng)時，＝1當(dāng)時，例如：

可見采用短距線圈后對基波電動勢的大小稍有影響，但當(dāng)主磁場中含有諧波時，它能有效地抑制諧波電動勢，所以一般交流繞組大多采用短距繞組。39第39頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月四、線圈組的電動勢、分布因數(shù)和繞組因數(shù)

每極下每相有一個線圈組，由q個線圈組成，且各個線圈依次相差α電角度如q=3

40第40頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月q個線圈分布在不同槽內(nèi)，使其合成電動勢小于q個集中線圈的合成電動勢qEc1，所以kd1<1。分布因數(shù)kd1可理解為各線圈分布排列后感應(yīng)電動勢較集中排列時應(yīng)打的折扣?；ǚ植家驍?shù)41第41頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月為q個線圈的總匝數(shù)即考慮了短距和分布后整個繞組合成電動勢所打的折扣。

五、相電動勢和線電動勢根據(jù)設(shè)計要求，將線圈組串聯(lián)或并聯(lián)起來得一相的繞組，只要將每相串聯(lián)總匝數(shù)代入線圈組方程中變得一相繞組的電動勢。設(shè)一相繞組串聯(lián)總匝數(shù)為N，則：

42第42頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月1）對單層繞組

每對極下只有一個線圈組，P對極時每相有P個線圈組，即pq個線圈，若并聯(lián)支路數(shù)為a，每個線圈為NC匝，則每條支路串聯(lián)匝數(shù)為2）對雙層繞組

P對極有2P個線圈組，即2Pq個線圈

求出相電動勢后，根據(jù)“星”或“角”的接法，可求出線電動勢。

43第43頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月對星形連接：線電動勢=

對角形連接：線電動勢=

將式與變壓器中感應(yīng)電動勢有效值的計算比較，公式在形式上相似，只是多了一個繞組因數(shù)kw1，如kw1=1兩個公式完全一致，這也與實際相吻合，變壓器繞組可認(rèn)為是整距集中的，因為每匝的電動勢相同。44第44頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月試求主磁場在定子繞組內(nèi)感應(yīng)的：（1）電動勢的頻率；（2）基波電動勢的節(jié)距因數(shù)和分布因數(shù)；（3）相電動勢和線電動勢。有一臺三相同步發(fā)電機，2p=2，轉(zhuǎn)速n=3000r/min，定子槽數(shù)Q=60,繞組為雙層、星形聯(lián)結(jié)，節(jié)距y1=4τ/5，每相總串聯(lián)匝數(shù)N=20，主磁場在氣隙中正弦分布，基波磁通量φ1=1.504Wb。[例4-1]45第45頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月解：（1）電動勢的頻率（2）基波節(jié)距因數(shù)和分布因數(shù)60o相帶46第46頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)相電動勢和線電動勢47第47頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月磁場正旋分布時的感應(yīng)電動勢1.波形正旋波2.頻率3.有效值48第48頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

本節(jié)討論主極磁場非正弦分布時所引起的諧波電動勢。

以上我們假定主極磁場在氣隙內(nèi)為正弦分布，實際上，主極磁場并非完全按正弦規(guī)律分布，此時將磁場波進行諧波分析，可得基波和一系列高次諧波，相應(yīng)的交流繞組中感應(yīng)電動勢除基波外還有一系列高次諧波電動勢。本節(jié)討論非正弦磁場分布所引起的諧波電動勢及其削弱的方法。

4-5感應(yīng)電動勢中的高次諧波

49第49頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月一、高次諧波電動勢交流電機中氣隙磁場分布一般呈平頂波如右圖所示，應(yīng)用富氏級數(shù)可將其分解為基波和一系列諧波的合成。因主極磁場分布與磁極中心線相對稱，故偶次諧波為零，所以磁場中僅存在奇次諧波（1，3，5…7），為清楚起見，圖中只畫出1，3，5，次諧波，且次數(shù)越高，幅值越小。50第50頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月出現(xiàn)高次諧波的原因主要是由于鐵心的飽和及主極的外形未經(jīng)特殊設(shè)計。

諧波磁場的特點：

（由于諧波旋轉(zhuǎn)磁場也因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而形成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）

即諧波頻率為基波頻率的v倍除基波磁場在繞組中感應(yīng)電動勢外，各次諧波也將在繞組中感應(yīng)電動勢。諧波電動勢的計算方法與基波電動勢計算方法類似。51第51頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)基波感應(yīng)電動勢公式類似的推導(dǎo)得：

二、齒諧波電動勢

在高次諧波中，有一種次數(shù)為的諧波，稱為齒諧波，由該次諧波感應(yīng)的電動勢稱為齒諧波電動勢。式中：52第52頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月齒諧波的特點：1、諧波次數(shù)與一對極下的齒數(shù)（槽數(shù)）之間具有特定關(guān)系。2、諧波的繞組因數(shù)與基波相等。53第53頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：齒諧波繞組因數(shù)與基波繞組因數(shù)相等。因齒諧波的繞組因數(shù)等于基波的繞組因數(shù)，使齒諧波電動勢較強，而其他高次諧波如5、7次分布因數(shù)較基波小得多，所以采用分布和短距繞組可消弱這些高次諧波。為一對極下的電角度54第54頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月例：2p=4，Q=36計算Kd1，Kd5，Kd7，Kd17，Kp1，Kp5，kP7，Kp17解：如選y1=855第55頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于齒諧波較強，致使電動勢波形出現(xiàn)明顯的諧波波紋。

齒諧波電動勢比較強的原因，主要是由于電機定子有齒和槽，使得沿電樞圓周各點氣隙的磁導(dǎo)不相等，齒下氣隙較小，磁導(dǎo)較大，而槽口處氣隙較大，磁導(dǎo)較小。若不開槽時氣隙中主極磁場為近于正弦分布的曲線，如右圖曲線1。開槽以后在正弦曲線上疊加一個與定子齒數(shù)相對應(yīng)的附加周期性磁導(dǎo)分量，導(dǎo)致氣隙磁場的分布發(fā)生改變。可以看出：齒諧波繞組因數(shù)與基波繞組因數(shù)相等；其他諧波繞組因數(shù)較小。56第56頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月三、考慮諧波時相電動勢和線電動勢的有效值

考慮諧波電動勢時，

相電動勢的有效值應(yīng)為：線電動勢：（星接法）在星形接法的三相系統(tǒng)中，因各相的三次諧波大小相等，相位相同，互相抵消，所以線電動勢中不存在三次諧波電動勢。ABC57第57頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月在角接的三相系統(tǒng)中，同相的三次諧波電動勢將在閉合的三角中形成環(huán)流。

由于完全降落在繞組阻抗Z3上，所以線端不會出現(xiàn)三次諧波電壓。但是三次諧波環(huán)流所產(chǎn)生的雜散損耗，會使電機效率下降，溫升增高，所以一般采用星形連接。對于線電動勢無論是角接還是星接，均無3及3的倍數(shù)次諧波電壓。注：58第58頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月四、諧波的危害電動勢中如存在高次諧波，將使電動勢波形變壞，產(chǎn)生很多不良影響：1、

電機損耗增大，效率下降，溫升增加。2、

高次諧波產(chǎn)生的電磁場對鄰近的通訊線路產(chǎn)生干擾。3、

產(chǎn)生有害附加轉(zhuǎn)距，造成電機運行性能變壞。利用諧波：1、諧波勵磁發(fā)電機。2、利用諧波起動的感應(yīng)電動機。59第59頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月五、削弱諧波電動勢的方法在設(shè)計電機時，應(yīng)盡可能削弱電動勢中的高次諧波分量，國標(biāo)規(guī)定（GB755-81電機基本技術(shù)要求）對300kVA以上的同步發(fā)電機，線電壓波形的正弦波畸變率不應(yīng)超過5%。正弦波畸變率下面分別介紹減小諧波電動勢和齒諧波電動勢的方法。

1、減少諧波電動勢的方法

可通過減小KWV和削弱。60第60頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月適當(dāng)?shù)剡x擇線圈的節(jié)距，可使某次諧波的節(jié)距因數(shù)接近或等于零，以達(dá)到削弱或消除某次諧波的目的。（1）選用短距繞組

如要消除v次諧波，只要使

即盡可能接近整距的短距則上式表明，要消除v次諧波，只要選用比整距短的短距線圈即可。

61第61頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月如要消除5次諧波取比整距短右圖所示采用可將5次諧波完全消除。62第62頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月線圈節(jié)距變化時，基波和諧波節(jié)距因數(shù)如何變化？由于三相繞組采用了星形或角形的連接，線電壓中已不存在3及3的倍數(shù)次諧波，所以選節(jié)距時主要考慮削弱5、7次諧波。通常選63第63頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）采用分布繞組

當(dāng)q增加時，基波的分布因數(shù)減小不多，但諧波的分布因數(shù)顯著減小。所以就分布繞組來說，每極每相槽數(shù)q越多，抑制諧波電動勢的效果越好。但q增多，必增加電機槽數(shù)，使電機成本提高?？紤]到q>6時，分布因數(shù)的下降已不明顯，所以一般選6≥q≥2，圖4-20表示不同q值時，諧波分布因數(shù)的變化情況。64第64頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）削弱諧波磁場凸極同步電機改善磁極極靴外型，隱極同步電機勵磁繞組合理的分布，使磁極磁場沿電樞表面分布接近于正弦波。（4）三次和三的倍數(shù)次諧波的消除

三相繞組可接成三角形或星形。

凸極電機以上方法均不能削弱齒諧波電動勢。65第65頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、齒諧波電動勢減小的方法

對于齒諧波，由于其繞組因數(shù)與基波繞組因數(shù)相同，不能采用短距和分布的方法削弱它。目前采用以下幾種方法削弱齒諧波電動勢：

（1）采用斜槽

采用斜槽后，同一根導(dǎo)體內(nèi)的各個小段在磁場中的位置互不相同，所以同一導(dǎo)體各段感應(yīng)電動勢不同，與直槽相比，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢有所變化，理論分析證明采用斜槽可有效削弱齒諧波電動勢，但對基波和其他諧波也有削弱作用，為計及這一影響，在計算電動勢時，除了考慮節(jié)距因數(shù)和分布因數(shù)外，還應(yīng)考慮斜槽因數(shù)。66第66頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月為了推導(dǎo)斜槽因數(shù)，把斜槽內(nèi)導(dǎo)體看為無限多根短直導(dǎo)體的串聯(lián)。相鄰直導(dǎo)體間有一微小的相位差α（α→0）短直導(dǎo)體數(shù)q→∞，而qα=β，β為整根導(dǎo)體斜過的電弧度，仿照分布因數(shù)的推導(dǎo)方法，可導(dǎo)出斜槽因數(shù)。基波的斜槽因數(shù)為：67第67頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月若導(dǎo)體斜過的距離用c來表示時，次諧波的斜槽因數(shù)為：從以上可見，如用斜槽消除次諧波，應(yīng)使即68第68頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月取為了使，這兩個齒諧波都得到削弱。2mq：為一對極下的槽數(shù)，tZ：齒距。即斜過的距離等于一個齒距。

只要使斜過的距離等于該次空間諧波的2倍極距，諧波電動勢相互抵消。所以，要消除齒諧波電動勢應(yīng)取采用斜槽后，可使齒諧波大大削弱。斜槽主要用于中、小型電機中。

69第69頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)采用分?jǐn)?shù)槽

在多極同步發(fā)電機（例如水輪發(fā)電機）中，常常采用分?jǐn)?shù)槽繞組來削弱齒諧波。由于每極每相槽數(shù)q=分?jǐn)?shù)，所以齒諧波次數(shù)一般為分?jǐn)?shù)或偶數(shù)，而主極磁極中僅含有奇次諧波，即不存在齒諧波磁場，也就不存在齒諧波電動勢。(3)采用半閉口槽和磁性槽楔

在小型電機中采用半閉口槽，中型電機中采用磁性槽楔來減小由于槽開口而引起的氣隙磁導(dǎo)變化和齒諧波。但采用半閉口下線工藝復(fù)雜。70第70頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月因組成一相繞組的基本單元是線圈，所以在分析單相磁動勢時，我們先從分析一個線圈的磁動勢入手，進而分析一個線圈組的磁動勢，最后推出一相繞組產(chǎn)生的磁動勢。

4-6正弦電流下單相繞組的磁動勢

一、整距線圈的磁動勢

下圖表示一臺兩極電機，設(shè)定子上有一整距線圈AX，匝數(shù)NC

當(dāng)通入交流電ic時，電流方向如圖所示。71第71頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月由全電流定律即作用于任何一閉合回路的磁動勢等于它所包圍的全電流。因磁力線通過兩個氣隙，如不計鐵磁材料中的磁壓降，則磁動勢全部消耗在氣隙中，經(jīng)過一次氣隙，消耗磁動勢為。72第72頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月如將磁力線出定子進轉(zhuǎn)子作為磁動勢正方向

整距線圈在氣隙內(nèi)形成一個矩形分布的磁動勢波，其矩形的高度是時間的函數(shù)。當(dāng)時高度達(dá)最大值；當(dāng)矩形波高度為零。當(dāng)電流變?yōu)樨?fù)值時，兩個矩形波的高度跟著變號，正變負(fù)，負(fù)變正。73第73頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月這種空間位置固定不動，但波幅的大小隨時間而變化的磁動勢為脈振磁動勢。下圖表示節(jié)距等于1/4周長的兩組整距線圈形成四極磁場時的情況，其磁動勢波形仍為矩形波，但極數(shù)為4。插入動態(tài)圖電機學(xué)圖1/4-28.SWF插入動態(tài)圖電機學(xué)圖1/4-24DONG.SWF74第74頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用富氏級數(shù)可將矩形波進行分解得：

該磁動勢波分解為基波和一系列奇次諧波，其中基波磁動勢的幅值是矩形波的倍，次諧波的幅值是基波的倍。

分別為基波和諧波磁動勢的最大值。由于波形的對稱性，富氏級數(shù)中只含余弦項的奇次諧波。磁動勢即是時間的函數(shù)又是空間的函數(shù)，所以是時空函數(shù)。分析時往往對時間和空間分別考慮：固定時間看磁動勢在空間的分布；固定空間，看磁動勢隨時間的變化。75第75頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月二、線圈組的磁動勢

每個線圈組是由若干個節(jié)距相等，匝數(shù)相同，依次沿定子圓周錯開同一角度的線圈串聯(lián)而成，下面按整距線圈組和短距線圈組兩種情況分別分析線圈組的磁動勢。1、整距線圈的線圈組磁動勢

q個整距線圈組串聯(lián)構(gòu)成線圈組，q個線圈在空間依次相隔的α電角度。線圈組的合成磁動勢并不等于每個線圈磁動勢的q倍，而是等于q個線圈磁動勢的矢量和。求合成磁動勢的方法與求線圈組電動勢方法相同。下面以q=3為例進行分析。76第76頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月77第77頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月Kd1：基波分布因數(shù)78第78頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月2、短距線圈的線圈組磁動勢

雙層繞組中常采用短距。若線圈為整距時，上層與下層的磁動勢可直接相加，即而短距時，不能用代數(shù)和，而是矢量和。例如一臺2極18槽，y1=8的雙層短距繞組。就產(chǎn)生磁動勢而言，可以把上層邊和下層邊各看成一個整距線圈組。兩個整距線圈組在空間互差電角度，因此不能直接相加。79第79頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月采用短距和分布繞組，磁動勢的變化：①繞組分布后所形成的磁動勢較集中繞組減小。②采用分布和短距后，可有效削弱諧波，從而改善磁動勢波形。80第80頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月三、單相繞組的磁動勢——脈振磁動勢

由于各對極下磁動勢的分布完全相同，所以一相繞組的磁動勢是指每對極下的磁動勢。對于單層繞組，qNC所產(chǎn)生的磁動勢脈振磁動勢電機學(xué)圖1/4-24dong.swf81第81頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月而對于雙層繞組，應(yīng)為2qNC所產(chǎn)生的磁動勢對于單層和雙層繞組，一相繞組磁動勢的表達(dá)式可統(tǒng)一為82第82頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月單相繞組的磁動勢是一種空間位置固定，幅值隨時間變化的脈振磁動勢，其脈振頻率取決于電流的頻率。磁動勢是時空—函數(shù)。1.性質(zhì)：脈振磁動勢。基波2.最大值

ν次諧波3.脈振頻率：電源頻率。4.軸線：繞組的軸線。

這里的諧波磁動勢是基波電流產(chǎn)生的。83第83頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月前面分析了單相繞組的磁動勢為一脈振磁動勢。將三個單相磁動勢相加，即得三相繞組的合成磁動勢。為了清楚的理解由單相到三相合成時，脈振磁動勢如何變?yōu)樾D(zhuǎn)磁動勢，用解析法和圖解法兩種方法進行分析。一、三相繞組的基波合成磁動勢

1、解析法：

單相磁動勢為：

當(dāng)對稱三相繞組中，通入對稱三相電流時，由于三相繞組在空間互差1200，三相電流在空間上互差1200。4-7正弦電流下三相繞組的磁動勢

84第84頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月若把空間坐標(biāo)原點取在A相繞組軸線上，A相電流達(dá)到最大值的瞬間為時間起始點，則A，B，C三相繞組各自產(chǎn)生的脈振磁動勢基波的表達(dá)式為：85第85頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月三相基波合成磁動勢是一個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。轉(zhuǎn)速：電流變化一個周期，磁動勢波推移2π電弧度，電流頻率為f時，每秒轉(zhuǎn)過的電弧度為2πf，轉(zhuǎn)速為：

86第86頁，課件共97頁，創(chuàng)作于2023年2月三相繞組的基波合成磁動勢：性質(zhì)：圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。幅值：轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)向：由電流的超前相轉(zhuǎn)向電流的滯后相。瞬時位置：哪一相電流達(dá)到最大值，