華中科技大學(xué)_電機(jī)學(xué)__第四章_交流電機(jī)繞組(完美解析)

1、電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)Electric Machinery（第（第4 4章章 交流電機(jī)繞組的基本理論）交流電機(jī)繞組的基本理論）2速度速度等于等于同步速同步速速度速度不等于不等于同步速同步速345兩種類型的交流電機(jī)在涉及的基本電磁理論、基本結(jié)構(gòu)原理兩種類型的交流電機(jī)在涉及的基本電磁理論、基本結(jié)構(gòu)原理方面具有下面三個(gè)共同部分：方面具有下面三個(gè)共同部分： 交流繞組的基本結(jié)構(gòu)交流繞組的基本結(jié)構(gòu) 交流繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)交流繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) 交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)4.1&4.2 交流繞組的基本結(jié)構(gòu)交流繞組的基本結(jié)構(gòu)交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求三相雙層繞組三相雙層繞組正弦波正弦波三

2、相對(duì)稱三相對(duì)稱較大基波分量較大基波分量三相單層繞組三相單層繞組7線圈線圈：線圈是串聯(lián)好的：線圈是串聯(lián)好的兩根導(dǎo)體或多根導(dǎo)體，相兩根導(dǎo)體或多根導(dǎo)體，相應(yīng)地稱為單匝線圈或多匝應(yīng)地稱為單匝線圈或多匝線圈線圈 。繞組繞組：按一定規(guī)律排列：按一定規(guī)律排列和連接的線圈的總稱。和連接的線圈的總稱。在電機(jī)制造過(guò)程中，線在電機(jī)制造過(guò)程中，線圈是構(gòu)成交流繞組的基本圈是構(gòu)成交流繞組的基本單元。單元。y1 (a)單匝線圈 (b) 多匝線圈 (c) 多匝線圈簡(jiǎn)易畫法 一、交流繞組的基本要求一、交流繞組的基本要求8 交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求 要求磁勢(shì)和電勢(shì)的波形為正弦波形；要求磁勢(shì)和電勢(shì)的波形為正弦波形； 要

3、求磁勢(shì)和電勢(shì)三相對(duì)稱，三相電壓對(duì)稱；要求磁勢(shì)和電勢(shì)三相對(duì)稱，三相電壓對(duì)稱； 在一定的導(dǎo)體數(shù)下，獲得較大的基波電勢(shì)和基波磁勢(shì)。在一定的導(dǎo)體數(shù)下，獲得較大的基波電勢(shì)和基波磁勢(shì)。9 交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）接近正弦波交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）接近正弦波 氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度正弦分布?xì)庀吨写鸥袘?yīng)強(qiáng)度正弦分布BBsin) (mtlvBlvBlvBesinsin) (mmc定子導(dǎo)體感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)定子導(dǎo)體感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)10cetlvBlvBesinsinmmct導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)結(jié)論結(jié)論 ：勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間正弦分布，即可保證交勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間正弦分布，即可保證交流

4、繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間正弦變化。流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間正弦變化。11術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)1. 電角度電角度 磁密在空間為正弦分布，一對(duì)磁極對(duì)應(yīng)于一個(gè)完整正弦波，磁密在空間為正弦分布，一對(duì)磁極對(duì)應(yīng)于一個(gè)完整正弦波，相當(dāng)于相當(dāng)于360。如果磁極極對(duì)數(shù)是。如果磁極極對(duì)數(shù)是p，整個(gè)圓周有，整個(gè)圓周有p個(gè)完整正弦波，個(gè)完整正弦波，相當(dāng)于相當(dāng)于p 360。從幾何的觀點(diǎn)來(lái)看，整個(gè)圓周只有。從幾何的觀點(diǎn)來(lái)看，整個(gè)圓周只有360。 圓周的空間幾何角度稱為圓周的空間幾何角度稱為機(jī)械角度機(jī)械角度，而圓周上對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)分，而圓周上對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)分布的角度稱為電工角度，簡(jiǎn)稱為布的角度稱為電工角度，簡(jiǎn)稱為電角度電角度。電角度電角度p機(jī)械角度

5、機(jī)械角度360電角度電角度2 360 電角度電角度12Z360pZp3601Z為電機(jī)槽數(shù)為電機(jī)槽數(shù)術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)3. 槽距電角槽距電角1：相鄰兩槽：相鄰兩槽之間的電角度之間的電角度 。術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)2. 槽距角槽距角：相鄰兩槽之間：相鄰兩槽之間的機(jī)械角度。的機(jī)械角度。1036360360Z203636023601Zp例圖中：例圖中：Z=3613203636023601Zp三相繞組基波電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）對(duì)稱三相繞組基波電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）對(duì)稱 各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，相鄰槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)相位差各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，相鄰槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)相位差1。 將各槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)相量畫在一起，組成一個(gè)星形，稱為槽電動(dòng)勢(shì)將各槽導(dǎo)體

6、電動(dòng)勢(shì)相量畫在一起，組成一個(gè)星形，稱為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。星形圖。sinsinmmcetlvBe14術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)4：每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)q定義：每相在每個(gè)極下所占有的槽數(shù)。已知總槽數(shù)已知總槽數(shù)Z Z、極對(duì)數(shù)、極對(duì)數(shù)p p和相數(shù)和相數(shù)m m，則則 q1分布繞組分布繞組 整數(shù)槽繞組整數(shù)槽繞組q為整數(shù)為整數(shù) 分?jǐn)?shù)槽繞組分?jǐn)?shù)槽繞組q為分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)pmZq23322362pmZq例圖中：例圖中：Z=36，p=2，m=315術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)5. 相帶相帶 定義：每極每相繞組占有的范圍，用電角度表示。3322362pmZq例圖中：例圖中：Z=36，p=2，m=3ZppmZq36021 已知總槽數(shù)已知總槽數(shù)Z Z、極對(duì)數(shù)

7、、極對(duì)數(shù)p p和相數(shù)和相數(shù)m m，則，則203636023601Zp 601q故稱為故稱為60相帶相帶16120相帶相帶結(jié)論結(jié)論 ：利用槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分相，即均分槽電動(dòng)勢(shì)矢量可保證三相利用槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分相，即均分槽電動(dòng)勢(shì)矢量可保證三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。將槽電動(dòng)勢(shì)星形圖將槽電動(dòng)勢(shì)星形圖3等分，每等分等分，每等分120 ，即構(gòu)成，即構(gòu)成120 相帶。相帶。17將槽電動(dòng)勢(shì)星形圖將槽電動(dòng)勢(shì)星形圖6等分，每等分等分，每等分60 ，即構(gòu)成，即構(gòu)成60 相帶。相帶。60相帶相帶結(jié)論結(jié)論 ：采用采用60 相帶可獲得較大基波電勢(shì)。相帶可獲得較大基波電勢(shì)。 交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）基波分量較大

8、交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）基波分量較大 18總結(jié)：交流繞組的構(gòu)成原則總結(jié)：交流繞組的構(gòu)成原則均勻原則：均勻原則：每個(gè)極內(nèi)的槽數(shù)（每個(gè)極內(nèi)的槽數(shù)（）應(yīng)相等，各相繞組在每）應(yīng)相等，各相繞組在每個(gè)極內(nèi)所占的槽數(shù)（個(gè)極內(nèi)所占的槽數(shù)（q）應(yīng)相等；）應(yīng)相等；對(duì)稱原則：對(duì)稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，且在空間互相錯(cuò)開三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，且在空間互相錯(cuò)開120 電角度；電角度；若槽距角為若槽距角為，則相鄰兩相錯(cuò)開的槽數(shù)為，則相鄰兩相錯(cuò)開的槽數(shù)為120/電勢(shì)相加原則：電勢(shì)相加原則：線圈兩個(gè)有效邊的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)該相加，線線圈兩個(gè)有效邊的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)該相加，線圈與線圈之間的圈與線圈之間的感應(yīng)電勢(shì)也應(yīng)該相加感應(yīng)電

9、勢(shì)也應(yīng)該相加；如線圈的一個(gè)邊在如線圈的一個(gè)邊在N極下，另一個(gè)應(yīng)在極下，另一個(gè)應(yīng)在S極下極下采用采用60 相帶相帶19單層繞組只適用于單層繞組只適用于10kW以下的小型異步電動(dòng)機(jī)，其極對(duì)數(shù)以下的小型異步電動(dòng)機(jī)，其極對(duì)數(shù)通常是通常是pl 4；二、三相單層繞組二、三相單層繞組 單層：每槽中只放置一層線圈邊；單層：每槽中只放置一層線圈邊；單層繞組線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半；單層繞組線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半；20y1 )(2)(2米槽pDpZ) () ()(1長(zhǎng)距短距整距y各個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等各個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等相鄰線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差為槽距電角相鄰線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差為槽距電角1單層繞組

10、的線圈節(jié)距均為整距單層繞組的線圈節(jié)距均為整距術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)7.極距極距：一個(gè)磁極在鐵心圓周表面上：一個(gè)磁極在鐵心圓周表面上所占的范圍稱為極距，用符號(hào)所占的范圍稱為極距，用符號(hào)表示，通表示，通常以用槽數(shù)或長(zhǎng)度計(jì)。常以用槽數(shù)或長(zhǎng)度計(jì)。術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)6.節(jié)距節(jié)距：一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊在鐵：一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊在鐵心圓周表面上所跨的距離稱為節(jié)距，用符心圓周表面上所跨的距離稱為節(jié)距，用符號(hào)號(hào)y1表示，一般以槽數(shù)計(jì)。表示，一般以槽數(shù)計(jì)。211、實(shí)例：?jiǎn)螌盈B繞組展開圖、實(shí)例：?jiǎn)螌盈B繞組展開圖例：一臺(tái)交流電機(jī)定子槽數(shù)例：一臺(tái)交流電機(jī)定子槽數(shù)Z=36，極數(shù)，極數(shù)2p=4，并聯(lián)支路數(shù)，并聯(lián)支路數(shù)a=1，試?yán)L制三相單層繞組展開

11、圖。，試?yán)L制三相單層繞組展開圖。步驟：步驟：畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分極分相；分極分相；構(gòu)成線圈和線圈組；構(gòu)成線圈和線圈組；構(gòu)成一相繞組；構(gòu)成一相繞組；畫出三相繞組。畫出三相繞組。22203636023601Zp畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等，且相鄰槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等，且相鄰槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差為槽距電角勢(shì)相位差為槽距電角123 分極分相分極分相: 將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，N、S極相鄰分布極相鄰分布將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開120電角度電角度

12、24 構(gòu)成線圈和線圈組構(gòu)成線圈和線圈組將一對(duì)極下屬于同一將一對(duì)極下屬于同一相的某兩個(gè)導(dǎo)體連接相的某兩個(gè)導(dǎo)體連接，構(gòu)成一個(gè)線圈，構(gòu)成一個(gè)線圈將一對(duì)極下屬于同一將一對(duì)極下屬于同一相的相的q個(gè)線圈連接，構(gòu)個(gè)線圈連接，構(gòu)成一個(gè)線圈組成一個(gè)線圈組X2A1X1A225線圈組線圈組線圈組線圈組線圈組線圈組：每相繞組中，：每相繞組中， 相鄰的線圈串聯(lián)在一起，稱為一個(gè)線相鄰的線圈串聯(lián)在一起，稱為一個(gè)線圈組。一個(gè)線圈組中的線圈個(gè)數(shù)為每極每相槽數(shù)圈組。一個(gè)線圈組中的線圈個(gè)數(shù)為每極每相槽數(shù)q。X2A1X1A226 并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)a：一相繞組中并聯(lián)支路的個(gè)數(shù)，即因各個(gè)線圈組一相繞組中并聯(lián)支路的個(gè)數(shù)，即因各個(gè)線圈組

13、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，可以采用串、并聯(lián)方式將的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，可以采用串、并聯(lián)方式將q個(gè)線圈組連接，形個(gè)線圈組連接，形成成a條并聯(lián)支路。條并聯(lián)支路。單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù) amax = p 構(gòu)成一相繞組：構(gòu)成一相繞組：將屬于同一相的將屬于同一相的p個(gè)線圈組串、并聯(lián)成一相繞組，并標(biāo)記首尾端個(gè)線圈組串、并聯(lián)成一相繞組，并標(biāo)記首尾端X2A1X1A2a = 1AXa = 227 畫出三相繞組：畫出三相繞組：A相繞組整體右移相繞組整體右移120得得B相繞組，整體右移相繞組，整體右移240 得得C相繞組相繞組28總結(jié)：?jiǎn)螌盈B繞組構(gòu)造方法和步驟總結(jié)：?jiǎn)螌盈B繞組構(gòu)造方法和步驟畫槽電動(dòng)

14、勢(shì)星形圖畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分極分相分極分相: 將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，N、S極相鄰分布極相鄰分布將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開120電角度電角度構(gòu)成線圈和線圈組：構(gòu)成線圈和線圈組：將一對(duì)極下屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連接，構(gòu)成一個(gè)線圈將一對(duì)極下屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連接，構(gòu)成一個(gè)線圈將一對(duì)極下屬于同一相的將一對(duì)極下屬于同一相的q個(gè)線圈連接，構(gòu)成一個(gè)線圈組個(gè)線圈連接，構(gòu)成一個(gè)線圈組構(gòu)成一相繞組：構(gòu)成一相繞組：將屬于同一相的將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端線圈組串聯(lián)與并聯(lián)

15、，均符合電勢(shì)相加原則線圈組串聯(lián)與并聯(lián)，均符合電勢(shì)相加原則畫出三相繞組：畫出三相繞組：畫出三個(gè)的單相繞組，并畫出三個(gè)的單相繞組，并接法或者接法或者Y接法連成完整的三相繞組接法連成完整的三相繞組 292、單層同心式繞組、單層同心式繞組A相展開圖相展開圖a=1適用于適用于pl的小型三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)（每極的小型三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)（每極每相槽數(shù)每相槽數(shù)q較大）較大）構(gòu)成：構(gòu)成：1 1與與1212相連構(gòu)成一個(gè)大線圈，相連構(gòu)成一個(gè)大線圈，2 2與與1111相連構(gòu)成一個(gè)中線圈，相連構(gòu)成一個(gè)中線圈，3 3與與1010相連構(gòu)成一個(gè)小線圈，這三個(gè)線圈組成一個(gè)線圈組；同理，相連構(gòu)成一個(gè)小線圈

16、，這三個(gè)線圈組成一個(gè)線圈組；同理，1919與與3030、2020與與2929、2121與與2828相連，組成另一線圈組。相連，組成另一線圈組。30特點(diǎn)：特點(diǎn)：適用范圍：適用范圍：3 3、三相單層繞組特點(diǎn)、三相單層繞組特點(diǎn)31雙層：每槽中有兩個(gè)線圈邊，分為上、下兩層放置，其中雙層：每槽中有兩個(gè)線圈邊，分為上、下兩層放置，其中靠近槽口的為上層，靠近槽底部為下層。每個(gè)線圈均有一靠近槽口的為上層，靠近槽底部為下層。每個(gè)線圈均有一個(gè)邊放在上層，一個(gè)邊放在另一槽的下層，相隔距離取決個(gè)邊放在上層，一個(gè)邊放在另一槽的下層，相隔距離取決于節(jié)距。于節(jié)距。雙層繞組中，線圈的總數(shù)等于槽數(shù)。雙層繞組中，線圈的總數(shù)等于槽

17、數(shù)。功率較大或?qū)Σㄐ我筝^高的電機(jī)，功率較大或?qū)Σㄐ我筝^高的電機(jī)， 通常采用雙層繞組。通常采用雙層繞組。雙層繞組常有疊繞組和波繞組兩種雙層繞組常有疊繞組和波繞組兩種 型式。型式。三、三相雙層繞組三、三相雙層繞組 321、實(shí)例：三相雙層疊繞組展開圖、實(shí)例：三相雙層疊繞組展開圖 例：一臺(tái)交流電機(jī)定子槽數(shù)例：一臺(tái)交流電機(jī)定子槽數(shù)Z=36，極數(shù)，極數(shù)2p=4，并聯(lián)支路數(shù)，并聯(lián)支路數(shù)a =2， y1=7，試?yán)L制三相雙層疊繞組展開圖。，試?yán)L制三相雙層疊繞組展開圖。步驟：步驟：畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分極分相；分極分相；構(gòu)成線圈和線圈組；構(gòu)成線圈和線圈組；構(gòu)成一相繞組；構(gòu)成一相繞組；畫出三相繞

18、組。畫出三相繞組。33203636023601Zp畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等，且相鄰槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值相等，且相鄰槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差為槽距電角勢(shì)相位差為槽距電角134 分極分相分極分相: 將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，N、S極相鄰分布極相鄰分布將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開120電角度電角度35 構(gòu)成線圈和線圈組構(gòu)成線圈和線圈組 根據(jù)節(jié)距根據(jù)節(jié)距y1連線圈連線圈，并以上層邊所在槽，并以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)將一對(duì)極下屬于同一將一對(duì)極下屬于同一相

19、的相的q個(gè)線圈連接構(gòu)成個(gè)線圈連接構(gòu)成線圈組（共線圈組（共2組）組）共有共有2p個(gè)線圈組個(gè)線圈組y1=936y1=7, a=2AX 構(gòu)成一相繞組：構(gòu)成一相繞組：將屬于同一相的將屬于同一相的2p個(gè)線圈組串聯(lián)、并聯(lián)、或一半串聯(lián)后再并聯(lián)成一個(gè)線圈組串聯(lián)、并聯(lián)、或一半串聯(lián)后再并聯(lián)成一相繞組，并標(biāo)記首尾端相繞組，并標(biāo)記首尾端 雙層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)雙層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù) amax =2 p37雙層疊繞組雙層疊繞組A相展開圖相展開圖(y1=7, a=2)。38雙層疊繞組展開圖雙層疊繞組展開圖(y1=7, a=2)。AX 畫出三相繞組：畫出三相繞組：BYZC39總結(jié)：雙層疊繞組構(gòu)造方法和步驟總結(jié)：雙層

20、疊繞組構(gòu)造方法和步驟畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖畫槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分極分相分極分相(60 相帶相帶): 將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，將總槽數(shù)按極數(shù)均勻分開，N、S極相鄰分布極相鄰分布將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開，三相在空間錯(cuò)開120電角度電角度構(gòu)成線圈和線圈組：構(gòu)成線圈和線圈組：根據(jù)節(jié)距根據(jù)節(jié)距y1連線圈，并以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)連線圈，并以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)將一對(duì)極下屬于同一相的將一對(duì)極下屬于同一相的q個(gè)線圈連接構(gòu)成線圈組個(gè)線圈連接構(gòu)成線圈組構(gòu)成一相繞組：構(gòu)成一相繞組：將屬于同一相的將屬于同一相的2p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端個(gè)線圈組連成一相繞

21、組，并標(biāo)記首尾端根據(jù)并聯(lián)支路數(shù)將線圈組串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，均符合電勢(shì)相加原則根據(jù)并聯(lián)支路數(shù)將線圈組串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，均符合電勢(shì)相加原則畫出三相繞組：畫出三相繞組：右移畫出三個(gè)的單相繞組，并右移畫出三個(gè)的單相繞組，并接法或者接法或者Y接法連成完整的三相繞組接法連成完整的三相繞組 40短距時(shí)，在某些槽中，其上層線圈邊與下層線圈邊可能短距時(shí)，在某些槽中，其上層線圈邊與下層線圈邊可能不屬一相，在這些槽中，上層與下層之間有較大電位差不屬一相，在這些槽中，上層與下層之間有較大電位差，應(yīng)加強(qiáng)層間絕緣。，應(yīng)加強(qiáng)層間絕緣。短距時(shí)，同一相的上、下層導(dǎo)體錯(cuò)開了一個(gè)距離，用短短距時(shí)，同一相的上、下層導(dǎo)體錯(cuò)開了一個(gè)距

22、離，用短距角距角表示，表示一個(gè)線圈的上層導(dǎo)體電勢(shì)和下層導(dǎo)體電表示，表示一個(gè)線圈的上層導(dǎo)體電勢(shì)和下層導(dǎo)體電勢(shì)的相位差是勢(shì)的相位差是180-電角度，合成電勢(shì)應(yīng)計(jì)及節(jié)距因數(shù)電角度，合成電勢(shì)應(yīng)計(jì)及節(jié)距因數(shù)kp。2 2、短距、短距（y1） 4.3 交流繞組電動(dòng)勢(shì)交流繞組電動(dòng)勢(shì) 基波電動(dòng)勢(shì)（正弦分布磁場(chǎng)）基波電動(dòng)勢(shì)（正弦分布磁場(chǎng)） 諧波電動(dòng)勢(shì)及其削弱方法諧波電動(dòng)勢(shì)及其削弱方法 導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)線圈電動(dòng)勢(shì)與短距系數(shù)線圈電動(dòng)勢(shì)與短距系數(shù)線圈組電動(dòng)勢(shì)與分布系數(shù)線圈組電動(dòng)勢(shì)與分布系數(shù)相電動(dòng)勢(shì)與繞組系數(shù)相電動(dòng)勢(shì)與繞組系數(shù)氣隙磁場(chǎng)諧波分量氣隙磁場(chǎng)諧波分量諧波電動(dòng)勢(shì)諧波電動(dòng)勢(shì)削弱諧波電動(dòng)勢(shì)方法削弱諧波電動(dòng)勢(shì)方法42

23、43一、基波電動(dòng)勢(shì)一、基波電動(dòng)勢(shì) 1. 導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì) p對(duì)極電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)空間分布為對(duì)極電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)空間分布為p個(gè)正弦波的磁個(gè)正弦波的磁場(chǎng)稱為基波磁場(chǎng)，基波磁場(chǎng)在繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為場(chǎng)稱為基波磁場(chǎng)，基波磁場(chǎng)在繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為基波電動(dòng)勢(shì)?；妱?dòng)勢(shì)。BBsin) (m144 當(dāng)當(dāng)p對(duì)極的正弦分布磁場(chǎng)對(duì)極的正弦分布磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速以轉(zhuǎn)速n1切割導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)切割導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波：體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波：tlvBlvBlvBesinsin) (m1m1c1BBsin) (m1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值lvBEm1c121fpnnDv26026011速度速度每極磁

24、通每極磁通lBm112感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率601pnf flB221m1f121122. 2fEc導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)452. 線圈電動(dòng)勢(shì)與短距系數(shù)線圈電動(dòng)勢(shì)與短距系數(shù) )2sin(211cc1yENEy)2sin(11yky短距系數(shù)短距系數(shù) ky11 對(duì)于整距線圈對(duì)于整距線圈ky1=1)sincos1 ()1 (111c1c2cc1cc11yjyENeENENENEcyjcy線圈電動(dòng)勢(shì)線圈電動(dòng)勢(shì)線圈電動(dòng)勢(shì)有效值線圈電動(dòng)勢(shì)有效值11144. 4ycykNfE線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)463. 線圈組電動(dòng)勢(shì)與分布系數(shù)線圈組電動(dòng)勢(shì)與分布系數(shù) 分布系數(shù)分布系數(shù) kq11 對(duì)于集中繞

25、組（對(duì)于集中繞組（q=1）kq1=12sin2sin1111qqqEEyq2sin2sin111qqkq)1 (111)1(21y1qjjjqeeeEE線圈組電動(dòng)勢(shì)線圈組電動(dòng)勢(shì)線圈組電動(dòng)勢(shì)有效值線圈組電動(dòng)勢(shì)有效值111144. 4qycqkkqNfE線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)11qykqE474. 相電動(dòng)勢(shì)與繞組系數(shù)相電動(dòng)勢(shì)與繞組系數(shù) 相電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路的支路電動(dòng)勢(shì)。相電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路的支路電動(dòng)勢(shì)。 每條支路所串聯(lián)的各線圈組的電動(dòng)勢(shì)都是同大小、同相每條支路所串聯(lián)的各線圈組的電動(dòng)勢(shì)都是同大小、同相位，可以直接相加。位，可以直接相加。 對(duì)于單層繞組，每相有對(duì)于單層繞組，每相有p個(gè)線圈組，

26、每條支路有個(gè)線圈組，每條支路有p/a個(gè)線個(gè)線圈組；對(duì)于雙層繞組，每相有圈組；對(duì)于雙層繞組，每相有2p個(gè)線圈組，每條支路有個(gè)線圈組，每條支路有2p/a個(gè)線圈組。個(gè)線圈組。 基波相電動(dòng)勢(shì)有效值基波相電動(dòng)勢(shì)有效值E1為為)(244. 42)(44. 411c1111c111雙層繞組單層繞組qyqqyqkkapqNfEapkkapqNfEapE48)(2)(cc雙層繞組單層繞組apqNapqNN11144. 4NNkfE繞組系數(shù)繞組系數(shù)相繞組串聯(lián)匝數(shù)相繞組串聯(lián)匝數(shù)相電動(dòng)勢(shì)統(tǒng)一計(jì)算式相電動(dòng)勢(shì)統(tǒng)一計(jì)算式111qyNkkk49例例 一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，定子槽數(shù)一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，定子槽數(shù)Z=36，極數(shù)，極數(shù)2p=2

27、，采用雙層疊，采用雙層疊繞組，節(jié)距繞組，節(jié)距y1=14，每槽，每槽2根導(dǎo)體，并聯(lián)支路數(shù)根導(dǎo)體，并聯(lián)支路數(shù)a=1，頻率為，頻率為50Hz。每極磁通量。每極磁通量1=2.63Wb。試求：。試求：(1) 導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)Ec1；(2) 線圈電動(dòng)勢(shì)線圈電動(dòng)勢(shì)Ey1；(3) 線圈組電動(dòng)勢(shì)線圈組電動(dòng)勢(shì)q1；(4) 相電勢(shì)相電勢(shì)E1。 解：解： 極距極距 槽距電角槽距電角 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 每相串聯(lián)匝數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù) 槽槽1812362pZ103636013601Zp6132362mpZq12116122capqNN1222c每槽導(dǎo)體數(shù)N50(1) Ec1=2.22f1=2.22

28、502.63 V291.9 V(2) Ey1=4.44Ncky1f1=4.4410.9397502.63V=548.7V(3) Eq1=4.44qNckN1f1=4.44610.8984502.63=3147 V(4) E1=4.44NkN1f1=4.44120.8984502.63 V=6294 V9397. 0)21814sin()2sin(11yky短距系數(shù)短距系數(shù)9561. 0210sin62106sin2sin2sin111qqkq分布系數(shù)分布系數(shù)8984. 09561. 09397. 0111qyNkkk繞組系數(shù)繞組系數(shù)51二、諧波電動(dòng)勢(shì)及其削弱方法二、諧波電動(dòng)勢(shì)及其削弱方法 1.

29、 氣隙磁場(chǎng)諧波分量氣隙磁場(chǎng)諧波分量 氣隙磁場(chǎng)空間分布非氣隙磁場(chǎng)空間分布非正弦，分解為基波和一正弦，分解為基波和一系列諧波（系列諧波（3、5、7、）。）。主磁極產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)波形及其分解主磁極產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)波形及其分解 主磁極產(chǎn)生的諧波磁主磁極產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)性質(zhì)（場(chǎng)性質(zhì)（ 次諧波）：次諧波）： 1nnpp轉(zhuǎn)速極距極對(duì)數(shù)522. 諧波電動(dòng)勢(shì)諧波電動(dòng)勢(shì) 次諧波磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的次諧波磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的次諧波電動(dòng)勢(shì)頻率次諧波電動(dòng)勢(shì)頻率 次諧波電動(dòng)勢(shì)有效值次諧波電動(dòng)勢(shì)有效值116060fpnnpfNNkfE44. 4qyNqykkkqqkyk2sin2sin)2sin(111 算出基波和各次諧波

30、電動(dòng)勢(shì)的有效值后，算出基波和各次諧波電動(dòng)勢(shì)的有效值后，可得出相電動(dòng)勢(shì)的有效值為可得出相電動(dòng)勢(shì)的有效值為.27252321EEEEE53NNkfE44. 4諧波電動(dòng)勢(shì)的影響諧波電動(dòng)勢(shì)的影響高次諧波電動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)大小影響較小高次諧波電動(dòng)勢(shì)對(duì)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)大小影響較小高次諧波電動(dòng)勢(shì)主要影響電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的波形高次諧波電動(dòng)勢(shì)主要影響電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的波形高次諧波電動(dòng)勢(shì)存在，使電動(dòng)勢(shì)波形非正弦；高次諧波電動(dòng)勢(shì)存在，使電動(dòng)勢(shì)波形非正弦；產(chǎn)生有害的附加轉(zhuǎn)矩和損耗，使得發(fā)電機(jī)損耗增加，溫升增高、效率產(chǎn)生有害的附加轉(zhuǎn)矩和損耗，使得發(fā)電機(jī)損耗增加，溫升增高、效率降低；降低；在電網(wǎng)輸電線路上，諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生高頻干擾，使輸電線

31、路時(shí)近的通在電網(wǎng)輸電線路上，諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生高頻干擾，使輸電線路時(shí)近的通信設(shè)備不能正常工作；信設(shè)備不能正常工作；輸電線路自身有電感和電容，在某一高頻條件下，將產(chǎn)生自激振蕩而輸電線路自身有電感和電容，在某一高頻條件下，將產(chǎn)生自激振蕩而產(chǎn)生過(guò)電壓。產(chǎn)生過(guò)電壓。543.3.削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)的方法削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)的方法從諧波性質(zhì)：從諧波性質(zhì)：當(dāng)三相繞組接成星形連接時(shí)，在線電勢(shì)中不當(dāng)三相繞組接成星形連接時(shí)，在線電勢(shì)中不可能出現(xiàn)可能出現(xiàn)3次及其次及其3的倍數(shù)次諧波電勢(shì)。的倍數(shù)次諧波電勢(shì)。從磁場(chǎng)角度：從磁場(chǎng)角度：合理設(shè)計(jì)使得氣隙磁場(chǎng)接近正弦分布。合理設(shè)計(jì)使得氣隙磁場(chǎng)接近正弦分布。從繞組方面：從繞組方面：采

32、用短距、分布繞組。采用短距、分布繞組。NNkfE44. 4P196-197，自行學(xué)習(xí)，自行學(xué)習(xí)55小結(jié)小結(jié)交流繞組的組成原則：保持三相電勢(shì)對(duì)稱，且盡量減少諧波電交流繞組的組成原則：保持三相電勢(shì)對(duì)稱，且盡量減少諧波電勢(shì)，獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)；勢(shì)，獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)；分析繞組的基本方法（分析繞組的基本方法（槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)星形圖）槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)星形圖）：通過(guò)槽電動(dòng)勢(shì)：通過(guò)槽電動(dòng)勢(shì)相量的分析可以了解三相繞組的形成和特性；相量的分析可以了解三相繞組的形成和特性；掌握三相單層繞組、三相雙層疊繞組的構(gòu)成方式和特點(diǎn)：通常掌握三相單層繞組、三相雙層疊繞組的構(gòu)成方式和特點(diǎn)：通常小功率電機(jī)多采用單層繞組，功率較大的多

33、為雙層短距繞組（小功率電機(jī)多采用單層繞組，功率較大的多為雙層短距繞組（削弱高次諧波、改善電勢(shì)和磁勢(shì)波形）；削弱高次諧波、改善電勢(shì)和磁勢(shì)波形）；交流繞組相電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式與變壓器線圈電勢(shì)的相類似，但交流繞組相電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式與變壓器線圈電勢(shì)的相類似，但必須考慮分布因數(shù)和節(jié)距因數(shù)；必須考慮分布因數(shù)和節(jié)距因數(shù)；由于氣隙磁場(chǎng)并不完全按正弦規(guī)律分布，交流繞組中存在諧波由于氣隙磁場(chǎng)并不完全按正弦規(guī)律分布，交流繞組中存在諧波電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電機(jī)運(yùn)行不利。電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電機(jī)運(yùn)行不利。4.4 交流繞組磁動(dòng)勢(shì)交流繞組磁動(dòng)勢(shì) 單相繞組磁動(dòng)勢(shì)單相繞組磁動(dòng)勢(shì) 三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)基波三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)基波 單層集中相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單

34、層集中相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 單層分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單層分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 雙層短距分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì)雙層短距分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)諧波三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)諧波 圓形和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)圓形和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 交流電機(jī)主磁通、漏磁通和漏電抗交流電機(jī)主磁通、漏磁通和漏電抗57假設(shè)：假設(shè)：繞組中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，不考慮高次諧波電繞組中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，不考慮高次諧波電流；流；槽內(nèi)電流集中在槽中心處；槽內(nèi)電流集中在槽中心處；定、轉(zhuǎn)子間氣隙均勻，不考慮由于齒槽引起的氣隙磁阻變定、轉(zhuǎn)子間氣隙均勻，不考慮由于齒槽引起的氣隙磁阻變化，即氣隙磁阻是常數(shù)；化，即氣隙磁阻是常數(shù)；鐵芯不飽和

35、，忽略定、轉(zhuǎn)子鐵芯的磁壓降。鐵芯不飽和，忽略定、轉(zhuǎn)子鐵芯的磁壓降。581. 單層集中相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單層集中相繞組的磁動(dòng)勢(shì) A相通交流電流相通交流電流i后，將產(chǎn)生后，將產(chǎn)生一個(gè)一個(gè)2極磁場(chǎng)。極磁場(chǎng)。 每根磁力線所構(gòu)成的磁通閉每根磁力線所構(gòu)成的磁通閉合回路的磁動(dòng)勢(shì)均為合回路的磁動(dòng)勢(shì)均為iNc。 略去定、轉(zhuǎn)子鐵心中的磁阻略去定、轉(zhuǎn)子鐵心中的磁阻，該磁動(dòng)勢(shì)消耗在兩個(gè)氣隙，該磁動(dòng)勢(shì)消耗在兩個(gè)氣隙中，每個(gè)氣隙中消耗的磁動(dòng)中，每個(gè)氣隙中消耗的磁動(dòng)勢(shì)為勢(shì)為iNc /2。一、單相繞組磁動(dòng)勢(shì)一、單相繞組磁動(dòng)勢(shì) Z=6，p=1，三相單層繞組。，三相單層繞組。q=1，即為集中繞組，每相只有，即為集中繞組，每相只有1個(gè)

36、整距線圈。個(gè)整距線圈。59 磁動(dòng)勢(shì)波形為矩形波。當(dāng)磁動(dòng)勢(shì)波形為矩形波。當(dāng)線圈電流線圈電流i隨時(shí)間按正弦規(guī)隨時(shí)間按正弦規(guī)律交變時(shí)，矩形波的高度律交變時(shí)，矩形波的高度為為 矩形波的高度和正負(fù)隨時(shí)矩形波的高度和正負(fù)隨時(shí)間變化，變化的快慢取決間變化，變化的快慢取決于電流的頻率。于電流的頻率。 tINiNFysin222ccc 將氣隙圓周展開，得到磁動(dòng)勢(shì)沿圓周的空間分布波形如圖所將氣隙圓周展開，得到磁動(dòng)勢(shì)沿圓周的空間分布波形如圖所示。氣隙圓周某點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)表示由該定子磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的氣示。氣隙圓周某點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)表示由該定子磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的氣隙磁通通過(guò)該點(diǎn)氣隙的磁壓降。隙磁通通過(guò)該點(diǎn)氣隙的磁壓降。60每極磁動(dòng)勢(shì)沿

37、氣隙分布呈矩形波，縱坐標(biāo)的正負(fù)表示極每極磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙分布呈矩形波，縱坐標(biāo)的正負(fù)表示極性。性。由于電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，所以磁動(dòng)勢(shì)波的高度由于電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，所以磁動(dòng)勢(shì)波的高度也隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，但也隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，但空間位置固定不變空間位置固定不變（磁軸（磁軸不變）。不變）。磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)的頻率決定于電流的頻率。磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)的頻率決定于電流的頻率。tINiNFysin222ccc這種空間位置固定不動(dòng)，但波幅的大小和正負(fù)隨時(shí)間變化的這種空間位置固定不動(dòng)，但波幅的大小和正負(fù)隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為磁動(dòng)勢(shì)稱為脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì) 。61 將坐標(biāo)原點(diǎn)取在線圈將坐標(biāo)原點(diǎn)取在線圈AX的中心

38、線上，利用傅里葉的中心線上，利用傅里葉級(jí)數(shù)將該磁動(dòng)勢(shì)波形展開級(jí)數(shù)將該磁動(dòng)勢(shì)波形展開為如下級(jí)數(shù)形式為如下級(jí)數(shù)形式tINtINFFtfyyysin)2sin(9 . 0sin)2sin(22cos),(cccc =1稱為基波；稱為基波； =2，3，4，5.稱為諧波；稱為諧波； 偶數(shù)次諧波偶數(shù)次諧波Fyv=0，即偶數(shù)次諧波不存在，即偶數(shù)次諧波不存在， =3，5，7 .。62 單層集中繞組基波磁動(dòng)勢(shì)單層集中繞組基波磁動(dòng)勢(shì)tINFFtfyyysin9 . 0cos),(cc111幅值 基波磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周有基波磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周有p個(gè)完整的正弦波，極對(duì)數(shù)為個(gè)完整的正弦波，極對(duì)數(shù)為p。例如例如Z=12，p=

39、2的三相單層繞組。的三相單層繞組。q=1，每相有，每相有2個(gè)整距線圈。個(gè)整距線圈。tINtINFFtfyyysin)2sin(9 . 0sin)2sin(22) 1(cos),(cccc632. 2. 單層分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單層分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 以以Z=18，p=1的三相單的三相單層繞組為例。層繞組為例。 每相有每相有1個(gè)線圈組，個(gè)線圈組，q=3，每個(gè)線圈組有，每個(gè)線圈組有3個(gè)整距個(gè)整距線圈。線圈。A1X1、A2X2、A3X3串聯(lián)成一個(gè)線圈組串聯(lián)成一個(gè)線圈組，構(gòu)成，構(gòu)成A相繞組。相繞組。 A相通交流電流相通交流電流i后，產(chǎn)后，產(chǎn)生一個(gè)生一個(gè)2極磁場(chǎng)。極磁場(chǎng)。64 三個(gè)線圈分別產(chǎn)生磁動(dòng)三個(gè)線圈

40、分別產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，其波形均為矩形波勢(shì)，其波形均為矩形波，且依次位移槽距電角，且依次位移槽距電角1度。度。 采用磁動(dòng)勢(shì)迭加原理，采用磁動(dòng)勢(shì)迭加原理，將三個(gè)線圈磁動(dòng)勢(shì)相迭將三個(gè)線圈磁動(dòng)勢(shì)相迭加，求得合成磁動(dòng)勢(shì)：加，求得合成磁動(dòng)勢(shì)： 分布相繞組（分布相繞組（q1）的）的磁動(dòng)勢(shì)為磁動(dòng)勢(shì)為階梯波階梯波。 將坐標(biāo)原點(diǎn)取在線圈組將坐標(biāo)原點(diǎn)取在線圈組的中心線上，基波磁動(dòng)的中心線上，基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為勢(shì)表達(dá)式為cos),(11qqFtf65 各線圈磁動(dòng)勢(shì)的基波分各線圈磁動(dòng)勢(shì)的基波分量為空間分布正弦波，量為空間分布正弦波，和時(shí)間相量相似，可以和時(shí)間相量相似，可以用用空間矢量空間矢量來(lái)表示。來(lái)表示。 磁動(dòng)勢(shì)空間矢量磁

41、動(dòng)勢(shì)空間矢量的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度代表幅值的大小，矢量代表幅值的大小，矢量的方向代表幅值（線圈的方向代表幅值（線圈中心線）所處的空間位中心線）所處的空間位置。置。 各線圈磁動(dòng)勢(shì)空間矢量各線圈磁動(dòng)勢(shì)空間矢量大小相等，相鄰線圈的大小相等，相鄰線圈的磁動(dòng)勢(shì)矢量夾角磁動(dòng)勢(shì)矢量夾角1度。度。tINFFtfyyysin9 . 0cos),(cc111幅值線圈基波磁動(dòng)勢(shì)線圈基波磁動(dòng)勢(shì)66 將各線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相將各線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相加，即可得到分布相繞組磁動(dòng)加，即可得到分布相繞組磁動(dòng)勢(shì)基波矢量。勢(shì)基波矢量。 與線圈組電動(dòng)勢(shì)的推導(dǎo)相似，與線圈組電動(dòng)勢(shì)的推導(dǎo)相似，一般情況下一般情況下q個(gè)線圈構(gòu)成的線圈個(gè)線圈構(gòu)成的

42、線圈組，其合成磁動(dòng)勢(shì)基波矢量幅組，其合成磁動(dòng)勢(shì)基波矢量幅值為值為 2sin2sin1111qqqFFyq kq1為基波磁動(dòng)勢(shì)的為基波磁動(dòng)勢(shì)的分布系分布系數(shù)數(shù)，同電動(dòng)勢(shì)的分布系數(shù)，同電動(dòng)勢(shì)的分布系數(shù)具有相同的物理意義具有相同的物理意義 。2sin2sinsin9 . 01111qqktINFqccytINqkqsin9 . 0cc167 單層分布相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)單層分布相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)cos),(11qqFtftINqkFqqsin9 . 0cc11幅值 基波磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周有基波磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周有p個(gè)完整的正弦波，極對(duì)數(shù)為個(gè)完整的正弦波，極對(duì)數(shù)為p。例如例如Z=36，p=2的三相單層繞組：的三

43、相單層繞組：q=3，每相有，每相有2個(gè)整距線圈。個(gè)整距線圈。683. 3. 雙層短距分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì)雙層短距分布相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 以以Z=18，p=1，y1=7的三相雙層繞組為例。的三相雙層繞組為例。 每相有每相有2p=2個(gè)線圈組，每個(gè)線圈組有個(gè)線圈組，每個(gè)線圈組有q=3個(gè)短距線圈。線圈個(gè)短距線圈。線圈A1X1、A2X2、A3X3成一個(gè)線圈組，線圈成一個(gè)線圈組，線圈A4X4、A5X5、A6X6構(gòu)構(gòu)成另一個(gè)線圈組。成另一個(gè)線圈組。 A相通交流電流相通交流電流i后，產(chǎn)生一后，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)2極磁場(chǎng)。極磁場(chǎng)。69 采用磁動(dòng)勢(shì)迭加原理，采用磁動(dòng)勢(shì)迭加原理， A1A6中電流單獨(dú)作用，將中電流單獨(dú)作用，將A1

44、A4、A2A5、A3A6分別看成是一個(gè)線圈，形成了一個(gè)分別看成是一個(gè)線圈，形成了一個(gè)單層整距分布單層整距分布繞組繞組； X1X6中電流單獨(dú)作用，將中電流單獨(dú)作用，將X1X4、X2X5、X3X6分別分別看成是一個(gè)線圈，形成另一個(gè)看成是一個(gè)線圈，形成另一個(gè)單層整距分布繞組單層整距分布繞組。 雙層短距分布相繞組相當(dāng)于雙層短距分布相繞組相當(dāng)于兩個(gè)單層整距分布繞組兩個(gè)單層整距分布繞組。70 同上述分析，兩個(gè)單層分布相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)均為階梯波。同上述分析，兩個(gè)單層分布相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)均為階梯波。71 將兩個(gè)階梯波疊加合成，即得雙層相繞組磁動(dòng)勢(shì)，其波形仍將兩個(gè)階梯波疊加合成，即得雙層相繞組磁動(dòng)勢(shì)，其波形

45、仍為階梯波。為階梯波。72 將兩個(gè)單層整距分布繞組的將兩個(gè)單層整距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相加，得雙基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相加，得雙層短距分布相繞組磁動(dòng)勢(shì)基層短距分布相繞組磁動(dòng)勢(shì)基波矢量：波矢量：)2sin(2)2cos(211111yFyFFqq ky1為基波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)短距系數(shù)短距系數(shù)，同電動(dòng)勢(shì)短距系數(shù)具有相同同電動(dòng)勢(shì)短距系數(shù)具有相同的物理意義。的物理意義。 cos),(11qqFtf 單層整距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)單層整距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)1112yqkFF 73 雙層短距分布相繞組磁動(dòng)勢(shì)基波幅值雙層短距分布相繞組磁動(dòng)勢(shì)基波幅值tpaIkkapqNktIkqNkFFqyyqyqsin222

46、sin2222c11c1c1c111 Fm1稱為雙層短距分布相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)的振幅，它表示稱為雙層短距分布相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)的振幅，它表示相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的最大值相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的最大值pINkpINkFNN111m9 . 022 kN1=ky1kq1為基波為基波磁動(dòng)勢(shì)繞組系數(shù)磁動(dòng)勢(shì)繞組系數(shù) N為雙層繞組每為雙層繞組每相串聯(lián)匝數(shù)相串聯(lián)匝數(shù) I=aIc為相電流有為相電流有效值效值tFtpINkNsinsin221m174 將坐標(biāo)原點(diǎn)定于將坐標(biāo)原點(diǎn)定于相繞組軸線相繞組軸線（線圈組中心線）處，從而雙層（線圈組中心線）處，從而雙層短距分布相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為短距分布相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式

47、為 cossincos),(1m11tFFtf75 對(duì)于相繞組磁動(dòng)勢(shì)中的對(duì)于相繞組磁動(dòng)勢(shì)中的次諧波，采用同樣的方法可以推導(dǎo)次諧波，采用同樣的方法可以推導(dǎo)出，當(dāng)坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組軸線上，其磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式出，當(dāng)坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組軸線上，其磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式 pINkpINkFtFtfNN9 . 022cossin),(mm單相繞組磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)是單相繞組磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)是脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)，它既是時(shí)間的，它既是時(shí)間的函數(shù)又是空間角度函數(shù)；函數(shù)又是空間角度函數(shù)；基波、諧波的基波、諧波的波幅必在相繞組的軸線上波幅必在相繞組的軸線上；次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值與次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值與kN成正比，與成正比，與成反比，因此，成反

48、比，因此，可以采用短距和分布繞組來(lái)削弱高次諧波?？梢圆捎枚叹嗪头植祭@組來(lái)削弱高次諧波。 單相繞組磁動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)單相繞組磁動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)76 A、B、C三相對(duì)稱繞組流過(guò)三相對(duì)稱繞組流過(guò)三相電流對(duì)稱電流，設(shè)三相三相電流對(duì)稱電流，設(shè)三相電流瞬時(shí)值表達(dá)式如下電流瞬時(shí)值表達(dá)式如下二、三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)基波二、三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)基波 )240sin(2)120sin(2sin2CBAtIitIitIi A、B、C每相繞組產(chǎn)生的磁每相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)均為動(dòng)勢(shì)均為脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)，其基，其基波的幅值位于各相波的幅值位于各相繞組軸線繞組軸線上。上。77 三相繞組軸線在空間相差三相繞組軸線在空間相差120電角度，各相繞

49、組磁動(dòng)勢(shì)基波電角度，各相繞組磁動(dòng)勢(shì)基波空間相位差為空間相位差為120電角度。將空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在電角度。將空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組的相繞組的軸線上，于是三相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式分別為軸線上，于是三相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式分別為)240)cos(240sin()()120)cos(120sin()(cossin)(1m1C1m1B1m1AtF, tftF, tftF, tf)240cos(50)()120cos(50)(cos)(901m1C1m1B1m1AF.fF.fFftt=9078 三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波表達(dá)式為三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波表達(dá)式為)sin()sin(23)240)cos(240

50、sin()120)cos(120sin(cossin),(),(),(),(11m1m1m1m1C1B1A1tFtFtFtFtFtftftftfpINkFFN11m135. 123 三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波幅值三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波幅值 這是一種這是一種行波行波，即三相合成，即三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波在空間旋轉(zhuǎn)，波磁動(dòng)勢(shì)基波在空間旋轉(zhuǎn)，波幅不變，是幅不變，是旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 。 t t=0=0=0=0t t= =t t1 1= =t t1 1t t= =t t2 2= =t t2 279 三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波旋轉(zhuǎn)的三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波旋轉(zhuǎn)的電角速度和轉(zhuǎn)速電角速度和轉(zhuǎn)速 )/(2dd1秒電弧度f(wàn)tmin)/ r

51、 (6026011pfpn 某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)與該相繞組的軸線重某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)與該相繞組的軸線重合。合。 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向與三相電流的相序有關(guān)，改變電流的相序旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向與三相電流的相序有關(guān)，改變電流的相序可以改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向?？梢愿淖冃D(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向。 )sin(),(11tFtf80三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相合成磁動(dòng)勢(shì)三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波是一個(gè)波幅恒定不變的基波是一個(gè)波幅恒定不變的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值等于每，其幅值等于每相脈振磁勢(shì)振幅的相脈振磁勢(shì)振幅的32倍；倍；合成磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)基波的轉(zhuǎn)速基

52、波的轉(zhuǎn)速與三相電流的與三相電流的頻率頻率和繞組的和繞組的極對(duì)極對(duì)數(shù)數(shù)有關(guān)；有關(guān)；當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)的當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)的波幅波幅剛好轉(zhuǎn)到剛好轉(zhuǎn)到該該相繞組的軸線相繞組的軸線上；上；電流在時(shí)間上經(jīng)過(guò)多少角度，合成磁動(dòng)勢(shì)在空間上轉(zhuǎn)過(guò)電流在時(shí)間上經(jīng)過(guò)多少角度，合成磁動(dòng)勢(shì)在空間上轉(zhuǎn)過(guò)相同的電角度；相同的電角度；旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)由超前相電流所在的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)由超前相電流所在的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相電流所在的相繞組軸線；電流所在的相繞組軸線；改變電流的相序，則旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)改變電流的相序，則旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)改變轉(zhuǎn)向勢(shì)改變轉(zhuǎn)向。三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)基波的特點(diǎn)總結(jié)如下：三相繞組合成

53、磁動(dòng)勢(shì)基波的特點(diǎn)總結(jié)如下：81 例例 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子采用雙層短距疊繞組，一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子采用雙層短距疊繞組，Y聯(lián)接，定聯(lián)接，定子槽數(shù)子槽數(shù)Z=48，極數(shù)，極數(shù)2p=4，線圈匝數(shù)，線圈匝數(shù)Nc=22，節(jié)距，節(jié)距y1=10，每相并聯(lián)，每相并聯(lián)支路數(shù)支路數(shù)a=4，定子繞組相電流，定子繞組相電流I=37A，f=50Hz，試求：，試求： (1) A相繞組所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基波；相繞組所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基波； (2) 三相繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)基波及其轉(zhuǎn)速。三相繞組所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)基波及其轉(zhuǎn)速。解解 極距極距槽距電角槽距電角 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) 每相串聯(lián)匝數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù) 槽槽122248

54、2pZ154836023601Zp4232482mpZq884224222capqNN82短距系數(shù)短距系數(shù) 分布系數(shù)分布系數(shù) 繞組系數(shù)繞組系數(shù) 每相脈振磁動(dòng)勢(shì)基波的振幅每相脈振磁動(dòng)勢(shì)基波的振幅9659. 0)21210sin()2sin(11yky9577. 0215sin42154sin2sin2sin111qqkq925. 09659. 09577. 0111qyNkkk1m 188 0.925 370.90.91356 A2NNkIFp83將空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在將空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組的軸線上，相繞組的軸線上，A相繞組脈振相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式為磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式為 三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波幅值三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波幅值 合成磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式為合成磁動(dòng)勢(shì)基波的表達(dá)式為合成磁動(dòng)勢(shì)基波的轉(zhuǎn)速合成磁動(dòng)勢(shì)基波的轉(zhuǎn)速 A1m 1( , )sincos1356sincosftFtt1mA22FF11( , )sin()2034sin()f tFttmin/ r150025060601pfn84三、三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)諧波三、三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)諧波 三相合成磁動(dòng)三相合成磁動(dòng)勢(shì)及其基波勢(shì)及其基波A、B、C相繞相繞組磁動(dòng)勢(shì)及其組磁動(dòng)勢(shì)及其基波基波Z=18，p=1，y1=7三相雙層繞組三相雙層繞組 三相合成磁動(dòng)勢(shì)是階梯波；三相合成磁動(dòng)勢(shì)是階梯波； 除基波外，有奇數(shù)次諧