第四章參數(shù)計(jì)算

1、交流電機(jī)分類： 同步：主要作為發(fā)電機(jī)，也可作為電動(dòng) 機(jī)和補(bǔ)償機(jī)。 異步：主要作為電動(dòng)機(jī)，有時(shí)也作發(fā)電 機(jī)。第四章：交流繞組及其電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)第四章：交流繞組及其電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)主要內(nèi)容：交流繞組的構(gòu)成，即繞組連接規(guī)律及電勢(shì)主要內(nèi)容：交流繞組的構(gòu)成，即繞組連接規(guī)律及電勢(shì) 和磁勢(shì)和磁勢(shì). 上述兩大類交流電機(jī)雖然激磁方式和運(yùn)行特性有很大差別，但電機(jī)定子中發(fā)生的電磁現(xiàn)象和機(jī)電能轉(zhuǎn)換的原理卻基本上是相同的，因此存在許多共性問(wèn)題，可統(tǒng)一進(jìn)行研究，這就是本章所要研究的交流電機(jī)的繞組，電勢(shì)、磁勢(shì)問(wèn)題。這些問(wèn)題對(duì)于以后分別研究異步電機(jī)和同步電機(jī)的運(yùn)行性能有著重要意義。 電磁作用都與繞組有關(guān)，繞組構(gòu)成了電機(jī)的電路部

2、分，是電機(jī)的核心，必須對(duì)交流繞組的構(gòu)成和連接有一個(gè)基本了解。本節(jié)介紹交流繞組的連接方法。 4-1交流繞組的構(gòu)成和分類交流繞組的構(gòu)成和分類（1）電勢(shì)和磁勢(shì)波形要接近正弦波，數(shù)量上力求獲得較 大基波電動(dòng)勢(shì)和基波磁勢(shì)。為此要求電勢(shì)和磁勢(shì) 中諧波分量盡可能小。 （2）對(duì)三相繞組各相的電動(dòng)勢(shì)，磁動(dòng)勢(shì)必須對(duì)稱，電阻 電抗要平衡。（3）繞阻銅耗小，用銅量少。 （4）絕緣可靠，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件要好，制造方便 一、交流繞組的構(gòu)成原則一、交流繞組的構(gòu)成原則 雖然繞組的型式各不相同，但它們的構(gòu)成原則基本相同，基本要求是：按每極每相槽數(shù)分： （1）整數(shù)槽 （2）分?jǐn)?shù)槽按槽內(nèi)層數(shù)分： （1）單層 （2）雙層 （3）

3、單、雙層 按繞阻形狀分： （1）疊繞 （雙層） （2）波繞 （雙層） （3）同心式 （單層） （4）交叉式 （單層） （5）鏈?zhǔn)?（單層） 本章主要介紹三相整數(shù)槽繞阻二、交流繞阻的分類二、交流繞阻的分類按相數(shù)分：（1）單相 （2）多相（兩相，三相）本節(jié)介紹三相雙層繞組展開圖。 對(duì)于10kw以上的三相交流電機(jī)，其定子繞組一般均采用雙層繞組。 雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)有上、下兩個(gè)線圈邊，每個(gè)線圈的一個(gè)邊放在某一個(gè)槽的上層，另一個(gè)邊則放在相隔節(jié)距為y1槽的下層，如圖4-1所示。圖4-1 雙層繞組a)雙層繞組在槽內(nèi)的分布 b)有效部分和端部在介紹雙層繞組之前，首先介紹一些有關(guān)的知識(shí) 4-2 三相雙層繞阻三相雙

4、層繞阻 繞阻的線圈數(shù)正好等于槽數(shù)一、雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)一、雙層繞組的優(yōu)點(diǎn) 1、可選擇最有利的節(jié)距，以改善電勢(shì)、磁勢(shì)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(jī)械強(qiáng)度。 二、交流繞組的基本知識(shí)二、交流繞組的基本知識(shí) 1、電角度與機(jī)械角度、電角度與機(jī)械角度 電機(jī)圓周在幾何上分為360度，這個(gè)角度稱為機(jī)械角度。若磁場(chǎng)在空間按正弦波分布，則經(jīng)過(guò)N、S一對(duì)磁極就為360度。若電機(jī)有P對(duì)極電角度=P360度=P機(jī)械角度2、線圈線圈 組成繞組的基本單元是線圈。由一匝或多匝組成，兩個(gè)引出端，一個(gè)叫首端，一個(gè)叫末端。3、節(jié)距節(jié)距 線圈兩邊所跨定子圓周上的距離，用y1表示，y1應(yīng)接近極

5、距 極距 Q： 定子槽數(shù) P：極對(duì)數(shù)長(zhǎng)距短距整距y1P2Q4、槽距角槽距角 相鄰槽之間的電角度 5、每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) PmQq2 m:相數(shù) P:極對(duì)數(shù) 即每一個(gè)極下每相所占的槽數(shù)定子槽數(shù):3600QQp例：一臺(tái)三相四極36槽電機(jī)，試?yán)L出槽電勢(shì)星形圖及劃 分相帶。2036360236033436233642QPPmQqmQP 當(dāng)把各槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)的正弦變化電動(dòng)勢(shì)分別用矢量表示時(shí)，這些矢量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖，稱為槽電勢(shì)星形圖。下面用具體例子說(shuō)明。三、槽電勢(shì)星形圖和相帶劃分三、槽電勢(shì)星形圖和相帶劃分 1 1、繪槽電勢(shì)星形圖、繪槽電勢(shì)星形圖1234567891011121314151617182

6、 2、劃分相帶、劃分相帶 以A相為例， A相在每極下應(yīng)占有3個(gè)槽，整個(gè)定子中A相共有12個(gè)槽，為使合成電勢(shì)最大，在第一個(gè)N極下取1、2、3三個(gè)槽作為A相帶，在第一個(gè)S極下取10、11、12三個(gè)槽作為X相帶，1、2、3三個(gè)槽向量間夾角最小，合成電勢(shì)最大，而10、11、12三個(gè)槽分別與1、2、3三個(gè)槽相差一個(gè)極距，即相差180度電角度，這兩個(gè)線圈組（極相組）反接以后合成電勢(shì)代數(shù)相加，其合成電勢(shì)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(lái)，即得A相繞組。 同理，為了使三相繞組對(duì)稱，應(yīng)將距A相120度處的7、8、9、16、17、18和25、26、2

7、7、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(duì)稱三相繞組。每個(gè)相帶各占60度電角度 ，如圖4-2（a）所示，稱為60度相帶繞組。 也可按圖4-2（b）所示接線，得到一個(gè)對(duì)稱的120度相帶繞組。因120度相帶合成電勢(shì)較60度相帶合成電勢(shì)小，所以一般采用60度相帶繞組。（因同等數(shù)目和幅度的相量相加時(shí)，相量間夾角越小總和越大） 圖42（b）繪制繞組展開圖的步驟是： a、繪槽電勢(shì)星形圖 b、劃分相帶 c、把各項(xiàng)繞組按一定規(guī)律連接成對(duì)稱三相繞組。四、繪四、繪制繞組展開圖制繞組展開圖 根據(jù)線圈的形狀和連接規(guī)律，雙層繞

8、組可分為疊繞組和波繞組兩類，下面分別介紹如下：a)疊繞線圈b)波繞線圈圖4-3 疊繞和波繞線圈1 1、疊繞組、疊繞組 任何兩個(gè)相鄰的線圈都是后一個(gè)疊在前一個(gè)上面的，稱為疊繞組。例：繪制四極三相36槽的雙層疊繞組展開圖。解：322236922363362qmQP繪制槽電勢(shì)星形圖和相帶劃分同上，按y1=8繪制AZBXCYYCXBZA圖4-4 三相雙層疊繞組（Q=36,2p=4） a)A相繞組展開圖NSNS13235 7219 11151317 193531 3327 2925A12 3121110192021302928電機(jī)學(xué)圖44-4.SWF 按相鄰極下電流必須相反的原則，將各極相組連接起來(lái)，構(gòu)

9、成相繞組，圖中實(shí)線為上層邊，虛線為下層邊。 由于由于N N極下的極相組極下的極相組A A與與S S極下的極極下的極相組相組X的電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)方向相反，電流方向也相反，應(yīng)將極相組方向相反，電流方向也相反，應(yīng)將極相組A A和極相組和極相組X X反相串聯(lián)。反相串聯(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多并聯(lián)支路數(shù)等于2P如上例中有四極四個(gè)極相組，所以最多并聯(lián)支路數(shù)a=4實(shí)際支路數(shù)通常小于2P，且2P必須是a的整數(shù)倍。a=1最多并聯(lián)支路數(shù)最多并聯(lián)支路數(shù)a=42 2、波繞組、波繞組 其特點(diǎn)是：兩個(gè)相鄰的線圈成波浪形前進(jìn)，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

10、線圈按波浪形依次串聯(lián)起來(lái)組成一組，再把另一極性（S1,S2）下的屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來(lái)，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。圖4-5 波繞線圈的節(jié)距y1yy1mqPQy2 為合成節(jié)距 例：將前述三相四極36槽Y1=8的繞組繞成波繞組。 18236y 繪制波繞組展開圖的步驟與疊繞組完全相同，該例題槽電勢(shì)星形圖和相帶劃分與前例完全相同，如右圖所示 每繞完一周后人為地前進(jìn)或后退一個(gè)槽，才能使繞組繼續(xù)繞下去。本例后退一個(gè)槽。 若A相從3號(hào)線圈起，則3號(hào)線圈一導(dǎo)體邊放在3號(hào)槽上層用實(shí)線表示，另一導(dǎo)體邊放在11號(hào)槽下層用虛線表示（Y1=8）然根據(jù)Y=18,3號(hào)線圈應(yīng)與

11、21號(hào)線圈連接，其繞組展開圖如5-7所示1-2-3 10-11-12 19-20-21 28-29-30A1X1A2X22 2 4 436366 6 8 822221010 1212161614141818 202034343030 3232282826262424圖4-6 三相雙層波繞組中A相繞組展開圖圖4-6 三相雙層波繞組中A相繞組展開圖 (Q=36,2p=4) (Q=36,2p=4)A A1 121212 220201 1101011112929282812123030N N1 1S S1 1N N2 2S S2 23 31919A A2 2X X2 2X X1 1電機(jī)學(xué)圖44-6.S

12、WF一路串聯(lián)單層繞組每槽只有一個(gè)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(wú)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(shuō)明如下一、一、同心式同心式 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(jī)為例說(shuō)明。4322421222423241PmQqPQmQP4-3 4-3 三相單層繞組三相單層繞組 A AZ ZB BX XC CY YA AN NS S圖圖4 4- -7 7 單單層層同同心心式式繞繞組組中中A A相相的的展展開開圖圖 ( (2 2p p= =2 2, ,Q Q= =2 24 4) )A AX X1 11 11 12 22

13、22 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 12 21 13 31 14 41 15 51 16 61 17 71 18 81 19 92 20 02 21 12 24 42 23 3同心式優(yōu)點(diǎn)： 下線方便，端部的重疊層數(shù)較少，便于布置，散熱易好。 缺點(diǎn)： 線圈的大小不等、繞制不便，端部亦較長(zhǎng)。二、二、鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 鏈?zhǔn)嚼@組的線圈具有相同的節(jié)距。就整個(gè)繞組外形來(lái)看，一環(huán)套一環(huán)，形如長(zhǎng)鏈。鏈?zhǔn)骄€圈的節(jié)距恒為奇數(shù)。例：三相六極36槽繪制鏈?zhǔn)嚼@組展開圖 2332362PmQq1號(hào)向右連，36號(hào)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(gè)線圈反

14、向串聯(lián)，得A相繞組。1-(6) -36-(31) -25-(30) -24-(19) -13-(18) -12-(7) 11135791315171921232527293133 35AXS SN NN NN NS SS S圖4-8 單層鏈?zhǔn)嚼@組中A相的展開圖圖4-8 單層鏈?zhǔn)嚼@組中A相的展開圖 (2p=6,Q=36) (2p=6,Q=36)三、三、交叉式繞組交叉式繞組 主要用于q=奇數(shù)的小型四極、六極電機(jī)中，采用不等距線圈。 這種繞組主要用在q=偶數(shù)的小型四極、六極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中。如q為奇數(shù)，則一個(gè)相帶內(nèi)的槽數(shù)無(wú)法均分為二，必須出現(xiàn)一邊多，一邊少的情況。因而線圈的節(jié)距不會(huì)一樣，此時(shí)采用交叉式繞

15、組。注注例：三相四極36槽定子，繪制交叉式繞組展開圖 3322362PmQq11111 13 35 57 79 913131515171719192121232325252727292931313333 353517171919A AX XS SN N2626圖4-9 單層交叉式繞組的A相展開圖（2p=4,Q=36)圖4-9 單層交叉式繞組的A相展開圖（2p=4,Q=36)2727S SN N1-(9) -36-(8) -35-(28) -19-(27) -18-(26) -17-(10) 在交流電機(jī)中有一以ns轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，本節(jié)討論旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間正弦分布時(shí)，交流繞組中感應(yīng)電勢(shì)的公式。

16、由于旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)截切定子繞組，所以在定子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 首先求出一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)，然后導(dǎo)出一個(gè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)，再討論一個(gè)線圈組（極相組）的感應(yīng)電勢(shì)，最后推出一相繞組感應(yīng)電勢(shì)的計(jì)算公式。 4-4 4-4 正弦磁場(chǎng)下交流繞組的感應(yīng)電勢(shì)正弦磁場(chǎng)下交流繞組的感應(yīng)電勢(shì) 一、一、導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì) 下圖為一臺(tái)兩極交流發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子是直流勵(lì)磁形成的主磁極（簡(jiǎn)稱主極）定子上放有一根導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以后，形成一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子導(dǎo)體切割該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電勢(shì)。a)二極交流發(fā)電機(jī)a)二極交流發(fā)電機(jī)b)主極磁場(chǎng)在空間的分布b)主極磁場(chǎng)在空間的分布c)導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形c)導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形

17、圖4-10 氣隙磁場(chǎng)正弦分布時(shí)導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖4-10 氣隙磁場(chǎng)正弦分布時(shí)導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)N NS Se e1 1b bB B1 1 t0 0e e1 1N N01800360b bn ne e1 1定子定子設(shè)主極磁場(chǎng)在氣隙內(nèi)按正弦規(guī)律分布，則： sin1Bb B1：磁場(chǎng)幅值 ：離開原點(diǎn)的電角度 設(shè)00時(shí)t 因定子旋轉(zhuǎn)的角頻率為，當(dāng)時(shí)間為t時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)，且=t則導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)為tEtlvBblvesin2sin111 由上式可見導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)是隨時(shí)間正弦變化的交流電動(dòng)勢(shì) 。1 1、正弦電勢(shì)的頻率、正弦電勢(shì)的頻率f f 若p=1 ，電角度=機(jī)械角度 ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周感應(yīng)電勢(shì)交變一次，設(shè)轉(zhuǎn)子每分鐘

18、轉(zhuǎn)ns轉(zhuǎn)（即每秒轉(zhuǎn)ns/60轉(zhuǎn)），于是導(dǎo)體中電勢(shì)交變的頻率應(yīng)為： )(60ZsHnf 若電機(jī)為P對(duì)極，則轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)將交變P次，此時(shí)電勢(shì)頻率為：)(60ZsHPnf在我國(guó)工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)頻率為50HZ，所以min/30001rnPs時(shí)min/15002rnPs時(shí)當(dāng)2 2、導(dǎo)體電勢(shì)有效值、導(dǎo)體電勢(shì)有效值 211lvBEfnPDnRnRvsss260260602：平均磁密avavBBB121111122. 2222222fflBflBffBlEav：一極下磁通量 11122. 2fE 二、二、整距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)整距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1y ，則線圈的一根導(dǎo)體位于N極下最大磁密處時(shí)，另一

19、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)電勢(shì)瞬時(shí)值總是大小相等，方向相反，設(shè)線圈匝數(shù)NC=1，則整距線圈的電勢(shì)為1111144.42fEEEEC 若線圈有NC匝，則 1144.4CCfNE三、短距線圈的電動(dòng)勢(shì)，節(jié)距因數(shù)三、短距線圈的電動(dòng)勢(shì)，節(jié)距因數(shù) Y1 因此節(jié)距小于180 01180y兩導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)不是差180度，而是相差 01180y11011111144. 490sin22sin2PCKfyEEEEE 01190sinyKP節(jié)距因數(shù)（基波） 1E1E 1CE011111190sin)()(yyEyEKCCP 若為NC匝11144. 4PCCKNfE表示線圈采用短距后感應(yīng)電勢(shì)較

20、整距時(shí)應(yīng)打的折扣 1PK1y當(dāng)時(shí)，1PK1當(dāng) 時(shí)，例如： 1y651y1966. 09065sin01PK可見采用短距線圈后對(duì)基波電動(dòng)勢(shì)的大小稍有影響，但當(dāng)主磁場(chǎng)中含有諧波時(shí)，它能有效地抑制諧波電動(dòng)勢(shì)（后述），所以一般交流繞組大多采用短距繞組。四、四、線圈組的電動(dòng)勢(shì)、分布因數(shù)和繞組因數(shù)線圈組的電動(dòng)勢(shì)、分布因數(shù)和繞組因數(shù) 每極下每相有一個(gè)線圈組，線圈組由q個(gè)線圈組成，且每個(gè)線圈互差電角度如q=3 EC1EC2EC3O OR RA AB BC CD D1qE 1cE 2cE 3cE q圖4-13 極相組的合成電動(dòng)勢(shì)圖4-13 極相組的合成電動(dòng)勢(shì) q個(gè)線圈分布在不同槽內(nèi)，使其合成電動(dòng)勢(shì)小于q個(gè)集中線

21、圈的合成電動(dòng)勢(shì)qEc1，所以kd16時(shí)，分布因數(shù)的下降已不明顯，所以一般選6q2，圖4-20表示不同q值時(shí)，諧波分布因數(shù)的變化情況。（3）減小諧波磁場(chǎng)的幅值（改善主極極靴外形）減小諧波磁場(chǎng)的幅值（改善主極極靴外形） 改善磁極極靴外型（凸極同步電機(jī)）或勵(lì)磁繞組的分布（隱極同步電機(jī)）使磁極磁場(chǎng)沿電樞表面分布接近于正弦波。（4）三的倍數(shù)次諧波的消除）三的倍數(shù)次諧波的消除 因三相繞組可接成三角形或星形。 當(dāng)接成星形時(shí) 由于對(duì)稱三相系統(tǒng)中三次諧波在時(shí)間上均為同相位，且大小相等，接成星形時(shí)，相互抵消。所以不存在三次諧波電勢(shì)，同理也不存在三的倍數(shù)次的諧波。凸極電機(jī) 同相的三次諧波電勢(shì)之和將在閉合的三角形連接

22、回路中產(chǎn)生環(huán)流。三次諧波電勢(shì)正好等于三次諧波環(huán)流所引起的阻抗壓降，所以線電壓中不存在三次諧波分量。但三次諧波環(huán)流引起的附加損耗，使電機(jī)效率降低，溫升增加，所以現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)一般采用星形連接。當(dāng)接成角形時(shí)：2、齒諧波電勢(shì)減小的方法、齒諧波電勢(shì)減小的方法 對(duì)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，若采用分布和短距則基波電勢(shì)將按相同比例縮小。目前采用以下幾種方法削弱齒諧波 （1）采用斜槽采用斜槽 采用斜槽后，同一根導(dǎo)體內(nèi)的各個(gè)小段在磁場(chǎng)中的位置互不相同，所以同一導(dǎo)體各點(diǎn)感應(yīng)電勢(shì)不同，與直槽相比，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)有所變化，理論證明采用斜槽后對(duì)齒諧波大為削弱，對(duì)基波和

23、其他諧波也起削弱作用，為了計(jì)及這一影響，在計(jì)算各次諧波電勢(shì)時(shí)，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)。 為了推導(dǎo)斜槽因數(shù)，把斜槽內(nèi)導(dǎo)體看為無(wú)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（0）短直導(dǎo)體數(shù)q，而q=（為整根導(dǎo)體斜過(guò)的電弧度）仿照分布因數(shù)的推導(dǎo)方法，可導(dǎo)出基波的斜槽因數(shù)為22sin2sin2sinq0lim1qqKSK22sin0lim用導(dǎo)體斜過(guò)的距離c來(lái)表示時(shí)， 則 c22sin1CCKSK 次諧波的斜槽因數(shù)為 22sinCCKSK從以上可見，如用斜槽消除 次諧波， 應(yīng)使02sinC即222CC 為了使 ，這兩個(gè)齒諧波都得到削弱。12 mq取 （2mq：為一對(duì)極下的槽

24、數(shù)，tZ：齒距）ZtmqC22即斜過(guò)的距離等于一個(gè)齒距。 只要使斜過(guò)的距離等于該次空間諧波的波長(zhǎng)，如圖所示： 次諧波電勢(shì)相互抵消。所以，要消除齒諧波電勢(shì)，應(yīng)取122mqc結(jié)論：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(jī)中。 (2) 采用分?jǐn)?shù)槽采用分?jǐn)?shù)槽 在多極同步發(fā)電機(jī)（例如水輪發(fā)電機(jī)）中，常常采用分?jǐn)?shù)槽繞組來(lái)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(chǎng)，也就不存在齒諧波電勢(shì)。12 mqZ(3) 采用半閉口槽和磁性槽楔采用半閉口槽和磁性槽楔 在小型電機(jī)中采用半閉口槽，中型電機(jī)中采用磁性槽楔來(lái)減小由于槽開口

25、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。 因組成一相繞組的基本單元是線圈，所以在分析單向磁勢(shì)時(shí)，我們先從分析一個(gè)線圈的磁勢(shì)入手，進(jìn)而分析一個(gè)磁線圈組的磁勢(shì)，最后推出一相繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)。 4-6 正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 下圖表示一臺(tái)兩極電機(jī)，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(shí)，電流方向如圖所示，一、一、整距線圈的磁勢(shì)整距線圈的磁勢(shì) (瞬時(shí)方向)由右手定則決定磁場(chǎng)方向，由全電流定律即作用于任何一閉合回路的磁勢(shì)等于它所包圍的全電流。因磁力線通過(guò)兩個(gè)氣隙，如不計(jì)鐵磁材料中的磁壓降，則磁勢(shì) 全部消耗在氣隙中，經(jīng)過(guò)一次氣隙，消耗磁勢(shì)為 。c

26、CiNcCiN21LcciNiHdl如將磁力線出轉(zhuǎn)子進(jìn)定子作為磁勢(shì)正方向 2322222-2scCcscCciNfiNf當(dāng)當(dāng) 上圖可見，整距線圈在氣隙內(nèi)形成一個(gè)矩形分布的磁勢(shì)波，其矩形的高度是時(shí)間的函數(shù)。插入動(dòng)態(tài)圖電機(jī)學(xué)圖44-24DONG.SWF插入動(dòng)態(tài)圖電機(jī)學(xué)圖44-28.SWFtFtINtfCmCCsccoscos221),(tIiCccos2當(dāng)時(shí) ， 高度達(dá)最大值， 0tCcIi2當(dāng) 矩形波高度為零。0ci 當(dāng)電流變?yōu)樨?fù)值時(shí)，兩個(gè)矩形波的高度跟著變號(hào)，正變負(fù)，負(fù)變正。這種空間位置固定不動(dòng)，但波幅的大小隨時(shí)間而變化的磁勢(shì)為脈振磁勢(shì)。下圖表示節(jié)距等于1/4周長(zhǎng)的兩組整距線圈形成四極磁場(chǎng)時(shí)的

27、情況，其磁勢(shì)波形仍為矩形波。應(yīng)用富氏級(jí)數(shù)可將矩形波進(jìn)行分解得 該磁勢(shì)波分解為基波和一系列奇次諧波，其中基波磁勢(shì)的幅值是 矩形波的倍， 次諧波的幅值是基波的 倍。 /4/1sCsCsCsCmFFFFcoscoscos)(5311111224coscos224CCCCCsCCcFFINFtINf二、二、線圈組的磁勢(shì)線圈組的磁勢(shì) 每個(gè)線圈組是由若干個(gè)節(jié)距相等，匝數(shù)相同，依次沿定子圓周錯(cuò)開同一角度（通常為一槽距角）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勢(shì)。不同的僅是個(gè)線圈在空間相隔的電角度。所以q個(gè)線圈組成線圈組時(shí)，合成磁勢(shì)并不等于每個(gè)線圈磁勢(shì)的q倍，而是等于q個(gè)線圈磁

28、勢(shì)的矢量和。求合成磁勢(shì)的方法與求線圈組電勢(shì)方法相同。以q=3的整距線圈組為例每個(gè)線圈磁勢(shì)大小相等，所以1、整距線圈的線圈組磁勢(shì)整距線圈的線圈組磁勢(shì) Kd1：分布因數(shù)（基波）tKqINKqffdsCCdcqcoscos224)(11111112sin2sin22sin2dCqKgqqRqqRqFFqq個(gè)線圈磁勢(shì)代數(shù)和和個(gè)線圈磁勢(shì)矢量和tqKNIfqKNIKqFFsdCCqdCCdCqcoscos2242241111112、短距線圈的線圈組磁勢(shì)、短距線圈的線圈組磁勢(shì) 雙層繞組中常采用短距。如線圈為整距時(shí)，上層與下層的磁勢(shì)可直接相加，即 而短距時(shí)，不能用代數(shù)和，而是矢量和。如一臺(tái)兩極12槽，y1=5

29、的雙層短距繞組這樣組成的兩個(gè)整距線圈組。但他們?cè)诳臻g互差 電角度，因此不能直接相加。11(112qqqqFFFF（下）上）tqKNItKqKNIfKqKNIKFFKyFFsWCCsdPCCqdPCCPqqpqqcoscos2224coscos22242242290sin2cos2cos21111111(11101(11上）上） 結(jié)論：結(jié)論：綜合以上分析，繞組采用短距和分布后，其磁勢(shì)較整距和集中放置有所改變分布系數(shù)可理解為繞組分布排列后所形成的磁勢(shì)較集中排列時(shí)應(yīng)打的折扣。節(jié)距因數(shù)表示線圈采用短距后所形成的磁勢(shì)較整距時(shí)應(yīng)打的折扣采用分布和短距后，可大大削弱諧波的影響，從而改善磁勢(shì)波形。三、三、單相

30、繞組的磁勢(shì)單相繞組的磁勢(shì)脈振磁勢(shì)脈振磁勢(shì) 由于每對(duì)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁組組成一個(gè)對(duì)稱的分支磁路。所以一相繞組的磁勢(shì)是指每對(duì)極下一相繞組的磁勢(shì)。即一個(gè)線圈組的磁勢(shì)對(duì)于單層繞組，qNC所產(chǎn)生的磁勢(shì) 而對(duì)于雙層繞組，應(yīng)為2qNC所產(chǎn)生的磁勢(shì)。所以上述推出的線圈組的磁勢(shì)即為一相的磁勢(shì)。綜合以上分析對(duì)單相繞組的磁勢(shì)的性質(zhì)歸納如下：1、單相繞組的磁勢(shì)是一種空間位置固定，幅值隨時(shí)間變化的脈振磁勢(shì)，其脈振頻率取決于電流的頻率。注：磁勢(shì)即是空間位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)。空間分布用以電角度計(jì)的s空間位置角 來(lái)表達(dá)，隨時(shí)間變化規(guī)律用時(shí)間t來(lái)表達(dá)。2、基波磁勢(shì)的幅值為 次諧波磁勢(shì)的幅值為 3、 定子繞組多采用短距和分布

31、繞組，因而合成磁勢(shì)中諧波含量大大消弱。一般情況下只考慮基波磁勢(shì)的作用。 IPNKFW19 . 0IPNKFW19 . 0IPNKFW19 . 0tKqNIfsWCCccoscos)2(22411對(duì)雙層： 因每相串聯(lián)總匝數(shù)為： （單層） （雙層） aPqNNCaqNPNCaPqNNC2aqNPNC2且 或 IC：導(dǎo)體電流 I：相電流iaiCIaICtIPNKtKPNIfsWsWcoscos9 . 0coscos224111IPNKFW19 . 0 單相繞組基波磁勢(shì)的幅值4、利用三角公式 將 右邊第一項(xiàng)為正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，第二項(xiàng)為負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)， 所以脈振磁勢(shì)可分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁 勢(shì)每

32、個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值為脈振磁勢(shì)幅值的一半。)cos()cos(21coscos)cos(21)cos(21coscos1111ssstFtFtFf 前面分析了單相繞組的磁勢(shì)為一脈振磁勢(shì)。將三個(gè)單相磁勢(shì)相加，即得三相繞組的合成磁勢(shì)。為了清楚的理解由單相到三相合成時(shí)，脈振磁勢(shì)如何變?yōu)樾D(zhuǎn)磁勢(shì)，用解析法和圖解法兩種方法進(jìn)行分析。一、三相繞組的基波合成磁勢(shì) 1、解析法： 單相磁勢(shì)為： tFfscoscos11 當(dāng)對(duì)稱三相繞組中，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，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(dòng)勢(shì)正弦電流下三相繞組的磁動(dòng)勢(shì) sA AX XB BY YC CZ

33、ZA相繞組軸線A相繞組軸線C相繞組軸線C相繞組軸線B相繞組軸線B相繞組軸線圖4-29 一臺(tái)兩極三相交流電機(jī)的定子圖4-29 一臺(tái)兩極三相交流電機(jī)的定子 如右圖所示，因此若把空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組軸線上，A相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間起始點(diǎn)，則A，B，C三相繞組各自產(chǎn)生的脈振磁勢(shì)基波的表達(dá)式為：)240cos()240cos()120cos()120cos(coscos0011001111tFftFftFfsCsBsA利用三角公式：)cos()cos(21coscosIPNKFFtFtFfffftFtFftFtFftFtFfWsscbcssCssBssA11111111101110111111

34、9 . 02323)cos()cos(23)120cos(21)cos(21)240cos(21)cos(21)cos(21)cos(21三相合成磁勢(shì)是一個(gè)波幅恒定的旋轉(zhuǎn)波 將這兩個(gè)瞬時(shí)磁勢(shì)波進(jìn)行比較可見 是一個(gè)磁勢(shì)幅值不變，隨時(shí)間的推移整個(gè)正弦波沿 軸正方向移動(dòng)的行波，即由A相到B相，再由B相到C相，由于定子為圓柱形，所以合成磁勢(shì)是一個(gè)沿氣隙圓周旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波。當(dāng)電流變化一個(gè)周期，磁勢(shì)波推移2電弧度。電流內(nèi)秒變f 次，所以=2f電弧度/秒 由于一轉(zhuǎn)等于P2電弧度，所以用轉(zhuǎn)速表示時(shí) 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 min)/(60)/(222rPfsrPfPfPns2、圖解法 下面用圖解法分析三相基波合成

35、磁勢(shì)，左邊為不同瞬時(shí)的三相電流向量圖，中間為A,B,C三相的各基波脈振磁勢(shì)及三相合成磁勢(shì)，右邊為磁勢(shì)矢量圖。見教材從以上分析可知： 三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流后，所形成的合成磁勢(shì)為幅值不變的旋轉(zhuǎn)波綜合上述分析，得出三相基波合成磁勢(shì)具有以下特征。 三相合成磁勢(shì)為正弦分布旋轉(zhuǎn)勢(shì)， ，轉(zhuǎn)向由超前電流相轉(zhuǎn)到滯后電流相。要改變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向，只須改變一下三相電流的相序。min)/(60rPfns綜合上述分析，得出三相基波合成磁勢(shì)具有以下特征。 三相合成磁勢(shì)為正弦分布旋轉(zhuǎn)勢(shì)， ，轉(zhuǎn)向由超前電流相轉(zhuǎn)到滯后電流相。要改變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向，只須改變一下三相電流的相序。min)/(60rPfns幅值F1不變，為各相脈振磁勢(shì)幅

36、值的3/2倍，且旋轉(zhuǎn)幅值的軌跡是圓，所以稱為圓形旋轉(zhuǎn)場(chǎng)。當(dāng)某相電流大最大值時(shí)，合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值恰在這一相繞組軸線上。二、圖形和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的概念 當(dāng)對(duì)稱三相繞組中通入對(duì)稱三相電流時(shí)，合成磁勢(shì)將是一個(gè)恒幅，恒速的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其軌跡為圓形。 用解析法分析圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，是將三個(gè)脈振磁勢(shì)分別為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，分別解出的三個(gè)負(fù)序波，幅值相等，相位互差120度，所以相加后為零。僅有一個(gè)正序旋轉(zhuǎn)的磁勢(shì)波。 如在三相對(duì)稱繞組中通以不對(duì)稱三相電流，則正序和負(fù)序?qū)⑼瑫r(shí)存在。 如三相電流幅值不等，則，)240cos(21)240cos()120cos()120cos(coscos01010011tFFftFfttFfsCCsBBAA)cos()cos()120cos(21)cos(21)240cos(21)cos(21)cos(21)cos(2111111101110111111ssCBAsCsCCsBsBBsAsAAtFtFfffftFtFftFtFftFtFf利用三角公式 上式為交流繞組磁勢(shì)的普遍表達(dá)式，此時(shí)基波合成磁勢(shì)將成為一個(gè)正弦分布，幅值變化，非恒速推移的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。橢圓的長(zhǎng)軸為：橢圓的短軸為：在長(zhǎng)軸附近轉(zhuǎn)速低，在短軸附近轉(zhuǎn)速高。11FF11FF如 為圓形旋