電機(jī)學(xué)第四章交流電機(jī)繞組的基本理論第二講

電機(jī)學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電氣工程系羅玲324房間88431336(O)uoling@2016.10上講內(nèi)容-交流繞組

基本要求三相單層繞組三相雙層繞組

上講概念電角度槽距角、槽距電角槽電動(dòng)勢(shì)星形圖相帶極相組

第2講交流繞組電動(dòng)勢(shì)1正弦分布磁場(chǎng)下的繞組電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)的有效值和頻率短距系數(shù)，分布系數(shù)，繞組系數(shù)2非正弦分布磁場(chǎng)下繞組電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

諧波電動(dòng)勢(shì)的有效值和頻率削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法1正弦分布磁場(chǎng)下的繞組電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體單匝整距線圈單匝短距線圈多匝線圈線圈組相繞組1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

p對(duì)極的正弦分布磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速n1切割導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波。1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值

角頻率1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-頻率一對(duì)磁極轉(zhuǎn)過(guò)導(dǎo)體后，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變一周。轉(zhuǎn)子上p對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變p周。1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-頻率每秒鐘轉(zhuǎn)子相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)子上p對(duì)磁極，每秒鐘導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變的次數(shù)？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f1轉(zhuǎn)子上p對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變p周。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/每分鐘1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值幅值？

1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值eωt導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值

1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值電動(dòng)勢(shì)有效值線速度v(m/s)1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值每極磁通量基波氣隙磁通密度的平均值一個(gè)極下的氣隙面積1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率1.1導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-有效值每極磁通量頻率1.2線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用端接線將相距一個(gè)極距的兩根導(dǎo)體C1、C2聯(lián)接成一個(gè)線匝(即匝數(shù)為1的線圈)，其節(jié)距為π。1.2.1單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體C1、C2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正方向1.2.1單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體C1、C2相距π電角度，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反。1.2.1單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.2.1單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝短距線圈兩根導(dǎo)體的節(jié)距為1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)兩根導(dǎo)體相距的電角度為1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值單匝整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值短距系數(shù)1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)短距系數(shù)

整距線圈

ky1=1短距線圈

ky1<1

1.2.2單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單匝短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值1.2.3多匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Nc匝線圈是由Nc個(gè)單匝線圈串聯(lián)構(gòu)成Nc線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是單匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的Nc倍單匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值多匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值1.2.4線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一個(gè)線圈組由q個(gè)相鄰線圈串聯(lián)構(gòu)成相鄰線圈相距槽距電角度α1q個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位彼此線圈相差槽距電角度α11.2.4線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈組的電動(dòng)勢(shì)等于q個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)之和線圈組的電動(dòng)勢(shì)有效值？1.2.4線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)有效值為分布系數(shù)1.2.4線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)有效值為繞組系數(shù)1.2.4線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)有效值為1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每相所有的線圈組根據(jù)并聯(lián)支路數(shù)的要求串、并聯(lián)構(gòu)成相繞組相繞組電動(dòng)勢(shì)等于？相繞組電動(dòng)勢(shì)等于支路電動(dòng)勢(shì)1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)雙層繞組每相有2p個(gè)線圈組并聯(lián)支路數(shù)a雙層繞組每條支路由2p/a個(gè)線圈組串聯(lián)構(gòu)成1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單層繞組每條支路由p/a個(gè)線圈組串聯(lián)構(gòu)成1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)串聯(lián)的每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)同大小同相位。將每條支路的線圈組電動(dòng)勢(shì)直接相加，即得相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單層繞組1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)雙層繞組1.2.5相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)N為每相每條支路串聯(lián)匝數(shù)

每相繞組串聯(lián)匝數(shù)2非正弦分布磁場(chǎng)下繞組

電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

實(shí)際電機(jī)中，由于磁極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)并非是正弦波，在定子繞組內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)也并非正弦波，除了基波外還存在一系列諧波。2非正弦分布磁場(chǎng)下繞組

電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

空間非正弦分布磁場(chǎng)的分解利用傅里葉級(jí)數(shù)可將其分解為空間基波和一系列諧波根據(jù)磁場(chǎng)波形的對(duì)稱性，諧波次數(shù)v＝1，3，5，7，…ν次諧波的性質(zhì)極對(duì)數(shù)極距轉(zhuǎn)速2.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

諧波磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的高次諧波電動(dòng)勢(shì)頻率2.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

仿照上節(jié)相電動(dòng)勢(shì)的公式，可得v次諧波相電動(dòng)勢(shì)有效值為第v次諧波每極磁通量第v次諧波繞組系數(shù)2.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波

和分別為v次諧波繞組短距系數(shù)和分布系數(shù)2.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波根據(jù)各次諧波電動(dòng)勢(shì)的有效值，可以求得相電動(dòng)勢(shì)的有效值2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法

高次諧波電動(dòng)勢(shì)的存在，使發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)波形變壞，使發(fā)電機(jī)本身的雜散損耗增大，溫升增高，串入電網(wǎng)的諧波電流還會(huì)干擾通信，因此要盡可能地削弱諧波電動(dòng)勢(shì)，以使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電動(dòng)勢(shì)接近正弦波。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法

1．使氣隙中磁場(chǎng)分布盡可能接近正弦波

2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法2．采用對(duì)稱的三相繞組

對(duì)稱三相繞組各相電動(dòng)勢(shì)中的3次諧波在相位上彼此相差360°，即它們同相位同大小。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法2．采用對(duì)稱的三相繞組

星形接法，線電動(dòng)勢(shì)3次諧波被抵消，同理也不存在3的倍數(shù)的奇次諧波。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法2．采用對(duì)稱的三相繞組

三角形接法，則三相繞組中3次諧波電動(dòng)勢(shì)在閉合的三角形回路中產(chǎn)生環(huán)流，3次諧波電動(dòng)勢(shì)全部消耗在三角形回路內(nèi)由環(huán)流產(chǎn)生的阻抗壓降，線電壓中也基本沒(méi)有3及3的倍數(shù)次諧波電壓。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法

2．采用對(duì)稱的三相繞組

三角形接法，三角形回路中的3次諧波環(huán)流在回路中會(huì)引起附加損耗，故發(fā)電機(jī)多采用星形接法。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法3采用短距繞組適當(dāng)?shù)剡x擇線圈節(jié)距，可使某一次諧波的短距系數(shù)為零或很小，達(dá)到消除或削弱該次諧波的目的。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法3采用短距繞組若要消除第v次諧波電動(dòng)勢(shì)，即要使

則只要選取

2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法3采用短距繞組若要消除第5次諧波電動(dòng)勢(shì)，即要使

2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法4．采用分布繞組

當(dāng)每極每相槽數(shù)q越大時(shí)，諧波電動(dòng)勢(shì)的分布系數(shù)的總趨勢(shì)變小，從而抑制諧波電動(dòng)勢(shì)的效果越好。2.2削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法4．采用分布繞組

但當(dāng)q太大時(shí)，電機(jī)成本增高，且q＞6時(shí)，高次諧波分布系數(shù)下降已不大顯著，因此一般交流電機(jī)選擇