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1、6.5 正弦分布磁场下绕组的电动势 多相交流电势有大小、频率、波形和对称性四个 问题 本节讨论中，假设：磁场分布为正弦波,得出的电 势也是严格的正弦波 分析过程：导体电势匝电势线圈电势线圈 组电势相电势 6.5.1 导体电势 气隙磁场按正弦分布： 导体电动势最大值 导体切割磁力线的线速度 导体电势的有效值为 长度表示的极距 f 电势的频率 导体感应电势为： 磁通的平 均值为： 每极磁通量 导体电势有效值: 导体电势的有效值与每极磁通量和频率的乘积成正比 .当磁通的单位为 wb（韦伯）；频率单位为Hz（赫兹 ）时，电势的单位为v（伏特） 6.5.2 线圈电动势和短距系数 线圈是由Nc匝构成,当N
2、c1时，称为单匝线圈或线匝 当y1时，称为整距线匝，两有效边的感应电动 势相量大小相等，电位差1800 整距线匝的感应电势为： 有效值为： NS y1= NS y1 对y11800,也有ky11时，kq11, 称为分布绕组 将Ey1代入得线圈组电势有效值 式中 绕组系数 绕组系数表示：由于当采用短距和分布绕组时，使 线圈组电势应打的折扣 6.5.4 相电动势和线电动势 将一相所有串联的线圈组电势相加就得到相电势。一 般情况下，各线圈组的电势都是同大小、同相位的， 可直接相加。 相电势有效值为： 或统一写为： 单层绕组,有p个线圈组，当并联支路数为a时 双层绕组,有2p个线圈组，当并联支路数为a
3、时 线电势和相电势的关系？ 当绕组为Y型连接时 当绕组为型连接时 问 题 和绕组的连接关系有关 与变压器电势比较？ 注意:交流电机中,为每极的总磁通量,而在变压器中为 交变磁通的最大值 变压器相电势 交流绕组相电势 例题:有一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p2，节距y1 14，每个线圈的匝数Nc1，并联支路数a1，频率f50Hz ，每极磁通量12.63Wb。试求：（1）导体电势Ec1；（2） 匝电势Et1 ；（3）线圈电势Ey1 ；（4）线圈组电势Eq1 ；（5 ）相电势E1。 解： （1）导体电势 （2）极距 短距系数 （3）线圈电势 （4）每极每相槽数 槽距角 分布系数 匝电势 （
4、5）每相串联匝数 相电势 注：大型发电机是双层绕组 线圈组电势 绕组系数 NS AX 6.5.5 感应电动势与绕组所交链磁通的相位关系 由电磁感应定律 可知,绕组中的感应电 势在时间相位上滞后于绕组交链的磁通900 结论:交流电机的感应电势滞后于所交链的磁通900 N S AX t0，与绕组交链的磁 通最大，但有效绕组处B 0，感应电势e1=0 t900，磁场旋转900，与绕组 铰链的磁通为零，但有效绕组处B 最大，感应电势e1达到最大 6.6 非正弦分布磁场下电动势中的高次谐 波及其削弱方法 实际的电机中，由于磁极 磁场不可能完全按正弦分 布。 例如在凸机同步电机中磁 极磁场沿电机电枢表面呈
5、 平顶波分布，除基波外， 还含有一系列奇次谐波（ 3、5、7）。 6.6.1磁极磁场非正弦分布所引起的谐波电势 三次谐波 五次谐波 基波 由图可见，对于次谐波，极对数为基波的倍，极 距则为基波的1/倍,即 谐波磁场也因转子旋转,是旋转磁场，其转速等于转 子转速，即nn，但pp，故其频率为 其中 为基波频率 根据基波电势公式得，谐波电势的有效值为 式中 次谐波磁通量 次谐波绕组系数 次谐波短距系数 次谐波绕组系数 总的相电势的有效值为： 其中 ， ，所以 说明：高次谐波电势对相电势的大小影响较小，主要影响电 势的波形 6.6.2 磁场非正弦分布引起的谐波电动 势的削弱方法 绕组电势谐波的危害 （
6、1）使发电机电动势波形变坏； （2）使电机本身的附加损耗增加； （3）使输电线上的线损增加，并对邻近的通信线路或电子装置产 生干扰； （4）可能引起输电线路的电感和电容发生谐振，产生过电压； （5）使感应电机产生附加损耗和附加转矩，影响其运行性能。 注：谐波的次数越高，其幅值就越小，故主要削弱次数较低的奇次 谐波，如3、5、7 常用的削弱高次谐波的方法 一、使气隙磁场沿电枢表面的分布尽量接近正弦波形 对凸极机可采用改善磁极极靴 的外形来改善气隙的磁场波形 对隐极机可以通过合理放置 绕组来改善气隙的磁场波形 二、利用三相对称绕组的联结来消除线电势中的3次及其倍数 次奇次谐波电动势 三相电势中的三
7、次谐波大小相等 ，相位彼此相差312003600，即 同相 星形（Y）连接时，线电势中三次谐波为零，三次谐波的倍数 奇次谐波也为零 三角形（）连接时，线电势等于相电势，3次谐波电势在闭 合的三角形中形成环流，三次谐波电势恰好和环流阻抗压将平 衡，在线电势中不会出现三次谐波和它的整数倍奇次谐波。（ 但这种接法中的环流会引起附加损耗） I0 三、采用短距绕组来削弱高次谐波电势 当线圈（元件）的跨距 时， 采用短距绕组主要削弱5和7次谐波电动势，常取 即次谐波被削掉。 y1/ 18/95/64/57/92/3 110.9850.9660.9510.9400.866 31-0.866-0.707-0.
8、588-0.5000 510.6430.2590-0.174-0.866 71-0.3420.2590.5880.7660.866 基波与部分高次谐波的短距系数 四、采用分布绕组来削弱高次谐波电势 一般交流电机的q常取26 当每极每相槽数q增加时，基波分布系数下降不多，而高 次谐波系数却显著下降。 q 2345678 10.9660.9600.9580.9570.9570.9570.9560.955 30.7070.6670.6540.6460.6440.6420.6410.636 50.2590.2170.2050.2000.1970.1950.1940.191 7 -0.259-0.117-0.158-0.149-0.145-0.143-0.141-0.136 基波与部分高次谐波的分布系数 五、采用斜槽或分数槽削弱齿谐波电动势 所有 次谐波的绕 组系数和基波绕组系数kN1相同，它们与一对极下的齿数有关 ， 称为齿谐波 削弱齿谐波的主要方法 1、采用磁性槽楔或半闭口槽，以减小由于槽开口而引起的气 隙磁导变化。 2、采用斜槽削弱齿谐波电势，通常斜一个槽 3、采用分数槽削弱齿谐波电势
