第四章交流绕组电动势_电机学

1、2021-7-1 华中科技大学华中科技大学 电气与电子工程学院电气与电子工程学院 熊永前熊永前 2006.5 电机学电机学 Electric Machinery （第（第4章章 交流绕组交流绕组电动势）电动势） 2021-7-1 4.2 交流绕组电动势交流绕组电动势 基波电动势基波电动势 谐波电动势及其削弱方法谐波电动势及其削弱方法 导体电动势导体电动势 线圈电动势与短距系数线圈电动势与短距系数 线圈组电动势与分布系数线圈组电动势与分布系数 相电动势与绕组系数相电动势与绕组系数 气隙磁场谐波分量气隙磁场谐波分量 谐波电动势谐波电动势 削弱谐波电动势方法削弱谐波电动势方法 Y.Q.Xiong 2

2、006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势3 Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势4 一、基波电动势一、基波电动势 1. 导体电动势导体电动势 p对极电机，气隙对极电机，气隙 磁场空间分布为磁场空间分布为p个正弦个正弦 波的磁场称为基波磁场波的磁场称为基波磁场 ，基波磁场在绕组中感，基波磁场在绕组中感 应的电动势为基波电动应的电动势为基波电动 势。势。 为感应电动势频率为感应电动势频率 111c 22. 2 2 ffE 60 1 pn f 为基波磁场每极磁通量 1 当当p对极的正弦分布对极的正弦分布 磁场以转速磁场以转速n1切割导体切割导体 时，在导体中

3、感应电动时，在导体中感应电动 势为正弦波，其有效值势为正弦波，其有效值 为为 Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势5 2. 线圈电动势与短距系数线圈电动势与短距系数 11cc 1 1cc1 )(2) 2 sin()(2 yy kEN y ENE ) 2 sin( 1 1 y k y 短距系数短距系数 ky11 对于整距线圈对于整距线圈 ky1=1 Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势6 3. 线圈组电动势与分布系数线圈组电动势与分布系数 分布系数分布系数 kq11 对于集中绕组（对于集中绕组（q=1） kq1=1 11 1 1

4、 11 2 sin 2 sin qyyq kqE q q qEE 2 sin 2 sin 1 1 1 q q kq Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势7 4. 相电动势与绕组系数相电动势与绕组系数 相电动势等于并联支路的支路电动势。相电动势等于并联支路的支路电动势。 每条支路所串联的各线圈组的电动势都是同大小、同相每条支路所串联的各线圈组的电动势都是同大小、同相 位，可以直接相加。位，可以直接相加。 对于单层绕组，每相有对于单层绕组，每相有p个线圈组，每条支路有个线圈组，每条支路有p/a个线个线 圈组；对于双层绕组，每相有圈组；对于双层绕组，每相有2p个线圈

5、组，每条支路有个线圈组，每条支路有 2p/a个线圈组。个线圈组。 基波相电动势有效值基波相电动势有效值E1为为 )( 2 44. 4 2 )(44. 4 111 c 1 111 c 1 1 双层绕组 单层绕组 kk a pqN fE a p kk a pqN fE a p E qyq qyq Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势8 111 c c )( 2 )( qyN kkk a pqN a pqN N 双层绕组 单层绕组 111 44. 4fNkE N 绕组系数绕组系数 相绕组串联匝数相绕组串联匝数 相电动势统一计算式相电动势统一计算式 Y.Q.Xiong

6、 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势9 例例 一台汽轮发电机，定子槽数一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数，极数2p=2，采用双层叠，采用双层叠 绕，节距绕，节距y1=14，每槽，每槽2根导体，并联支路数根导体，并联支路数a=1，频率为，频率为50Hz 。每极磁通量。每极磁通量1=2.63Wb。试求：。试求：(1) 导体电动势导体电动势Ec1；(2) 线线 圈电动势圈电动势Ey1；(3) 线圈组电动势线圈组电动势q1；(4) 相电势相电势E1。 解解 极距极距 槽距电角槽距电角 每极每相槽数每极每相槽数 线圈匝数线圈匝数 每相串联匝数每相串联匝数 槽槽18 12 36 2 p

7、 Z 10 36 3601360 1 Z p 6 132 36 2 mp Z q 12 1 16122 c a pqN N 1 2 2 2 c 每槽导体数 N Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势10 (1) Ec1=2.22f1=2.22502.63 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 V 9397. 0)

8、 2 18 14 sin() 2 sin( 1 1 y ky短距系数短距系数 9561. 0 2 10 sin6 2 106 sin 2 sin 2 sin 1 1 1 q q kq分布系数分布系数 8984. 09561. 09397. 0 111 qyN kkk绕组系数绕组系数 Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势11 二、谐波电动势及其削弱方法二、谐波电动势及其削弱方法 1. 气隙磁场谐波分量气隙磁场谐波分量 气隙磁场空间分布非气隙磁场空间分布非 正旋，分解为基波和一正旋，分解为基波和一 系列谐波。系列谐波。 主磁极产生的气隙磁场波形及其分解主磁极产生的

9、气隙磁场波形及其分解 主磁极产生的谐波磁主磁极产生的谐波磁 场性质：场性质： 1 nn pp 转速 极距 极对数 次谐波磁场： Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势12 2. 谐波电动势谐波电动势 次谐波磁场在定子绕组中感次谐波磁场在定子绕组中感 应的应的次谐波电动势频率次谐波电动势频率 次谐波电动势有效值次谐波电动势有效值 f pnnp f 6060 1 fNkfNkE NN 44. 42 qyNqy kkk q q k y k 2 sin 2 sin ) 2 sin( 1 1 1 当算出基波和各次谐波电动势的有效值后，可得出相电动当算出基波和各次谐波电动势的有效值后，可得出相电动 势的有效值为势的有效值为 . 2 7 2 5 2 3 2 1 EEEEE Y.Q.Xiong 2006-5电机学第4章 交流绕组的基本理论电动势13 3. 削弱谐波电动势方法削弱谐波电动势方法 使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波。使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波。 采用对称的三相绕组，消除线电动势中采用对称的三相绕组，消除线电动势中 3及及3的倍数次