2009级12班电机学交绕组电势之

1、第三篇 绕组第13章 绕组电势13.1 正弦磁场下的绕组电势华南理工大学 电力学院 程小华13.1 正弦磁场下的绕组电势绕组电势的六个层面：1导体电势-起点2线匝电势-难点3线圈电势4q圈组电势-重点5相电势-难点、重点6线电势-终点导体电势1：波形从空间正弦到时间正弦 以2极同步电机为例。设转子磁场沿定子内圆按正弦规律变化。注意：e1既表示导体，又表示该导体的电势。当转子匀速旋转时，导体电势亦为正弦波形。详下。设想转子磁场不动，导体e1同速反转。据运动相对性，如此并不改变导体中的电势。设导体的电角速度（即角频率）为，则t内转过的电角度为=t。b=B1sin，e1=blv=B1sinlv=B1

2、lvsint=E1msint，E1m=B1lv，可见：匀速时，磁场正弦，电势亦正弦。由前页可见，当切割速度为匀速时，导体电势波形（时间分布波）与转子磁场波形（空间分布波）相同。如果仅考虑转子磁场的基波分量，则导体电势波形为正弦波。导体电势1：波形导体电势2：频率-间观理解（推导）已设：磁场极对数为p、转子转速为n（rpm）、转子的电角速度为。而=2f（电弧度/秒）， =2n/60（机弧度/秒）故有 f=/(2)=p /(2)= p(2n/60) /(2)= pn/60即导体电势的频率为：（磁、机、电三位一体）导体电势2：续1：频率-直观理解磁场极对数为1、转子转速为n（rpm）时，电势一分钟内

3、变化n个周波，频率为n/60Hz；磁场极对数为p、转子转速为n（rpm）时，电势一分钟内变化pn个周波，频率为pn/60Hz；故，导体电势的频率为：（磁、机、电三位一体）为求导体电势有效值，先介绍磁通幅值公式：站在定子上观察时，转子磁场穿过定子一极范围的磁通是时变的。见前面图b）：当转子整个磁极（N极或S极）落在所论范围时，磁通达最大值，记之为1，脚标1表示基波；当所论范围落有半个N极和半个S极时，磁通为零。可以证明：定子一极范围内的磁通是一个正弦规律的时间变化量。请见电机技术2003年第3期论文。现在我们关注的，是它的最大值表达式，即每极磁通幅值公式，简称磁通幅值公式。磁通幅值公式的证明导体

4、电势3：有效值导体电势特点 所有导体的电势，幅值、频率都是一样的，不同的只是相位。 相位取决于导体在磁场中所处的位置。线圈电势1：单匝整距线圈电势1：续1线圈电势2：单匝短距线圈电势2：续1短距系数：线圈电势3：多匝短距线圈组电势：以叠绕组为例线圈组电势：续1：槽距电角线圈组电势: 续2：分布系数分布系数的物理意义线圈组电势：续3：绕组系数绕组系数的物理意义线圈组电势：续4：非叠绕组非叠绕组与叠绕组等效。理解：我们已知，磁场分布取决于电流分布。非叠绕组，包括链绕组、交叉绕组、同心绕组，只是端部的连接不同，而并未改变电流分布。所以，从产生磁场的角度来讲，非叠绕组与叠绕组等效。电势也是这样：当考虑

5、磁场掠过导体，在导体中感生电势时，我们可以把前面的电流分布想象成电势分布。形成线圈组，就是把属于同一对极下的导体串联起来。因此，线圈组电势就是同一对极下导体电势的和。这个和，只取决于各导体的电势分布，而与相加的顺序无关。与叠绕组的线圈组相比，非叠绕组的只是导体串联顺序不同而已。具体说明如下。叠链等效：若为叠绕组，则1-7、2-8构成一个线圈组。现链绕组为1-20、2-7构成一个线圈组。注意到导体20和导体8的电势相位是相同的。因为它们处于不同极对的相同位置。叠叉等效：叠绕组是1-10、2-11、3-12构成一个线圈组。交叉绕组是1-30、2-10、3-11构成一个线圈组。注意到30与12的电势

6、相位是相同的。因为它们处于不同极对的相同位置。叠单心等效：仿前可类似说明。此略。叠双心等效：仿前可类似说明。此略。相绕组电势在讨论相绕组之前，先解决教材上的一个缺陷-极相组概念的局限性：只适合双层绕组，不适合单层绕组。理由：单层绕组每对极下每相才有一个线圈组，每极每相构不成一个线圈组。双层绕组：每相共有2p个线圈组。其中p个正组位于N极下，p个负组位于S极下。由于双层绕组每极每相有一个线圈组，故双层绕组的线圈组又称为极相组-每极每相的线圈组。单层绕组：每相共有p个线圈组，均为正组。由于单层绕组每对极每相才有一个线圈组，故单层绕组的线圈组又称为对极相组-每对极每相的线圈组。相绕组电势 续1：线圈

7、组 正组之间可正串、正并，负组之间亦可正串、正并，正负组之间必须反串、反并，因为它们相位相反（由下页图可知）：相绕组电势 续2：组间的连接：正串、反串、正并、反并。 18槽2极的双层叠绕组：每相2个线圈组，一个正组、一个负组，反串连接。36槽4极的双层叠绕组：每相4个线圈组。下图四个线圈组之间的连接均为反串。36槽4极的单层叠绕组：每相2个线圈组。下图为正串。相绕组电势：与相绕组结构（串并联，见下页图）有关相绕组电势与它的任意一条并联支路的电势相等。相绕组一条并联支路的电势取决于该支路所串联的匝数。定义 每相串联匝数-相绕组一条并联支路所串联的匝数。4极原型绕组的空间结构、电流正方向一条支路所含的线圈组数单层绕组每相有