第十六章 交流绕组及其感应电势

第十六章交流绕组及其感应电势第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五直流电机电枢绕组2、绕组的元件两端分别连接到两个换向片上的单匝或多匝线圈1、电枢绕组在电枢上，由一些形状相同的绕组元件按一定规律连接成“电枢绕组”。第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五一、导体的感应电势1、电工角度（电角度）电角度与机械角度电工角速度与机械角速度2、气隙磁场分布与电势第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五3、导体电势每极磁通(1)单根导体基波电势有效值(2)单根导体谐波电势有效值第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五(3)导体总感应电势

为了获得正弦波电势,应尽可能要求磁极磁场在空间按正弦规律分布。第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五1、槽电势星形图：电枢上各槽内导体按正弦规律变化的基波电势用矢量来表示时所构成的辐射图。槽距角：以电角度表示的电枢相邻槽之间的角度。2、元件电势和节距因数(1)整距元件的电势

空间相位差基波

谐波整距元件的电势中只有奇次谐波不含偶次谐波！二、元件的感应电势和节距因数第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五(2)短距元件的电势与节距因数a.基波

基波节距因数

第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五b.谐波谐波节距因数

第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五绕组短距对谐波电势的影响(1)短距使基波电势减小较少（6％）(2)适当短距的元件可使奇次谐波电势得以较大程度的削弱，从而改善电势波形，使之接近正弦波。(3)只要适当选择绕组的节距，可使某次谐波电势的节距因数等于零（或很小）。欲使五次谐波电势为零，则可令(4)从制造角度讲，短距可使元件的端接长度缩短，节省铜线，嵌线也方便些。第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三、分布元件组的感应电势和分布因数1、元件组

把相邻的若干个元件串联成一个相组，称为元件组。2、相带

每个元件组所占的范围(用电角度表示)。3、每极每相槽数

一个极下每相所占有的槽数第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

4、分布因数基波分布因数基波电势由于分布关系使元件组的电势要比这些元件集中安放时的电势小些。第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

对ν次谐波磁场而言,相邻两槽在空间相差v*电角度，故相邻两元件感应的v次谐波电势在时间上也有v*的相位差谐波分布因数谐波电势4、分布因数第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五分布结构使基波电势的削弱程度小，对谐波电势削弱程度大，可以利用分布绕组来改善电势波形。第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五四、相电势及绕组因数相绕组：由元件组串联或并联组成。(1)若每相有a条并联支路,则各支路电势大小相等、相位相同。相电势=支路电势(2)若每相绕组有a条并联支路，每条支路有Q个元件组串联而成，则

每相绕组基波电势

每相绕组谐波电势

每相串联匝数

每相绕组总匝数每条串联支路的匝数第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

绕组因数：节距因数和分布因数的乘积。基波绕组因数谐波绕组因数每相绕组基波电势

每相绕组谐波电势相绕组总电势有效值第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五导体的感应电势元件的感应电势分布元件组的感应电势相电势元件电势元件组电势支路电势相电势总结第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五谐波电动势的影响1、高次谐波电势对电势大小影响较小。2、主要影响电势的波形。在基波电势上叠加有高次谐波电势使波形变坏引起发电机损耗增加，温升增高、效率降低。在输电线路上，谐波电势产生高频干扰，使输电线路附近的通信设备不能正常工作。输电线路自身有电感和电容，在某一高频条件下，将产生自激振荡而产生过电压。在异步电机中产生有害的附加转矩和损耗。第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五削弱谐波电动势的方法

1.使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波。2.采用对称的三相绕组，消除线电动势中3及3的倍数次谐波。三相绕组可联接成星形或三角形。三相3次谐波电动势之间在相位上彼此相差360°，即它们同相位、同大小。若三相绕组接成星形，线电动势3次谐波被抵消了。若三相绕组接成三角形，则三相绕组中3次谐波电动势在闭合的三角形回路中会产生环流，相当于短路，仅在各相绕组中产生短路压降，在线电动势中仍然没有3次谐波。但3次谐波环流在回路中会引起附加损耗，故发电机多采用星形接法。3.采用短距和分布绕组第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五交流绕组交流绕组的基本要求1.绕组产生的电动势（或磁动势）接近正弦波。2.三相绕组的基波电动势（或磁动势）必须对称。3.在导体数一定时能获得较大的基波电动势（或磁动势）。4.用铜少，制造工艺简单。第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五交流绕组的构成原则1.均匀原则：每个极域内的槽数（元件数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等。2.对称原则：三相绕组的结构完全一样（每相绕组的匝数、分布），但在电机的圆周空间互相错开120°电角度。如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。3.电势相加原则：元件两个边的感应电势应该相加；元件与元件之间的连接也应符合这一原则。如元件的一个边在N极下，另一个应在S极下。第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五交流绕组的分类交流绕组单层绕组双层绕组同心式绕组链式绕组交叉式绕组等元件式整距叠绕组120°相带绕组60°相带绕组整数槽绕组分数槽绕组第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五双层绕组和单层绕组双层绕组的特点是可灵活地设计成各种短距来削弱谐波，对于叠绕组，采用短距还可以节省端部材料。单层绕组的特点是制造工艺简单，但它不能像双层绕组那样设计成短距以削弱谐波。

第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三相双层整数槽绕组计算槽距角槽电动势星形图第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五相带划分相带：每个元件组所占的空间电角度120°相带：每对极（360°电角度）三相均分每对极每相槽数60°相带：每个极（180°电角度）三相均分每极每相槽数第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五计算和确定画绕组展开图三相双层整数槽120°相带绕组展开图三相双层整数槽60°相带绕组展开图计算绕组因数120°相带60°相带分布因数计算不同节距因数计算相同第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五120º、60º相带双层绕组的比较类别120º相带绕组60º相带绕组每个元件组元件数2qq每对极每相元件组12每相元件组数p2p最大并联支路数p2p基波分布因数之比利用率低利用率高三次及三的倍数次谐波无有偶次谐波可能存在可以消除分布因数反接串联可消除第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三相单层绕组计算和确定画槽电动势星形图并分相（60º相带）画绕组展开图计算绕组因数A相：1、2和13、14B相：5、6和17、18C相：9、10和21、22余下12槽作各元件的第二边整距绕组第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

60°相带单层绕组的改型等元件式同心式链式交叉式第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五单相交流绕组特点不受其它槽的制约(例：单层绕组可以采用短距)一般选用2/3槽（相当于120°相带绕组）可以设计各元件具有不同匝数，从而使每一个元件组获得正弦度很高的电势，这就是正弦绕组。同心式第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三相绕组的连接联接方法：星形（Y）联接、三角形（）联接三相绕组中相电势的相位关系基波：三次谐波：v=3k同相位五次谐波：v=6k-1相序与基波相反七次谐波：v=6k+1相序与基波相同第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三相绕组的线电势星形（Y）联接基波：v=3k次谐波：v=6K1次谐波：三角形（）联接基波：v=3k次谐波：基本没有v=6K1次谐波：消除三次谐波的方法采用Y形接法120°相带60°相带+发电机或小型三相异步机大、中型三相异步机第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五小结感应电势导体的感应电势元件的感应电势分布元件组的感应电势相电势第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五交流绕组120°相带双层整数槽绕组60°相带双层整数槽绕组60°相带单层绕组60°相带单层绕组的改型单相交流绕组三相绕组的联接分析方法计算和确定画槽电动势星形图并分相画绕组展开图计算绕组因数第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五作业16-7、16-8、16-9、16-10第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五串联方法：电势同向叠加并联方法：等电位点相连第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五串联方法：电势同向叠加并联方法：等电位点相连第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五串联方法：电势同向叠加并联方法：等电位点相连第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五等元件式端部重叠严重单层绕组

——同心式同心式特点同心式绕组端部连线较长，嵌线较方便，适用于q=4、6、8等偶数的2极小型三相异步电动机。第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五4个线圈能串联吗？单层绕组

——链式等元件式链式特点链式绕组的每个线圈节距相等并且制造方便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用于q=2的4、6、8极小型三相异步电动机。第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五单层绕组

——交叉式等元件式交叉式特点交叉式绕组由两大一小线圈交叉布置。线圈端部连线较短，有利于节省材料，并且省铜。广泛用于q>1的且为奇数的小型三相异步电动机。第四十页，共