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电机学学****指导第四章交流绕组及其电动势和磁动势
第四章交流绕组及其电动势和磁动势
知识要点
1. 交流绕组
三相交流绕组的构成原则是:(1)力求获得较大的基波电势;(2)保证三相电动势对称;(3)
尽量削弱谐波电势,力求接近正弦波;(4)节省材料和工艺方便。
交流绕组通常分为单层和双层两大类。双层绕组又分为叠绕组和波绕组。双层绕组的特点是可
灵活地设计成各种短距绕组来削弱谐波,对于叠绕组,短距时还可节省端部用铜。单层绕组的特点
是工艺简单,但不能像双层绕组那样设计成短距以削弱谐波。
2. 交流绕组的电动势
交流绕组与磁场有相对运动时,在其中就会产生感应电动势。若磁场极对数为 p,二者相对运
动的速度为 n(r/min),则绕组中感应电动势的频率为 f = pn 60 。
绕组线圈为整距时(y1=τ),两个线圈边在任意时刻的感应电动势大小相等、相位相差 180°(假
定磁场完全对称分布),因此线圈的电动势为每个线圈电动势的两倍。线圈为短距时,两个线圈边电
动势相位差小于 180°,因此线圈电动势比整距时小。用基波节距系数 kp1 表示短距线圈与整距线圈
y
相比其基波电动势的减少程度, k = sin 1 90o ≤1。
p1 τ
当 q 个线圈集中放置时,每个线圈的电动势同相,当 q 个线圈串联后的总电动势为单个线圈电
动势的 q 倍。而当当 q 个线圈分布放置时,相邻线圈电动势存在相位差,合成电动势比集中放置时
qα
sin
小。用基波分布系数 k 表示分布绕组同集中绕组相比其基波电动势的减小程度, k = 2 ≤1。
d1 d1 α
q sin
2
式中,q 为每极每相槽数,α为槽距电角(相邻两槽间的电角度)。
在正弦波磁场下,交流绕组相电动势有效值的计算公式为
Eφ1 = fNk w1Φ1
式中, N ——每相总串联匝数, N = 2 pqN c / a ;(Nc 为每线圈匝数,a 为每相并联支路数)
Φ1 ——每极磁通量;
k w1 ——基波绕组系数, k w1 = kd1 ⋅ k p1 。
当磁场沿气隙不按正弦规律分布时,磁场中的高次谐波会在绕组中产生相应的谐波电动势。
3. 交流绕组的磁动势
单相绕组产生的磁动势是脉振磁动势,其特点是磁动势波形的空间位置不变,但波幅随时间按
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正弦规律变化。若相电流随时间按余弦规律变化,且将空间坐标原点选在相绕组轴线上,则单相绕
组的基波磁动势表达式为
fφ1 ()θ s ,t = Fφ1 cosθ s cosωt
Nk
式中, F = w1 I ——基波磁动势振幅; ω——相电流角频率;
φ1 p φ
θ s ——空间位置角(相绕组轴线处θ s =0); Iφ——相电流有效值;
N——绕组每相串联总匝数; p——极对数; kw1 ——基波绕组系数。
在 m 相对称绕组中通以 m 相对称电流时,合成磁动势的基波为圆形旋转磁动势,其特点是波形
不变、幅值不变、沿气隙圆周旋转,波幅的轨迹为一个圆。合成磁动势的表达式为
f1 ()θ s ,t = F1 cos(ωt −θ s )