交流绕组及其电动势和磁动势概要

第七章 交流绕组的磁动势

目录

第一节 概述 ..................................................................................................................... 1

第二节 单相绕组的磁动势 ............................................................................................. 1

第三节 对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁动势 ............................................. 6

第四节 不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁动势 ......................................... 9

第五节 三相绕组磁动势的空间谐波分量和时间谐波分量 ....................................... 11

小 结 ............................................................................................................................... 14

思考题 ............................................................................................................................. 14

习 题 ............................................................................................................................... 15

交流绕组的磁动势

§9-2 一相绕组的磁动势

(1) 一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。

(2) 一相绕组的基波(或谐波)脉振磁动势可以分解成两个幅值相等。转速相同 ，转向相反的旋转磁动势。

旋转电角速度 w 恰恰等于角频率 每分钟转数同步速 n1

(3) 一相绕组的 v 次谐波磁动势表达式为：

f F Fmcos

cost

cos 0.9

Iw k p wcost cos交流绕组的磁动势

§9-3 三相绕组的磁动势研究对象

为研究方便，把三相绕组的每一相用一个等效的单层整距集中绕组来代替，该等效绕组的匝数等于实际一相串联匝数 w 乘以绕组因数 kw1, kw1 w 称为一相的有效匝数，三相绕组在空间互差120度电角度。这是一对极电机的三相等效绕组示意图。

电流正方向

+B +A

Y C

A

X

Z

α=0 B

+C 三相绕组的基波磁动势

结论：三相基波合成磁动势具有以下性质

1） 三相对称绕组通入三相对称电流产生的基波合成磁动势为一幅值不变的旋转磁动势。由于基波磁动势矢量的端点轨迹是一个圆形，故又称为圆形旋转磁动势。

2） 三相基波合成磁动势的幅值为一相基波脉振磁动势最大幅值的 3/2 倍，即

F1 3

2 Fm1  1.35 Iw k p w1 (安/ 极) 3） 三相基波合成磁动势的转向取决于电流的相序和三相绕组在空间上的排列次序。基波合成磁动势总是从电流超前的相绕组向电流滞后的相绕组方向转动，例如电流相序为A－B－C，则基波合成磁动势按A轴－B轴－C轴方向旋转，改变三相绕组中电流相序可以改变旋转磁动势的转向。

4） 三相基波合成磁动势的转速与电流频率保持严格不变的关系，即该转速即为同步速。

5） 当某相电流达到最大值时，基波合成磁动势的波幅刚好转到该相绕组的轴线上，磁动势的方向与绕组中电流的方向符合右手螺旋定则。

第四章 交流绕组及其电动势和磁动势

4-11 计算下列三相、两极、50Hz的同步发电机定子的基波绕组因数和空载相电动势、线电动势。已知定子槽数Q=48，每槽内有两根导体，支路数a=1，y1=20，绕组为双层、星形联结，基波磁通量φ1=1.11Wb。

解：极距242pQ 832482mpQq

槽距角5.748360360Qp

基波绕组系数2sin2sin90sin1111qqykkkdpw

923075.3sin830sin75sin

每相绕组串联匝数16348maNQNc

空载相电动势11144.4wfNkE

VV363911192301650444

线电动势VVEEL6303363933

4-12 有一三相双层绕组，Q=36，2p=4，f=50Hz，971y，试求基波、5次、7次和一阶齿谐波的绕组因数。若绕组为星形联结，每个线圈有两匝，基波磁通φ1=0.74Wb，谐波磁场与基波磁场之比25115BB，49117BB，每相只有一条支路，试求基波、5次和7次谐波的相电动势。

解：343362mpQq

槽距角20363602360Qp

基波绕组系数902010sin330sin70sin2sin2sin90sin1111qqykkkdpw

5次谐波绕组系数

0378050sin3150sin350sin25sin25sin905sin1555qqykkkdpw

7次谐波绕组系数136070sin3210sin490sin27sin27sin907sin1777qqykkkdpw

每相绕组串联匝数243362maNQNc

第四章 交流电机绕组电动势及磁动势

4.1 交流电机的绕组

一、交流绕组的基本知识

（一）构成原则

1. 合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波）

2. 三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差120电角度）

（即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同）

3. 铜耗oup减小，用铜量减少。

4. 绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便

（二）交流绕组的分类

1. 按相数分为：单相、三相、多相

2. 按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉式）、双层（叠绕组、波绕组）、单双 层

3.按每极每相槽数q分为：整数槽、分数槽

（三）基本概念

1.极距τ：22DQpp或

2.线圈节距y： 整距y=τ； 短距y

3.槽距角α（电角度）： 0360pQ

4.每极每相槽数q: 2Qqpm

5. 电角度=p360°=p机械角度

计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为360，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为360。一般而言，对于p对极电机，电角度=p机械角度。

6.并联支路数a

7.相带：60度相带——将一个磁极分成m份，每份所占电角度

120度相带——将一对磁极分成m份，每份所占电角度

8.极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。

9.线圈组数 = 线圈个数/ q

例：下图是一台三相同步发电机的定子槽内导体沿电枢内圆周的分布情况，已知2p=4,电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方向旋转，试绘出槽电动势星形图。解：先计算槽距角：

设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时，均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后，各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其大小等于槽距角α。 从槽电动势星形图上我们可以看出：