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10-1 交流电机的工作原理，对绕组的基本要求10-2 三相单层集中整距绕组10-3 绕组的分布和短距10-4 三相双层分布短距绕组10-5 感应电动势中的高次谐波第十章交流电机的绕组和电动势第十章交流电机的绕组和电动势 基本要求：1. 了解交流绕组的基本概念2.理解基波绕组因数的物理意义3. 掌握交流绕组基波电动势的计算2）异步电机的基本工作原理结构•定子：定子铁心和三相对称交流绕组•转子：转子铁心和闭合的交流绕组鼠笼型异步电动机2.对交流绕组的基本要求（1）在导体数一定的条件下，能得到较大的基波电动势和基波磁动势。
（2）电动势和磁动势波形应尽量接近正弦波，即谐波分量较小。
（3）在三相电机中，三相绕组的电动势和磁动势要对称，电阻、电抗要彼此相等。
（4）用铜量少。
（5）具有足够的绝缘强度和机械强度，（6）运行中有较好的散热性能。
（7）制造工艺简单，维修方便。
3.交流绕组的分类•按相数：单相绕组、两相绕组、三相绕组、多相绕组•按槽内层数：单层绕组（等元件式、链式、同心式和交叉式）、双层绕组（叠绕组、波绕组）•按每极每相槽数：整数槽、分数槽单层绕组上层边下层边双层绕组下层边上层边一个磁极在定子铁心内圆表面所占的距离，通常用槽数或Q=36，2p=41A E 1X E NSE X E −1T EN S E 11A10-3 三相双层分布短距绕组双层绕组：每槽中有两个线圈边，分为上下两层放置。
线圈数等于槽数。
双层绕组的优点：（1）可采用短距，改善电动势、磁动势的波形；（2）线圈尺寸相同，便于制造；（3）端部排列整齐，有利于散热和增加机械强度。
双层绕组的分类：叠绕组、波绕组双层绕组的应用场合：10kW 以上交流电机的定子绕组1 三相双层分布短距绕组的构成20°1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 361 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 363）谐波电动势的危害电动势中如存在高次谐波，将使电动势波形变坏，产生很多不良影响：•电机的附加损耗增大，效率下降，温升增加。
交流绕组部分（感应电动势和磁动势）习题1.谐波电动势对电机运行有何影响？为什么同步发电机定子绕组采用星型接法？谐波电动势使电机的电动势波形非正弦，产生谐波转矩和附加损耗。
为了消除3次谐波，同步电机定子绕组采用星形接法。
（三相交流电流中，各相基波电动势相位差为120度，而各相的三次谐波电动势相位差为360度，即为同相。
同理，3的倍数的各奇次谐波也为同相位。
这样接成星形时，在线电动势中不可能出现3次和3的倍数奇次谐波电动势。
当三相绕组接成三角形，3次及3的倍数奇次谐波电动势在闭合的三角形电路中被短路而形成环流，引起附加铜损耗，虽然这时只残留微少的电压降，线电动势中仍不出现这类谐波。
因此多采用星形连接。
）2.为什么交流绕组的磁动势，既是时间函数又是空间函数？用单相绕组基波磁动势来说明。
交流绕组的电流是随时间而变化的正弦函数。
磁动势为空间函数，磁场在空间分布。
（见练习题书P.121）3.脉动磁动势和旋转磁动势有什么关系？脉动磁动势可以分解为两个旋转磁动势分量，每个旋转磁动势分量的振幅为脉动磁动势振幅的一半，旋转速度相同，但旋转方向相反。
（分解的表达式见笔记p.3）。
等式左边为脉动磁动势，等式右边第一项为正向旋转磁动势，在空间按正弦规律分布，幅值不变，幅值位置在wt-x=0处，随时间变化，磁动势波在空间移动，移动的速度为w，所以是旋转磁动势。
等式右边第二项为负向旋转磁动势。
4.产生圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有何不同？m相对称电流流入m相对称绕组时，产生圆形旋转磁动势。
m相不对称电流流入m相对称绕组，或者m相对称电流流入m相不对称绕组时，产生椭圆形旋转磁动势。
5.如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势的空间分布是怎样的？圆形旋转磁动势的空间分布是怎样的？椭圆形旋转磁动势在空间分布是怎样的？如果观察一瞬间，能否区别该磁动势是脉动磁动势、圆形旋转磁动势或椭圆形旋转磁动势？如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势在空间分布均为正弦波，故不能区别三种磁动势。
「原理」绕组及其电势与交流电机的关系
电机究竟有多复杂，怎么就“似曾相识”却总也琢磨不透？类似问题回应过不少人，总归非专业人士多，一言点透不可能，给出的信息多为片面、零碎和不够严谨的专业知识。
引出讨论专题：绕组及其电势在交流电机内部是如何发挥其神奇而美妙的作用的。
交流旋转电机主要分为同步电机和异步电机两类。
两类电机虽然激磁方式和运行特性有很大不同差别，但电机内部发生的电磁现象和机电转换原理相同，存在许多共同性问题，即交流电机的绕组、电势及磁势等问题。
第四章交流电机的绕组、电动势和磁动势学习指导学习目标与要求交流电机的绕组，电动势及磁动势（1）三相绕组的构成原则和连接方法。
（2）交流绕组电动势的分析和计算方法。
绕组系数的物理意义及其对改善波形的作用。
（3）交流绕组磁动势的性质及其表示和分析方法。
单相绕组脉振磁动势。
三相绕组合成磁动势的基波。
椭圆形旋转磁动势、圆形旋转磁动势和脉振磁动势三者的区别和相互关系。
谐波旋转磁动势概念。
学习重点1．交流绕组的连接规律和绕组电动势的计算和高次谐波电动势的削弱和消除方法。
2．介绍了单相绕组产生磁动势和三相绕组产生磁动势的性质。
学习难点1．交流绕组的连接规律2．三相绕组产生的旋转磁动势。
现代工农业生产中采用的电机大多数是交流电机。
交流旋转电机可以分为同步电机和异步电机两类。
同步电机按转子结构形成分为凸极同步电机和隐极同步电机。
同步电机主要用作发电机，也有用作电动机和调相机。
异步电机中主要是感应电机，感应电机的转子电流是由定子电流感应产生的，故称之为感应电机。
感应电机运行时，其转速不同于同步转速，故又称为异步电机，习惯上所称的异步电机即为感应电机。
感应电机可分为笼型感应电机、绕线型感应电机和换向器型感应电机，笼型感应电机应用最为普遍；感应电机主要用作电动机，很少作为发电机使用，风力发电机组中有采用感应电机。
同步电机和感应电机虽然励磁方式和运行特性有很大的差别，但电机内部发生的电磁现象和机电能量转换的原理却基本上是相同的，存在共性的问题，本篇所要论述的是：交流电机绕组的连接规律、正弦分布磁场下绕组的电动势、非正弦分布磁场下的谐波电动势及其抑制和通有正弦电流时绕组产生的磁动势。
这些问题为后文研究感应电机和同步电机的运行性能提供基础。
4.1 交流电机的工作原理一、同步电机的工作原理以同步发电机为例来说明同步电机的工作原理。
同步电机由定子和转子两部分组成，定、转子之间有气隙，如图4-1所示。
定子上嵌放AX 、BY 、CZ 三相对称绕组。
10.2 三相单层集中整距绕组及其电动势对于单层绕组，每对极下每相只有一个线圈组，每个线圈组由q个线圈串联组成；p对极电机每相共有p个线圈组；并联支路。
交流绕组导体线匝线圈相绕组线圈组由简单到复杂整距线圈的感应电动势多个同样的线匝构成线圈。
整距线圈就是多匝的整距线匝，各线匝之间相互绝缘。
线圈的匝数为Nk个线匝串联）（即Nk三相单层分布绕组z优点有效利用铁心表面空间；可以削弱绕组的谐波电动势；每个槽内只有一个线圈边，嵌线方便；便于散热。
z缺点单层分布绕组不能任意短距，无法利用短距进一步削弱谐波电动势，改善电动势的波形。
10kW以下的三相异步电动机采用。
同心式绕组：两个线圈的节距不相等，它的特点是同一相线圈端部不交叠，布置和嵌线方便，常用于小型两极异步电机，由于是一个线圈套着一个线圈，同一组的几个线圈是“同心”的，故称同心式绕组。
三相单层分布绕组就感应电动势本质而言，单层绕组必然是整距的，无法利用短距进一步削弱谐波电动势，改善电动势的波形。
磁动势本质10.4 三相双层分布短距绕组及其电动势为了进一步削弱谐波电动势，使电动势波形接近正弦。
采用双层分布短距绕组，利用短距来进一步改善电动势波形。
三相双层分布短距绕组说明：对于双层绕组，每对极下每相有2个线圈组，每个线圈组由q个线圈串联组成；p对极电机每相共有2p个线圈组。
并联支路。
短距线圈的感应电动势z线圈节距y1＝yπy为短距比，是线圈节距与极距之比。
4.44fN=为基波节距因数三相双层分布短距绕组z如何来联结导体，形成三相双层分布短距绕组以极对数为2、定子上均匀分布36槽为例进行说明。
三相双层分布短距绕组z36槽，双层。
72个线圈边，36个线圈。
线圈数=槽数。
线圈电动势相量图！z某一槽的上层边与另一槽的下层边连成一个线圈。
线圈编号：其上层边所在的定子槽号。
三相双层分布短距绕组z电动势星形相量图每个相量表示的是每个线圈的电动势相量。
y1=7z分相将线圈划分给三相。
