交流绕组及其电动势和磁动势

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

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：

电机学中的磁动势分布情况

安徽理工大学电气工程及其自动化（2）班 张杰 2013/1/15 1 1.交流绕组的磁动势

+A0faF图1

fAfAfA10AF1AF1AF1AF10AF1AF图2

AaF(+A)0faF1AaF1 图3 电机学中的磁动势分布情况

安徽理工大学电气工程及其自动化（2）班 张杰 2013/1/15 2

从图中可以看出三相电流产生的总的磁场是随着转子的旋转而旋转的，设转子开始的位置就是A相的轴线位置，也就是0时，此时aF在轴线+A轴上，当转子逆时针转动1角时，aF也转动1角，这样最大的磁动势线就对应在1，1也就是t。

值得注意的是，上面的图是三相电流合成之后的磁动势，而对于每一相电流，他们产生的基波磁动势的表达式是1142coscoscoscos2kkkfNItFt，这个式子可以傅里叶变换为：'''1111111cos()cos()22kkkkkfFtFtff，可以发现，一个脉振磁动势可以分解为两个极对数和波长与脉振波完全一样，类比上面的合成磁动势，这里的cos()t可以看成是振幅为112kF的磁动势沿着逆时针转动，也就是转子的转动方向旋转，并且旋转的角速度为ddtdtdt，也就是说，这个行波是电角速度为，大小与转子转动的电角速度相等，也就是线圈中电流的电角速度相等。另外，cos()t部分可以看成振幅为112kF的磁动势沿着顺时针转动，这个行波是电角速度为-，大小与转子转动的电角速度相等，也就是线圈中电流的电角速度相等。

这些都是电枢绕组上的电枢电流所产生的磁动势特征，分别通过对总的电枢磁动势aF的旋转方向来过渡到单相电流产生的磁动势，由于转子是逆时针方向转动，所以电动势是逆时针转动，导致电枢电流逆时针转动，然后就有了aF逆时针转动，可以形象的通过上面的图3看出随着而转动。