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1、6.5 正弦分布磁场下绕组的电动势,多相交流电势有大小、频率、波形和对称性四个问题,本节讨论中，假设：磁场分布为正弦波,得出的电势也是严格的正弦波,分析过程：导体电势匝电势线圈电势线圈组电势相电势,6.5.1 导体电势,气隙磁场按正弦分布：,导体电动势最大值,导体切割磁力线的线速度,导体电势的有效值为,长度表示的极距 f 电势的频率,导体感应电势为：,磁通的平均值为：,每极磁通量,导体电势有效值:,导体电势的有效值与每极磁通量和频率的乘积成正比.当磁通的单位为 wb（韦伯）；频率单位为Hz（赫兹）时，电势的单位为v（伏特）,6.5.2 线圈电动势和短距系数,线圈是由Nc匝构成,当Nc1时，称为
2、单匝线圈或线匝,当y1时，称为整距线匝，两有效边的感应电动势相量大小相等，电位差1800,整距线匝的感应电势为：,有效值为：,对y1的短距线匝，两有效边的感应电动势 和 不是相差1800了，而相差电角度()。,短距线匝的感应电势为,有效值为,上式中,称短距系数（节距系数）,在长距绕组时，1800,也有ky11。但其端接比分长，用铜量较多，所以很少采用,由于线圈内各线匝电势大小、相位完全相同，所以当其由Nc匝时，整个线圈电动势为：,短距系数表示：当绕组采用短距时，匝电势比整距时小些，应打ky1的折扣,6.5.3 线圈组电动势和分布系数,每个线圈组由q个线圈串联组成，线圈组的电势等于这q个线圈电势
3、的相量和,以三相4极36槽绕组为例,线圈组电势的有效值为,一对极下的电势，可得一正多边形，外接圆半径,线圈组电势的有效值为:,式中,绕组的分布系数,当q1时，kq11,称为集中绕组；当q1时，kq11,称为分布绕组,将Ey1代入得线圈组电势有效值,式中,绕组系数,绕组系数表示：由于当采用短距和分布绕组时，使线圈组电势应打的折扣,6.5.4 相电动势和线电动势,将一相所有串联的线圈组电势相加就得到相电势。一般情况下，各线圈组的电势都是同大小、同相位的，可直接相加。,相电势有效值为：,或统一写为：,单层绕组,有p个线圈组，当并联支路数为a时,双层绕组,有2p个线圈组，当并联支路数为a时,线电势和相
4、电势的关系？,当绕组为Y型连接时,当绕组为型连接时,问 题,和绕组的连接关系有关,与变压器电势比较？,注意:交流电机中,为每极的总磁通量,而在变压器中为交变磁通的最大值,变压器相电势,交流绕组相电势,例题:有一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p2，节距y114，每个线圈的匝数Nc1，并联支路数a1，频率f50Hz，每极磁通量12.63Wb。试求：（1）导体电势Ec1；（2）匝电势Et1；（3）线圈电势Ey1；（4）线圈组电势Eq1；（5）相电势E1。,解：,（1）导体电势,（2）极距,短距系数,（3）线圈电势,（4）每极每相槽数,槽距角,分布系数,匝电势,（5）每相串联匝数,相电势,注：
5、大型发电机是双层绕组,线圈组电势,绕组系数,6.5.5 感应电动势与绕组所交链磁通的相位关系,由电磁感应定律 可知,绕组中的感应电势在时间相位上滞后于绕组交链的磁通900,结论:交流电机的感应电势滞后于所交链的磁通900,t0，与绕组交链的磁通最大，但有效绕组处B0，感应电势e1=0,t900，磁场旋转900，与绕组铰链的磁通为零，但有效绕组处B最大，感应电势e1达到最大,6.6 非正弦分布磁场下电动势中的高次谐波及其削弱方法,实际的电机中，由于磁极磁场不可能完全按正弦分布。例如在凸机同步电机中磁极磁场沿电机电枢表面呈平顶波分布，除基波外，还含有一系列奇次谐波（3、5、7）。,6.6.1磁极磁
6、场非正弦分布所引起的谐波电势,由图可见，对于次谐波，极对数为基波的倍，极距则为基波的1/倍,即,谐波磁场也因转子旋转,是旋转磁场，其转速等于转子转速，即nn，但pp，故其频率为,其中 为基波频率,根据基波电势公式得，谐波电势的有效值为,式中 次谐波磁通量,次谐波绕组系数,次谐波短距系数,次谐波绕组系数,总的相电势的有效值为：,其中，所以,说明：高次谐波电势对相电势的大小影响较小，主要影响电势的波形,6.6.2 磁场非正弦分布引起的谐波电动势的削弱方法,绕组电势谐波的危害,（1）使发电机电动势波形变坏；（2）使电机本身的附加损耗增加；（3）使输电线上的线损增加，并对邻近的通信线路或电子装置产生干
7、扰；（4）可能引起输电线路的电感和电容发生谐振，产生过电压；（5）使感应电机产生附加损耗和附加转矩，影响其运行性能。,注：谐波的次数越高，其幅值就越小，故主要削弱次数较低的奇次谐波，如3、5、7,常用的削弱高次谐波的方法,一、使气隙磁场沿电枢表面的分布尽量接近正弦波形,对凸极机可采用改善磁极极靴的外形来改善气隙的磁场波形,对隐极机可以通过合理放置绕组来改善气隙的磁场波形,二、利用三相对称绕组的联结来消除线电势中的3次及其倍数次奇次谐波电动势,三相电势中的三次谐波大小相等，相位彼此相差312003600，即同相,星形（Y）连接时，线电势中三次谐波为零，三次谐波的倍数奇次谐波也为零,三角形（）连接
8、时，线电势等于相电势，3次谐波电势在闭合的三角形中形成环流，三次谐波电势恰好和环流阻抗压将平衡，在线电势中不会出现三次谐波和它的整数倍奇次谐波。（但这种接法中的环流会引起附加损耗）,三、采用短距绕组来削弱高次谐波电势,当线圈（元件）的跨距 时，,采用短距绕组主要削弱5和7次谐波电动势，常取,即次谐波被削掉。,基波与部分高次谐波的短距系数,四、采用分布绕组来削弱高次谐波电势,一般交流电机的q常取26,当每极每相槽数q增加时，基波分布系数下降不多，而高次谐波系数却显著下降。,基波与部分高次谐波的分布系数,五、采用斜槽或分数槽削弱齿谐波电动势,所有 次谐波的绕组系数和基波绕组系数kN1相同，它们与一对极下的齿数有关，称为齿谐波,削弱齿谐波的主要方法,1、采用磁性槽楔或半闭口槽，以减小由于槽开口而引起的气隙磁导变化。,2、采用斜槽削弱齿谐波电势，通常斜一个槽,3、采用分数槽削弱齿谐波电势,
