交流电枢绕组的磁动势
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电机学交流绕组知识点
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。
第06章-交流电机的旋转磁场理论
-11-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
二、旋转磁场的基本特点
1）三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成 磁动势是一个旋转行波， 合成磁动势的幅值是单相电枢绕组脉
振磁动势幅值的3/2倍。同理可以证明，对于m相对称绕组通入 m相对称电流，所产生的基波合成磁动势也是一个旋转行波， 其幅值为每相脉振幅值的m/2倍。
-13-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
第三节 交流电机的主磁通和漏磁通
一、主磁通
当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时， 便在气隙中
建立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。 与基波
旋转磁场相对应的磁通称为主磁通，用m表示。由于旋转磁场
是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的， 所以相应的
-8-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
图6-3说明 Fs (x,t) 是一个幅 值恒定、正弦分布的行波。
由于 Fs (x,t) 又 表示三相电
枢绕组基波合成磁动势沿气隙圆
F sm
F ( x, t) s
v1
et
周的空间分布，所以它是一个沿
气隙圆周旋转的行波，其相对于
定子的速度是
v1
e
π
（6-8）
0
FA1( x, t ) FB1 ( x, t ) FC1 ( x, t )
Fm
1
c
oset
c
os
πx
Fm
1
c
os
(et
2π 3
)
Fm 1
cos(et
2π 3
)
cos(πx
cos(πx
2π ) 3 2π ) 3
（6-5）
式中，Fm1是每相磁动势基波分量的幅值，其精确的计算需要考 虑绕组分布及短距等因素。
电机第十一章交流电机绕组的磁动势和气隙磁场
线圈 2，上层边 2→下层边 2`。 2`与 1 位于相邻槽。
短距线圈的磁动势波形
把上层边 1、2 看成一个单层整距 线圈，产生的磁动
转子 定子
势为 F
2`
F
把下层边 1`、2`
看成一个单层整距线圈，
产生的磁动势为 F
y1 1
1`
fk iN K
2
F
X
X
短距线圈的磁动势最
方波磁动
势分解为
余弦基波 余弦三次谐波
余弦五次谐波
余弦基波→一相分布绕组 q 个线圈磁动 势可用矢量叠加，三相绕组磁动势也可用矢 量叠加。
三相基波
三相磁动势 三相谐波
合成总的磁动势
① 为什么方波磁动势要用傅氏级数展开？
用傅氏级数把方波磁动势分解为基波和各次谐波。
y1
f km
·
f k1m
4
60
2f p 2n1
60
速度为：
60 f n1 p
通常称为同步转速
6、当某相电流达到最大值时，三相合成基波 旋转磁动势的正幅值正好位于该相绕组的轴 线处。
t 0
A
fC fB f A fA
f B
B fC
C
t 120
A
fC fB f A
f B
B
•
0
磁动势由定子 → 气隙→转 子为正值。 磁动势由转子 →气隙→ 定子为负值。
•
f ()
0
2
转子
定子
1 2 NKi
1、单层整距线圈的磁动势波形为方波
~
22
f ( )
fk
交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
B
Z A
X Y
C C
Y
X
A
Z
B
二、交流绕组的排列和联接
3、确定相带 每个极距内有一个组，每个组内含有的槽 数即为每极每相槽数 q Q1 2 pm 2 。每个 极距内属于同相槽所占有的区域称为“相 带”。可见，每个相带为60度电角度。 4、画定子槽的展开图
1 23 4 56
910 17 21 15 13 18 22 14 16 19 23 11 12 20 24
Bm L
相电动势求出以后，根据星形或三角形的接法，可以求出线电动势。
三相六极异步电动机，额定频率50Hz。已 知定子槽数36，绕组为单层整距分布绕组， 每相两条支路，每个线圈的匝数为40匝， 每相绕组的基波感应电势为200V，求每极 磁通量。
Q 36 q 2 2 pm 2 3 3
1三相基波合成磁动势是一个旋转磁动势转速为同步转速旋转方向决定于电流的相序即从超前电流相转到滞后电流相二三相绕组的磁动势旋转磁动势当对称三相绕组中通过对称三相电流时所建立的三相基波合成磁动势的性质如下
交流电机电枢绕组的 电动势与磁通势
电枢
是电机中机电能量转换的关键部分。 直流电机电枢：转子 交流电机电枢：定子
交流电机电枢绕组的要求
能感应出有一定大小而波形为正弦的电动势 三相电机：三相电动势对称 因此，电枢绕组每一个线圈除了有一定的匝数
外，还要在定子内圆空间按一定的规律分布与 连接。 安排绕组时，既能满足电动势要求，又能满足 绕组产生磁通势的要求。
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
本节讨论：由正弦分布、以同步转速旋转的旋转磁场在定子绕 组中所感应产生的电动势。
8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势
电机与拖动
2、线圈中的感应电势 ：
（1）整距线匝中 的感应电势（线匝 首尾两端相距一个 整极矩） 两导体感应电动势 分别为Ea1和Ea2
线匝基波电动势向量ET
E T E a1 E a 2
整矩线匝基波电 E 2 E 2 2 . 22 f 4 . 44 f A 动势（有效值） T
E AB 3 E A 3 E B 3 0 三相采用△接法：
三次谐波感应电动势会在绕组回路中产生三次 谐波环流，整个闭合绕组三次谐波感应电动势恰好 与环流在三次谐波阻抗上产生压降相等，因此线电 压中也没有三次谐波分量。
同理：适合于3k次谐波
思考题：三相交流发电机定子绕组一般接成什 么形式？
E 4 . 44 fqW y k q p 4 . 44 f pqW a 4 . 44 fWk q
W pqW a
y
1 a
y
kq
是一相绕组串连的总匝数
（3） 三 相 双 层 叠 绕 组
电机与拖动
一交流机：Z=24，2P=4，m=3，y1=5,画出 双层叠绕组展开图。
1、画出结构图，标出槽号 B2 21 1817 22 2、标出AZBXCY的位置 Y2 16 Z 23 2 15 24 Z 24 S1 q 2 14 2 pm 223 1 n N N2 A1 1 13A2 2 Z 24 S2 12 6 3 2p 4 Z1 4 11 Y1 56 10 y1=5 B1 7 8 9 C 1 X1 上下 C2
三相交流电机中线电压的三次谐波 三相交流电机三相绕组在空间上互隔120 度空间电角度，他们的基波感应电动势时间 相位互隔120度。三次谐波感应电动势相位互 隔360度；并且三次谐波感应电动势幅值大小 相等。
交流电机绕组及感应电动势
旋转电机的结构 铁芯：构成磁的通路 转子 定子
绕组：构成电的通路
• 励磁绕组：通产生磁场的电流
空气隙
• 电枢绕组：通传递能量的电流
旋转电机工作时，磁场与电枢绕组之间有相对运 动，可以在电枢绕组内感应出电动势，同时，电枢 电流与气隙磁场相互作用又会产生电磁转矩。由此 实现机电能量转换。
ν 次谐波电动势频率，从感应电势产生来理解：
p n pn1 f f1 60 60
正在嵌入线圈的定子 正在安装转子的同步发电机
异步电机定子
三个早该解决的疑问
我们规定的电网频率（50Hz）是如何实现的？ 如何保证A、B、C相的相位关系？ 如何保证电网电压波形为正弦型？
一、同步电机的基本作用原理
结构模型 定子：三相对称绕组按照一定的空间顺序，分 为A、B、C相分布于定子空间中。这个分布顺序 加上转子的转速就决定了电源的三相相位关系。 转子：装有直流励磁绕组，通电后产生恒定磁 场，该磁场在气隙中按正弦规律分布。
磁场为正弦空间波形，但从线圈边这个位置点看出去，经 过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常 意义上的时间相量—随时间变化的正弦波。注意：这个简单 的关系是旋转电机时空联系的基础。
如此可以得到单个线圈边感应电势为：
NBlv NB l 2 p n sin t Ea m 60 2 N 2 Bml f sin t N Bml f sin t
磁场为正弦空间波形但从线圈边这个位置磁场为正弦空间波形但从线圈边这个位置点点看出去经看出去经过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常意义上的时间相量意义上的时间相量随时间变化的正弦波
绕组：构成电的通路
• 励磁绕组：通产生磁场的电流
空气隙
• 电枢绕组：通传递能量的电流
旋转电机工作时，磁场与电枢绕组之间有相对运 动，可以在电枢绕组内感应出电动势，同时，电枢 电流与气隙磁场相互作用又会产生电磁转矩。由此 实现机电能量转换。
ν 次谐波电动势频率，从感应电势产生来理解：
p n pn1 f f1 60 60
正在嵌入线圈的定子 正在安装转子的同步发电机
异步电机定子
三个早该解决的疑问
我们规定的电网频率（50Hz）是如何实现的？ 如何保证A、B、C相的相位关系？ 如何保证电网电压波形为正弦型？
一、同步电机的基本作用原理
结构模型 定子：三相对称绕组按照一定的空间顺序，分 为A、B、C相分布于定子空间中。这个分布顺序 加上转子的转速就决定了电源的三相相位关系。 转子：装有直流励磁绕组，通电后产生恒定磁 场，该磁场在气隙中按正弦规律分布。
磁场为正弦空间波形，但从线圈边这个位置点看出去，经 过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常 意义上的时间相量—随时间变化的正弦波。注意：这个简单 的关系是旋转电机时空联系的基础。
如此可以得到单个线圈边感应电势为：
NBlv NB l 2 p n sin t Ea m 60 2 N 2 Bml f sin t N Bml f sin t
磁场为正弦空间波形但从线圈边这个位置磁场为正弦空间波形但从线圈边这个位置点点看出去经看出去经过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常过其上的磁场强度随时间变化关系记录下来就是一个通常意义上的时间相量意义上的时间相量随时间变化的正弦波
交流绕组的磁动势
定、转子旋转磁场：
A Z
旋转方向相同
X
转速相等
定、转子旋转磁场在空间保 持相对静止——同步
B
• 3、在产生一定大小的电动势和磁动势，且 保证绝缘性能和机械强度可靠的条件下，尽 量减少用铜量。
• 4、制造工艺简单、检修方便。
C X
B
转子绕组又称励磁绕组，
Y
C
A
X
起励电源
图1.18 自并励系统原理电路图
Z
B
励磁绕组中流过直流电流，产生的磁场称励磁磁场或主极磁场，
相对于转子静止，随转子一起转动，相对于定子转速为转子转速n，
在随转子一起转动的过程中，定子三相绕组感应对称的电动势， 电动势的相序由转子的转向决定， 频率由转速决定， f pn
60
• 1、导体电动势
• 2 、整距线匝电动势 y1= τ
Ec1 2.22 f 1 Et1 4.44 f 1
3、短距线匝电动势有效值y1< τ Et1( y1 ) 4.44k y1 f 1
对于三相绕组，当流过对称的三相电流，将产生一个旋转磁动势
Y A
Z
C X
B
定、转子磁动势之间的关系
转子磁场旋转，
定子三相绕组感应对称的电动势， 电动势的相序由转子的转向决定，
定子三相合成旋转磁场
Y
C
频率由转速决定，
f
pn 60
转向由三相电流的相序和绕组的空
间排列决定，
转速由频率决定，
n
60 f p
对于单相绕组，将产生一个脉振磁动势，
因为采用了短距和分布绕组，其各高 次谐波已被极大的削弱，
该脉振磁动势为，在时间上随电
流同频率脉振，在空间上每一时
电机中磁动势与电动势的图文分析
1.交流绕组的磁动势图1图2 图3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0α︒=时，此时a F 在轴线+A 轴上，当转子逆时针转动1α角时，a F 也转动1α角，这样最大的磁动势线就对应在1α，1α也就是t ω。
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11cos cos cos cos k k k f N I t F t ωαωα==，这个式子可以傅里叶变换为：'''1111111cos()cos()22k k k k k f F t F t f f αωαω=-++=+，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 αω-可以看成是振幅为112k F 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d d tdt dtαωω==，也就是说，这个行波是电角速度为ω，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 αω+部分可以看成振幅为112k F 的磁动势沿着顺时针转动，这个行波是电角速度为-ω，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a F 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a F 逆时针转动，可以形象的通过上面的图3看出随着α而转动。
1cos()f F αα=-2.图示说明分布、短距绕组的物理意义两槽单线圈磁场空间分布为矩形波，所以含有大量的谐波在里面，那么产生的电动势也就有大量的谐波。
图4 两槽单线圈磁力线分布6槽三相电机磁场空间分布为阶梯波，所以也含有大量的谐波。
第18讲 交流电机电枢绕组产生的磁通势汇总
cos
120
fC1
F1cos t
240cos
240
一、三相电枢绕组产生的磁通势
f A1 fB1
F 1cos tcos
F1cos t 120cos
120
fC1
F1cos
t
240 cos
240
其中，
F1
4
2 Nkdp1 I 2p
利用脉振波分解为两个行波，对上述三相的脉振磁通势分解为：
f A1
一、三相电枢绕组产生的磁通势
S
· S
A·
X
X
A
· · ·
N
· N
N
S
N
·
·
·
S
·
·
A1
·
A2
· A1
·
·
·
·A2 S
N
S
·
N
一、三相电枢绕组产生的磁通势
一、三相电枢绕组产生的磁通势
为了分析旋转磁动势的旋转方向，设三相对称电流按余弦规 律变化，U 相电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电 流波形和各时刻旋转磁动势的位置如图所示：
第17讲 三相绕组的磁通势
一、三相绕组产生的磁通势 二、二相绕组产生的磁通势
回顾：单相绕组磁通势
回顾：单相绕组磁通势
一、三相电枢绕组产生的磁通势
1、基波磁通势
如图为简单的三相绕组在定子内表面的空间分布。直角坐 标的放置及坐标原点如图所示。用最简单的绕组说明问题， 也可以理解为三相对称的复杂绕组的简化。
二、两相电枢绕组产生的磁通势
（2）矢量法
画 t 0o瞬间的矢量图。线圈AX的电流为正的最大值时，产
生的正反转基波磁通势 F&A , F&A正好处于+A轴线上。BY线圈的 电流在过90°才能达到最大值，产生正反转基波磁通势
交流电枢绕组的磁动势
3 3 1 0.9 N1 I F7 Fm 7 2 2 7 p
三相绕组合成磁动势的特点
1. 在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的 交流电流时，所产生的合成磁动势波为一个 沿空间按一定规律分布、波幅恒定、随时间 在空间旋转的磁动势波； 2. 合成磁动势中除包含基波磁动势分量外，还 包含5、7、11等一系列奇数次谐波磁动势分 量。
4
41 41 f (a ) f k cos(a ) f k cos(3a ) f k cos(5a ) 3 5
4
结论:
1.基波磁动势的幅值为4/π fk，是矩形波磁动势的 4/π 倍； 谐波磁动势幅值为基波幅值的1/ν 倍； 2.基波磁动势波长与原矩形波长一样，磁极对数亦 相同； 谐波的波长为基波的1/ν ，极对数为极波的ν 倍。
cos 240 cos t 240
三相合成基波磁动势表达式
f1 f A1 f B1 fC1 Fm1 cos cos t Fm1 cos 120 cos t 120 Fm1 cos 240 cos t 240
f A1 ( , t )
A相脉振磁势幅值
Fm1
4
2 N k I 0.9 N k I 2
结论：1) 单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动势波是一个在空间
按矩形波分布、波的位置在空间不动、但波幅的大小和正负 随时间在变化的磁动势波，称该种磁动势为脉振磁势。 2) 线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有 3、5、7 等谐波磁势 分量。
2. 用傅里叶级数分解矩形波磁动势
A
f
1 1 iN k iN 2 2 k
41 iN 2 k
三相绕组合成磁动势的特点
1. 在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的 交流电流时，所产生的合成磁动势波为一个 沿空间按一定规律分布、波幅恒定、随时间 在空间旋转的磁动势波； 2. 合成磁动势中除包含基波磁动势分量外，还 包含5、7、11等一系列奇数次谐波磁动势分 量。
4
41 41 f (a ) f k cos(a ) f k cos(3a ) f k cos(5a ) 3 5
4
结论:
1.基波磁动势的幅值为4/π fk，是矩形波磁动势的 4/π 倍； 谐波磁动势幅值为基波幅值的1/ν 倍； 2.基波磁动势波长与原矩形波长一样，磁极对数亦 相同； 谐波的波长为基波的1/ν ，极对数为极波的ν 倍。
cos 240 cos t 240
三相合成基波磁动势表达式
f1 f A1 f B1 fC1 Fm1 cos cos t Fm1 cos 120 cos t 120 Fm1 cos 240 cos t 240
f A1 ( , t )
A相脉振磁势幅值
Fm1
4
2 N k I 0.9 N k I 2
结论：1) 单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动势波是一个在空间
按矩形波分布、波的位置在空间不动、但波幅的大小和正负 随时间在变化的磁动势波，称该种磁动势为脉振磁势。 2) 线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有 3、5、7 等谐波磁势 分量。
2. 用傅里叶级数分解矩形波磁动势
A
f
1 1 iN k iN 2 2 k
41 iN 2 k
电机学第四章交流电机绕组的基本理论
4.3.2 在非正弦分布磁场下 电动势中的谐波
由于种种原因（定转子铁芯开槽、主极的外形、
铁心的饱和、气隙磁场的非正弦分布）， 主极磁
场在气隙中不一定是正弦分布， 此时 Nhomakorabea组感应电
势除基波还有一系列高次谐波电势。
通常，主极磁场的分布与磁极中心线相对称，
故气隙磁场中含有奇次空间谐波： ＝1、3、
5…
一、主极磁场产生次谐波的性质
• 单层绕组每对极每相q个线圈，组成一个线圈组，共p个线圈组。 • 若p个线圈组全部并联则相电势=线圈组的电势 • 若p个线圈组全部串联则相电势=p 倍 线圈组电势 • 实际线圈组可并可串，总串联匝数
每相总匝数 pqNc N1 ＝ 并联支路数 a
• 相电势：
E 4.44 fN11 kN1
双层绕组的电势
二、相电动势和线电动势大小
交流绕组合成 相电势:
E E E E
2 1 2 3 2 5
E 1 1 (
交流绕组线电势
星形
E 3 E 1
2 l1
) (
2
E 5 E 1
)
2
El E E
2 l5
3 E E
2 1 2 5
三角形
El E E
• 只考虑磁场基波时， 感应电势为正弦波。
感应电势的频率
• 磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期； • 磁场旋转一周，转过p（电机的极对数）对磁极； • 转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(pn/60)对极； • 导体中感应电势的频率 f=(pn/60)Hz. • 问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz, 转速应为多少？
二、设计原则： 1、正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势
上海电力学院电机学期末考试题库--交流绕组电动势和磁动势
绕组电势磁势一、选择1设同步电机稳定运行时，定子电枢电流产生的旋转磁势相对定子的转速为n a, 转子励磁电流产生的旋转磁势相对定子的转速为n b,贝u:(1) n a>n b；(2) n a<n b ；⑶ n a=n⑷都有可能，与电机的运行状态有关。
2当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势时，以下那一种绕组是我们应该选用的：⑴绕组跨距为(4 / 5 h ;⑵绕组跨距为(5 / 6 # ;⑶绕组跨距为(6 / 7 ；⑷绕组跨距为(7/3。
3交流绕组每相感应电势公式Ei= 4 . 4 4 f康林中的枷是：⑴磁通随时间交变的最大值；⑵一台电机的基波磁通量；4公式F=l. 3 5 是指：⑴一相的磁势振幅；⑵三相一对极的合成磁势振幅；⑶三相一个极的合成磁势振幅。
5由三相定子绕组基波电流产生的五次空间磁势谐波，它的转速是：⑴静止不动：⑵是基波磁场转速的1/5⑶等丁基波磁场转速；⑷五倍丁基波磁场转速。
6由三相定子绕组基波电流产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应电势的频率是：⑴等丁零；⑵等于某波频率；⑶等丁基频的1/7 ;⑷等丁基频的七倍。
7三相异步电动机定子绕组做成分布及短距以后，虽然感应电势的基波分量有所减少，但是它带来的优点主要是：⑴改善了电势的波形；⑵可以增加某次谐波电势；⑶可以增加电机的额定转速；⑷可以改善磁势的波形。
8整数槽双层迭绕组最大并联支路数为a,极对数为p,它们之间的关系是:①am=2p ②am=□③am=O. 5op①〔6 0相带〕；②〔1 2 0相带〕9整数槽单层绕组的最大并联之路数为a m,极对数为p ,它们之间的关系是：①am=2p ②am=□③am=0. 5op①〔q为偶数〕；②〔q为奇数〕1 0整数槽双层波绕组的最大并联之路数为a m ,极对数为p ,最大并联支路数为：①2 p; ②P ；③2。
①〔y = 2r+!B寸〕；②〔y = 2rH寸〕1 1单层交流绕组中，每相申联匝数N i同每个线圈的匝数N y ,每极每相槽数q ,极对数p ,并联支路数a之间的关系是：①2 p q y^ a =N; ②p q y/a = N③ 2 p q y^^ = N; ④ p q^a = N12交流双层绕组中，每相申联匝数N同每个线圈的匝数by ,每极每相槽数q,极对数p,并联支路数a之间的关系是：① 2 p q " a =必; ② p q W a = N;③2 p q哭③=肢④pq Na = N。
第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势
8.★总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？
答：幅值
单相绕组基波磁动势幅值大小：与一条支路匝数N、绕组系数kw1、磁极对数p及相电流 有关，其中N、kw1及p由构造决定， 由运行条件决定。
幅值位置：恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。
第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势
一、填空
1.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小，转速，极数。
答：不变，变大，不变。
2.★单相绕组的基波磁势是，它可以分解成大小，转向，转速的两个旋转磁势。
答：脉振磁势，相等，相反，相等。
3.有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36,支路数a=1，那么极距 =槽，每极每相槽数q=，槽距角α=，分布因数 =， ，节距因数 =,绕组因数 =。
11.一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少?
答：整距线圈两个边在空间上相距的电角度为 ；电机为p对极时，在空间上相距的机械角度为 。
12.★定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势大小与相位有何关系?
答；定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势的波形相同，其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为 电角度，且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体，其基波电动势的相位是滞后的。
绕组短距时，—个线圈的两个线圈边中的基波和谐波(奇数次)电动势都不再相差 ，因此，基波电动势和谐波电动势也都比整距时减小。合理短距时，对基波，因短距而减小的空间电角度是较小的，因此基波电动势减小得很少；但对 次谐波，短距减小的则是一个较大的角度(是基波的 倍)，因此，总体而言，两个线圈边中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多，因为谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度，所以可使电动势波形得到改善。
答：幅值
单相绕组基波磁动势幅值大小：与一条支路匝数N、绕组系数kw1、磁极对数p及相电流 有关，其中N、kw1及p由构造决定， 由运行条件决定。
幅值位置：恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。
第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势
一、填空
1.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小，转速，极数。
答：不变，变大，不变。
2.★单相绕组的基波磁势是，它可以分解成大小，转向，转速的两个旋转磁势。
答：脉振磁势，相等，相反，相等。
3.有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36,支路数a=1，那么极距 =槽，每极每相槽数q=，槽距角α=，分布因数 =， ，节距因数 =,绕组因数 =。
11.一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少?
答：整距线圈两个边在空间上相距的电角度为 ；电机为p对极时，在空间上相距的机械角度为 。
12.★定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势大小与相位有何关系?
答；定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势的波形相同，其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为 电角度，且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体，其基波电动势的相位是滞后的。
绕组短距时，—个线圈的两个线圈边中的基波和谐波(奇数次)电动势都不再相差 ，因此，基波电动势和谐波电动势也都比整距时减小。合理短距时，对基波，因短距而减小的空间电角度是较小的，因此基波电动势减小得很少；但对 次谐波，短距减小的则是一个较大的角度(是基波的 倍)，因此，总体而言，两个线圈边中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多，因为谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度，所以可使电动势波形得到改善。
同步电机-交流绕组的电动势和磁动势
槽电势星形图：连成的绕组能否得到三相 对称电动势呢？可以作三相绕组电动势相 量的方法来说明。因槽间角 1 60 电角 度，若规定导体电动势穿进纸面为正，则 图8- 4(a)所示瞬间1槽导体电动势为正的最 大，当转子转过 1 角后，2槽导体电动势 才最大，因此2槽导体电动势落后于l槽导 体电动势 60度电角度，这样依次作出相差 1 电角度的所有槽导体基波电动势相量， 所得的相量图称为槽电动势星形图。如图 所示。
1
6
60°
2
5
3
4
转子以同步速旋转，电角速度＝电角频率。转过 60 度空间电角度所需要的时间＝时间电角度
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
槽电势星形图： 1槽导体与4槽导体串联组成整距线圈构成A 相绕组，由于1槽导体与4槽导体处于不同的 极性下，因此A相电动势应为1槽导体电动势 与4槽导体电动势的相量差。同理，B相电动 势应为3槽导体电动势与6槽导体电动势的相 量差，C相电动势应为5槽导体电动势与2槽 导体电动势的相量差，如图所示，可知三相 绕组的基波电动势为三相对称电动势。 集中整距绕组的优缺点：简单，但感应的 C 电动势波形不好，而且由于绕组集中，运 行时发热集中，散热不良，再加上电枢表 面空间利用率低，所以一般采用分布绕组。
没有层间绝缘击穿的问题，提高了电机工作的可靠性，此外单层 绕组嵌线也比较方便，但由于节距受到一定的限制，不能利用它 来改善电动势和磁动势波形，因此单层绕组一般用在 lOkW以下 的异步电动机中。
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
三相绕组是由三个单相绕组组成的，为了使三相绕组感应 的电动势幅值相等，相位互差120度电角度，要求三个相绕组的 匝数必须相等，而且每相绕组的轴线应彼此互差 120 度空间电 角度，例如一台 p=1 的电机，电枢槽数 Z=6 ，则每极每相槽数 q=Z/2pm=6/2×3 ＝ 1( 集中绕组 ) ，取节距 y=Z/2p=3( 整距 ), 若连 成单层绕组，其绕组排列如图所示。
1
6
60°
2
5
3
4
转子以同步速旋转，电角速度＝电角频率。转过 60 度空间电角度所需要的时间＝时间电角度
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
槽电势星形图： 1槽导体与4槽导体串联组成整距线圈构成A 相绕组，由于1槽导体与4槽导体处于不同的 极性下，因此A相电动势应为1槽导体电动势 与4槽导体电动势的相量差。同理，B相电动 势应为3槽导体电动势与6槽导体电动势的相 量差，C相电动势应为5槽导体电动势与2槽 导体电动势的相量差，如图所示，可知三相 绕组的基波电动势为三相对称电动势。 集中整距绕组的优缺点：简单，但感应的 C 电动势波形不好，而且由于绕组集中，运 行时发热集中，散热不良，再加上电枢表 面空间利用率低，所以一般采用分布绕组。
没有层间绝缘击穿的问题，提高了电机工作的可靠性，此外单层 绕组嵌线也比较方便，但由于节距受到一定的限制，不能利用它 来改善电动势和磁动势波形，因此单层绕组一般用在 lOkW以下 的异步电动机中。
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
三相绕组是由三个单相绕组组成的，为了使三相绕组感应 的电动势幅值相等，相位互差120度电角度，要求三个相绕组的 匝数必须相等，而且每相绕组的轴线应彼此互差 120 度空间电 角度，例如一台 p=1 的电机，电枢槽数 Z=6 ，则每极每相槽数 q=Z/2pm=6/2×3 ＝ 1( 集中绕组 ) ，取节距 y=Z/2p=3( 整距 ), 若连 成单层绕组，其绕组排列如图所示。
交流电机绕组的基本理论1
2p
Z为定子槽数 p 为磁极对数
2．线圈节距 y1：线圈两个有效边之间所跨过的槽数。
y1 = τ 整距绕组（单层绕组采用） y1 < τ 短距绕组（双层绕组采用） y1 > τ 长距绕组（端部连线长，一般不采用）
14Leabharlann 3. 每极每相槽数q 每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则
26
在第一个N极下取1、 2、3三个槽作为A相 带，在第一个S极下 取10、11、12三个 槽作为X相带，第二 对极下19、20、21 作为A相带，28、29、 30作为X相带。
27
相带 第一对极
各个相带槽号分布
A
Z
B
X
C
Y
1,2,3
4,5,6
7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
29
联相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组联成一相绕组，并标记首尾端 • 依照电势相加原则进行连接，最大并联支路数amax＝2p
a=1
30
由于N极下的极相组A与S极下的极相组X的电动势 方向相反，电流方向也相反，因此应将极相组A和极相 组X 反向串联。
由于每相的极相组数等于极数，所以双层叠绕组的 最大并联支路数等于2p。
链式绕组
19
双层叠绕组
20
单层叠绕组的构成
例：已知一交流电机槽数Z＝36，极数2p＝4，并联支路 数a＝1，绘制三相单层绕组展开图。
1. 绘制槽电动势星形图
q = Z = 36 = 3 2 pm 2× 2× 3
α1
=
p × 3600 Z
=
2 × 3600 36
= 20°
600相带
Z为定子槽数 p 为磁极对数
2．线圈节距 y1：线圈两个有效边之间所跨过的槽数。
y1 = τ 整距绕组（单层绕组采用） y1 < τ 短距绕组（双层绕组采用） y1 > τ 长距绕组（端部连线长，一般不采用）
14Leabharlann 3. 每极每相槽数q 每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则
26
在第一个N极下取1、 2、3三个槽作为A相 带，在第一个S极下 取10、11、12三个 槽作为X相带，第二 对极下19、20、21 作为A相带，28、29、 30作为X相带。
27
相带 第一对极
各个相带槽号分布
A
Z
B
X
C
Y
1,2,3
4,5,6
7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
29
联相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组联成一相绕组，并标记首尾端 • 依照电势相加原则进行连接，最大并联支路数amax＝2p
a=1
30
由于N极下的极相组A与S极下的极相组X的电动势 方向相反，电流方向也相反，因此应将极相组A和极相 组X 反向串联。
由于每相的极相组数等于极数，所以双层叠绕组的 最大并联支路数等于2p。
链式绕组
19
双层叠绕组
20
单层叠绕组的构成
例：已知一交流电机槽数Z＝36，极数2p＝4，并联支路 数a＝1，绘制三相单层绕组展开图。
1. 绘制槽电动势星形图
q = Z = 36 = 3 2 pm 2× 2× 3
α1
=
p × 3600 Z
=
2 × 3600 36
= 20°
600相带
电机学第7章
• 设m代表相数，每相带所占槽数，即每极每 相槽数q为
(7-2)
• 7.4 三相单层绕组 • 7.4.1 链式绕组 • 7.4.2 交叉式绕组 • 7.4.3 同心式绕组
图7.6 q=2时A相的槽电动势相量
图7.7 单层整距线圈A相绕组展开图
图7.8 单层链式A相绕组展开图
图7.9 Z=36,2p=4的槽电动势星形图
p=2，则在360°空间角度上磁极电角度有：2× 360°=720° 。
如果电机有p对主磁极，则对应的电角度为：
5、每极每相槽数q 三相交流电机的定子绕组是三相对称绕组，每相匝数相 等，在空间互差120°电角度。 由于一对磁极对应的电角度是360°，故一对磁极下按
以
上顺序各槽位置互差60°电角度。而实际电机定子槽数为z， 在每一极距下的槽均匀地被三相绕组所占有，那么每极每相
2、工作原理
• ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性 相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。 ◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能） ，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相 绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切 割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化 的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
对三相交流电机，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、 有一定数值的三相对称电动势；
当三相绕组中流过三相对称的电流时，能产生接近圆形的 旋转磁动势。
绕组的相关概念： 1、线圈 • 绕组通常由外敷绝缘的铜线或铝线(例 如漆包电磁线)绕制成一定形状的线圈组
(7-2)
• 7.4 三相单层绕组 • 7.4.1 链式绕组 • 7.4.2 交叉式绕组 • 7.4.3 同心式绕组
图7.6 q=2时A相的槽电动势相量
图7.7 单层整距线圈A相绕组展开图
图7.8 单层链式A相绕组展开图
图7.9 Z=36,2p=4的槽电动势星形图
p=2，则在360°空间角度上磁极电角度有：2× 360°=720° 。
如果电机有p对主磁极，则对应的电角度为：
5、每极每相槽数q 三相交流电机的定子绕组是三相对称绕组，每相匝数相 等，在空间互差120°电角度。 由于一对磁极对应的电角度是360°，故一对磁极下按
以
上顺序各槽位置互差60°电角度。而实际电机定子槽数为z， 在每一极距下的槽均匀地被三相绕组所占有，那么每极每相
2、工作原理
• ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性 相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。 ◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能） ，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相 绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切 割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化 的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
对三相交流电机，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、 有一定数值的三相对称电动势；
当三相绕组中流过三相对称的电流时，能产生接近圆形的 旋转磁动势。
绕组的相关概念： 1、线圈 • 绕组通常由外敷绝缘的铜线或铝线(例 如漆包电磁线)绕制成一定形状的线圈组
第6章 交流电机电枢绕组电动势与磁通势
Ec1
这是一个导体内的电动势， 下面我们展开看线圈内的。
相量图P171
二、线圈电动势和短距系数：
线圈一般由Nc匝构成，当Nc=1时，为单匝线圈。 1、单匝时：y1 称为整距线圈。如图所示：
由于整距线匝两有效边感应电动势的瞬时值大小 相等而方向相反，故整距线匝的感应电动势为：
Ec1
绕组的分类:
由于交流电机应用范围非常广，不同类型的交流 电机对绕组的要求也各不相同，因此交流绕组的 种类也非常多。其主要分类方法有： （1）按槽内层数分。 （2）按相数分。 （3）按每极每相槽数。
尽管交流绕组种类很多，但由于三相双层 绕组能较好地满足对交流绕组的基本要求 ， 所以现代动力用交流电机一般多采用三相 双层绕组。
ic I cm sin t 2 I c sin t
则气隙中的磁通势为：
1 f c N c ic 2 2 N c I c sin t Fcm sin t 2
其中 Fcm 为磁通势的最大值
一般每一线圈组总是由放置在相邻槽内的q个线圈 组成。如果把q 个空间位置不同的矩形波相加， 合成波形就会发生变化，这将给分析带来困难。 所以，为了便于分析，我们一般将矩形磁通势波 形通过傅立叶级数将其进行分解，化为一系列正 弦形的基波和高次谐波，然后将不同槽内的基波 磁通势和谐波磁通势分别相加，由于正弦波磁通 势相加后仍为正弦波，所以可简化对磁通势的分 析。矩形波用傅立叶级数进行分解，若坐标原点 取在线圈中心线上，横坐标取空间电角度α，可得 基波和一系列奇次谐波（因为磁通势为奇函数）， 如图所示。其中基波和各奇次谐波磁通势幅值按 照傅立叶级数求系数的方法得出，其计算如下：
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。
绕组磁动势
层分布相绕组合成磁动势基波
幅值为
sin q1
Fq1
qFy1
q sin
2
1
2
0.9qNckq1Ic sin t
sin q1
kq1
q sin
2
1
2
kq1为基波磁动势的分布系数
4. 短距分布绕组的磁动势
若绕组既是分布绕组又是短距绕组，和整距线圈磁动 势幅值相比较则需打两个折扣:
基波磁动势绕组系数 kw1 kq1k y1
特点
在空间的任何一点，磁动势的大小随时间 按正弦规律变化。这种空间位置固定不动 ，但波幅的大小和正负随时间变化的磁动 势称为：
脉振磁动势 。
2. 短距绕组的磁动势
短距绕组磁势合成
将短距绕组形成的磁动势看成是整距绕组磁动势的合成。
1上 1'
1下
y1
极距
等效为整距绕组
Fqy1
Fqm1下 Fqm1上
A相通交流电流i后，产 生一个2极磁场。
采用磁动势迭加原理 ，三个线圈分别产生 矩形波磁动势。磁动 势波形一样，依次位 移槽距电角α1度。
各线圈磁动势的基波 分量为空间分布正弦 波，既是时间相量， 又是空间向量
磁动势空间矢量的长 度代表幅值的大小， 矢量的位置代表幅值 所处的动势 波形—阶梯波。
Nkw1I p
sin t
Fm1 sin t
✓ kw1=ky1kq1 为 基 波磁动势绕组
系数
✓ I=aIc为相电流
A相通交流电流i后，将产生一 个2极磁场。
每根磁力线所构成的磁通闭合 回路的磁动势均为iNc。
略去定、转子铁心中的磁阻， 该磁动势消耗在两个气隙中， 每个气隙中消耗的磁动势为 iNc /2。
电枢磁动势
电枢磁动势
电枢磁动势（also known as armature magnetic potential or armature MMF）是指通过直流电机的电枢线圈产生的磁场所产生的力。
当通过电流流过电枢线圈时，产生的磁场将与电枢磁场相互作用，产生一个力的矢量。
这个力的矢量被称为电枢磁动势。
电枢磁动势的大小取决于电流大小和电枢线圈的长度、形状和材料。
它的方向由电流的方向和电枢线圈的绕组方向决定。
电枢磁动势在直流电机中起到至关重要的作用，它是产生电机转矩的主要因素之一。
通过控制电枢磁动势的大小和方向，可以控制电机的转速、转向和负载承载能力。
在交流电机中，由于电枢线圈磁场的变化较大，电枢磁动势的大小和方向会随着时间变化。
因此，对于交流电机来说，电枢磁动势是一个动态的量，必须通过电机特性曲线和转子位置来确定。
交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势
第1章 直流电机
1.3
小结
教学重点： 1 掌握直流电机空载时的磁场 2 掌握直流电机电刷在几何中性线时电枢反 应的性质
教学难点： 直流电机电刷不在几何中性线时的电枢反应 的性质
作业： P51：1.10
一、电刷在几何中性线上时的电枢 反应
将主磁场分布和电枢磁场分布 叠加，可得到负载后电机的磁场分 布情况，如图（a）所示。
1.合成磁场分布
第1章 直流电机
2.合成磁密分布曲线
电枢磁场磁通 密度分布曲线
主磁场的 磁通密度 分布曲线
两条曲线逐点叠加后 得到负载时气隙磁场 的磁通密度分布曲线
1.3.3
Bxቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B0 x
Bax
第1章 直流电机
1.3.3
讨论：电枢反应性质—电枢磁动势作用于交轴，故称为交 轴电枢反应磁动势。
由图可知，电刷在几何中性线时的电枢反应的特点：
1)、使气隙磁场发生畸变
空载时电机的物理中性线与几何中性线重合。负载后由于
电枢反应的影响，每一个磁极下，一半磁场被增强，一半被削
弱，物理中性线偏离几何中性线 角，磁通密度的曲线与空载
时不同。
2)、对主磁场起去磁作用
磁路不饱和时，主磁场被削弱的数量等于加强的数量，因此
每极量的磁通量与空载时相同。电机正常运行于磁化曲线的膝部， 主磁极增磁部分因磁密增加使饱和程度提高，铁心磁阻增大，增 加的磁通少些，因此负载时每极磁通略为减少。即电刷在几何中 性线时的电枢反应为交轴去磁性质。
第1章 直流电机
1.3.3
二、电刷不在几何中性线上时的电枢反应
电刷从几何中性线偏移
角，电枢磁动势轴线也随
之移动 角，如图(a)(b)
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f
1 iN k 2
41 iN 2 k
转子
2
.
A
0
2
3次谐波
X
3 2
.
A
定子
a
5次谐波
41 41 f (a) f k cos(a) f k cos(3a) f k cos(5a) 3 5
4
41 41 f (a) f k cos(a) f k cos(3a) f k cos(5a) 3 5
• 三相绕组合成磁动势
第一节 单层集中整距绕组的一相磁动势
交流电机模型图（A相集中绕组）
电枢单一线圈的磁路、磁极与磁力线分布
1）电枢单一线圈的磁路与磁极 （1）带气隙载流铁心线圈的磁路与磁极： 特点：假设通入直流电流，磁路在铁心范围 内，气隙两侧为N,S极
S N
（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心 特点：平行气隙变为圆形空间，磁路仍在铁心范围内； 左侧气隙两侧为N,S极，右侧铁心内圆为N,S极。
I为相电流有效值 N1为每相串联匝数
Fm1 称为相绕组脉振磁动势的振幅，它表示相绕组脉振磁 动势幅值的最大值
N1kdp1I 2 2 N1kdp1 I Fm1 0.9 π p p
将坐标原点取在相绕组轴线（即线圈组中心线）上，从而得 到相绕组磁动势基波的表达式为
f1 (t , ) F1 cos Fm1 cos t cos
第十一章
交流电枢绕组的磁动势
本章重点讨论的问题:
认识气隙磁动势 单相绕组磁动势——脉振磁动势 三相绕组合成磁动势——旋转磁动势
要求：
1. 掌握磁动势的理论分析及公式； 2. 掌握产生各磁势的条件及特点； 3. 了解用三角函数和向量来表示磁动势。
分析推导过程
• 单个线圈磁动势 • 线圈组磁动势
• 相绕组磁动势
例如Q=12，p=2的三相单层绕组。q=1，每相有2个整距线圈。
基波磁动势沿气隙圆周有p个完整的正弦波，极对 数为p
P对极一相脉振磁势幅值
图中，绕组具有两对极，每
对极仍然只有一个线圈，磁
力线回路包围的安匝数与一 对极情况相同。习惯用电枢 绕组一相串联匝数N1计算磁 势，于是得到 注意：此处用N1，不是NK
对于相绕组磁动势中的ν次谐波，采用同样的方法可以推导 出，当坐标原点取在相绕组轴线上，其磁动势的表达式
f (t , ) Fm cos t cos Fm N1kdp I 2 2 N1kdp I 0.9 π p p
单相绕组磁动势特点
① 单相绕组磁动势的性质是脉振磁动势，它既是时间
率相等，均等于电流的角频率。
A相脉振磁势幅值 4 41 41 f (a) f k cos(a) f k cos(3a) f k cos(5a) 3 5
N k ( 2 I cos t ) f K 1 ( , t ) cos 2 FK 1 cos t cos 4
三相绕组轴线在空 间相差120°电角度 ，各相绕组磁动势 基波空间相位差为 120°电角度。
ωt=0°
t 0 f A1 ( ) Fm 1cos
f B1 ( ) 0.5Fm 1cos( 120 ) f C1 ( ) 0.5Fm 1cos( 240 )
的函数又是空间角度函数；
② 基波、谐波的波幅必在相绕组的轴线上；
③ v次谐波磁动势幅值与kdpv成正比，与v成反比，因此
，可以采用短距和分布绕组来削弱高次谐波。
4. 脉振磁动势分解为两个旋转磁动势
f A1 ( , t ) FK1 cos t cos
1 1 FK 1 cos( t ) FK 1 cos( t ) 2 2
( ( f A1 )( ,t ) f A1 )( ,t )
d 正向磁势旋转速度, dt
负向磁势旋转速度与正向速度大小相同，方向相反 两旋转磁势的振幅为脉动磁势振幅的一半
4. 脉振磁动势分解为两个旋转磁动势(续)
结论：
1) 一个脉振磁动势波，可分解为两个波长与原脉
振波完全相同，分别朝相反方向旋转的旋转波，旋转角 速度为ω和- ω ，每个旋转波的幅值是原脉振波的一 半。 2) 当线圈中电流为正的最大值时，原脉振波的波 幅为正的最大值，此时两个旋转波的正波幅正好转到 α=0°的位置，即在通电线圈的轴线处，两个旋转波重 叠在一起。
A相电流表达式
i 2I cos t
A相脉振磁势基波表达式（参见前面第3页）
N k ( 2 I cos t ) f K 1 ( , t ) cos 2 FK 1 cos t cos 4
单线圈脉振磁场分解示意图
A相脉振磁势谐波表达式
f K 3 ( , t ) FK 3 cos t cos3
FK 1 2 N k I 0.9 N k I 2 4
FK 3 FK 5
1 4 2 1 N k I FK 1 3 2 3 1 4 2 1 N k I FK 1 5 2 5
基波磁动势表达式
f A1 (t , ) FA1 cos 幅值 FA1 0.9 N k I cos t
B相脉振磁势：根据+B轴线位置，理解空间函数关系
iB
iB
B相电流建立的磁场的磁极与对称轴
相磁势空间分布波形
f A1 (t , ) Fm1cos t cos f B1 (t , ) Fm1cos( t 120 )cos( 120 ) f C1 (t , ) Fm1cos( t 240 )cos( 240 )
N1I 2 I 4 2 N1I FK 1 qNk 0.9 2 a 2 p p 4
短距分布绕组的单相基波磁动势
相绕组磁动势基波幅值
2 2 N1kdp1I F1 cos t Fm1 cos t π p
kdp1=kd1kp1为基波磁动势绕组系数
f K 5 ( , t ) FK 5 cos t cos5
结论：1) 单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动
势波是一个在空间按矩形波分布、波的位置在空间不
动、但波幅的大小和正负随时间在变化的磁动势波，
称该种磁动势为脉振磁动势。 2) 线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有 3、 5、7 等谐波磁势分量。 3）基波与各次谐波脉振磁势随时间脉振的角频
到 ： f (a) f k 1 N k i 2 2 2 3 到 ： f (a) f k 1 N k i 2 2 2
结论： 通入电流的线圈，它所产生的气隙磁动势沿圆 周分布是一个矩形波，在通电流的线圈处，气隙磁 动势发生突跳。
2. 用傅里叶级数分解矩形波磁动势
A
4
结论:
1.基波磁动势的幅值为4/πfk，是矩形波磁动势的4/π 倍； 谐波磁动势幅值为基波幅值的1/v倍； 谐波的波长为基波的1/v，极对数为极波的v倍。 3.＝0是各次谐波的幅值所在点
2.基波磁动势波长与原矩形波长一样，磁极对数亦相同；
3 线圈中通入交变电流产生脉振磁动势
当线圈电流交变时，线圈磁势在空间上沿气隙分布 仍是矩形，而且轴线固定不动，但其幅值在时间上 按余弦规律变化，也就是说整个磁势波不能移动而 只能脉振。
立空间圆弧坐标，以A相
绕组轴线与定子内圆表
面交点作为原点，坐标
用电角度α表示。把气
隙圆周展成直线，横坐 标表示沿气隙圆周的圆 弧长。
正磁势规定：磁感应线 方向是出定子进转子 为正值。
f ( )
2
Байду номын сангаас
0
2
3 2
不计铁心磁压降，每个空气隙所消耗的磁动势等于 整个磁路磁动势的一半，为 Nki /2 ，即：
S
S
N N
（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心 特点：外圆与槽形由方变圆，磁路仍在铁心范围内； 铁心内圆仍为N,S极。
S S
N
N
2）电枢单一线圈的磁力线分布 假设线圈中通入直流电 流后，所产生的磁场分 布的特点： 磁力线沿定子圆周均匀 分布。（用数值计算方 法得到）
1、线圈磁动势的空间分布
在定子内圆表面建