电机学课件Ch4_2EMF

二、谐波电动势及其削弱方法
1. 气隙磁场谐波分量
气隙磁场空间分布非 正旋，分解为基波和一 系列谐波。 主磁极产生的谐波磁 场性质：
次谐波磁场： 极对数 p p 极距
转速 n n1
主磁极产生的气隙磁场波形及其分解
2. 谐波电动势
ν次谐波磁场在定子绕组中感 应的ν次谐波电动势频率 ν次谐波电动势有效值
Z 36 槽 18 槽 2 p 2 1 p 360 1 360 1 10 Z 36 Z 36 q 6 2mp 2 3 1 每槽导体数 2 Nc 1 2 2 2 pqN c 2 1 6 1 N 12 a 1

槽距电角
线圈 电动 势
线圈组电动势
支路电动势
相电动势
一、基波电动势
1. 导体电动势
p对极电机，气隙 磁场空间分布为p个正弦 波的磁场称为基波磁场 ，基波磁场在绕组中感 应的电动势为基波电动 势。 当p对极的正弦分布 磁场以转速n1 切割导体 时，在导体中感应电动 势为正弦波，其有效值 为
π Ec1 fΦ1 2.22 fΦ1 2
pn1 f 60
Φ1
为感应电动势频率
为基波磁场每极磁通量
2. 线圈电动势与短距系数
短距系数
y1 π k y1 sin( ) 2
★ ky1≤1 ★ 对于整距线圈 ky1=1
y1 π E y1 2( N c Ec1 ) sin( ) 2( N c Ec1 )k y1 2
3. 线圈组电动势与分布系数
③ 采用短距绕组 ④ 采用分布绕组
采用节距 y1 可以消除次谐波
例如：当q＝6时，kq1=0.9561，
kq3=0.6440，kq5=0.1927。
q1 sin 2 qE k Eq1 qE y1 y1 q1 1 q sin 2 分布系 数 q sin 1 2 k
q1
q sin
1
2
★ kq1≤1 ★ 对于集中绕组 kq1=1
4. 相电动势与绕组系数
相电动势等于并联支路的支路电动势。 每条支路所串联的各线圈组的电动势都是同大小、同相 位，可以直接相加。 对于单层绕组，每相有p个线圈组，每条支路有p/a个线 圈组；对于双层绕组，每相有2p个线圈组，每条支路有 2p/a个线圈组。 基波相电动势有效值Eφ1为
E E21 E23 E25 E27 ...
3. 削弱谐波电动势方法
① 使气隙中磁场分布尽可能接近正弦波。
② 采用对称的三相绕组，消除线电动势中 3及3的倍数次谐波
El 3 E21 E25 E27 ... El E21 E25 E27 ... (星形联接) (三角形联接)
电机学 Electric Machinery
（第4章 交流绕组—电动势）
华中科技大学 电气与电子工程学院
4.2 交流绕组电动势
基波电动势
导体电动势 线圈电动势与短距系数 线圈组电动势与分布系数 相电动势与绕组系数
谐波电动势及其削弱方法
气隙磁场谐ห้องสมุดไป่ตู้分量 谐波电动势 削弱谐波电动势方法
pqN c p Eq1 4.44 f k y1kq1Φ1 a a E1 2p 2 pqN c Eq1 4.44 f k y1kq1Φ1 a a
(单层绕组) (双层绕组)
pqN c (单层绕组) a N 2 pqN c (双层绕组) a k N 1 k y1k q1 绕组系数
相电动势统一计算式
相绕组串联匝数
E1 4.44 fNkN 1Φ1
例 一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p=2，采用双层叠 绕，节距y1=14，每槽2根导体，并联支路数a=1，频率为50Hz 。每极磁通量Φ1=2.63Wb。试求：(1) 导体电动势Ec1；(2) 线 圈电动势Ey1；(3) 线圈组电动势Ｅq1；(4) 相电势Eφ1。 解 极距
k N 1 k y1k q1 0.9397 0.9561 0.8984
(1) Ec1=2.22fΦ1=2.22×50×2.63 V＝291.9 V (2) Ey1=4.44Ncky1fΦ1=4.44×1×0.9397×50×2.63V=548.7V (3) Eq1=4.44qNckN1fΦ1=4.44×6×1×0.8984×50×2.63=3147 V (4) Eφ1=4.44NkN1fΦ1=4.44×12×0.8984×50×2.63 V=6294 V
p n pn1 f f 60 60
E 2πNk N f Φ 4.44 Nk N f Φ
k y y1 π sin( ) k q 2 q1 sin 2 1 q sin 2 k N k y k q
当算出基波和各次谐波电动势的有效值后，可得出相电动 势的有效值为
每极每相槽数 线圈匝数 每相串联匝数
短距系数
分布系数 绕组系数
y1 π 14 π k y1 sin( ) sin( ) 0.9397 2 18 2 q 6 10 sin 1 sin 2 2 0.9561 k q1 1 10 6 sin q sin 2 2