谈如何降低三相交流电机的谐波磁势
交流电机三相正弦绕组及其应用
－ｖ ｐ
＝
［ｃ詈 ＋ｑ 。ｕ ＋ ＋２ｓ－） ＋ｌｓ－）】 ｇⅣｌ… Ⅳ＋１ Ⅳ 。 口Ｎｌ 口 … Ｎｃｑ 口 Ｎｃ（ 口（ ＋ ｇ＋ ＋ ２Ⅳ ｇｓ — ３ ｃ （ ３ 。 ｕ ｑ ｕ／ 。 Ⅳ — ）
（ ２）
式 中： 为谐波次数 ； ＝ 时即基波绕组系数 ｋ １ ．
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高 师 理 科 学 刊
第 ２ 卷 ６
根据表 １ 便可得出正弦绕组的形式 ，图 １ Ａ相绕组展开图，同理可 以画出 Ｂ 为 ，Ｃ相而得出完整的绕
组展 开图 ，见 图 １ ．
ｌ
２
３
４
５
６
７
８
９
ｌＯ ｌｌ ｌ２ ｌ ｌ ｌ ｌ６ ｌ７ ３ ４ ５
边 ，上层边按 ３ ，ｌ ，２ 顺序排列 ，下层边按 １ ，３ ，２ 顺序排列 ，见表 １ ．
表 １ 三相绕组各线圈分布
位 置
６
一
槽
７ ８
号
Ｃｔ Ｂ 】 － ＡＩ
１ ３ ， — Ａ
Ｂ ｊ
收疆 日期 ：２０ －５ ２ ０ ６０ — １
作者简介：张乃标 （１６ － ，男 ．山东郯城人．工程师．主要从事电机调速与节能研究 ９４ ）
弦” 绕组 ， 但是这种绕组接线工艺 比较复杂，而且其三角形分绕组 的三次谐波环流比 ６。相带绕组大，引 ０ 起局部过热 ，若设计不当会烧坏电机．实际上这种绕组不能叫正弦绕组而只能称为 △一 Ｙ混合绕组 ，因为 此 “ 正弦”绕组大多 （ ＞ ） ｇ ２ 不能使槽 电流沿圆周按正弦分布，即使可以做到槽电流按正弦分布 （ ＝ ） ｇ２， 但其磁势曲线也不是较理想 的正弦曲线．三相正弦绕组应该使槽电流沿圆周按正弦分布，因而磁势曲线可
三相异步电机削弱谐波的方法
三相异步电机削弱谐波的方法1.引言1.1 概述本文将探讨三相异步电机的谐波问题，并介绍削弱谐波的方法。
三相异步电机作为一种常用的电动机种类，广泛应用于各个领域。
然而，在实际应用中，三相异步电机存在着谐波问题，即由于非线性负载和电源的不完美，电机产生了具有频率为整数倍于基波频率的谐波波形。
这些谐波波形会引起电流和电压的畸变，进而影响电机的正常运行和性能表现。
对于三相异步电机的谐波问题，研究人员提出了多种削弱谐波的方法。
这些方法包括滤波器法、功率电子器件法、控制策略法等。
滤波器法通过在电机电路中加入合适的谐波滤波器，可以有效地滤除电流中的谐波成分，从而降低谐波的产生和传播。
功率电子器件法则是利用高频开关器件，如IGBT、MOSFET等，对电机电源进行调节和控制，以消除谐波波形。
而控制策略法则是通过优化电机的控制策略，如变频调速等，来消除谐波的影响。
通过研究和应用这些削弱谐波的方法，可以有效地降低异步电机产生的谐波波形，提高电机的稳定性和性能。
本文将对这些方法进行详细的介绍和分析，并探讨它们的优缺点，以期为电机领域的从业人员和研究者提供有益的参考和指导。
综上所述，本文旨在研究和探讨三相异步电机的谐波问题，并介绍削弱谐波的方法。
通过深入分析和比较，希望能为解决电机谐波问题提供可行和有效的解决方案，为电机技术的发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的方面的内容。
首先，我们将简要介绍三相异步电机的谐波问题，并指出削弱谐波的重要性。
随后，我们将描述整篇文章的结构，明确各个章节的主要内容与逻辑关系。
最后，我们将明确本文的目的，即研究和探讨削弱三相异步电机谐波的方法。
正文部分将详细探讨三相异步电机的谐波问题以及削弱谐波的方法。
首先，我们将介绍三相异步电机的谐波问题，包括形成原因和对电机运行的不利影响。
然后，我们将系统地介绍多种削弱谐波的方法，包括电机结构优化、滤波器应用、调制控制策略等方面的内容。
降低电机谐波的方法
降低电机谐波的方法电机谐波是指在电机工作过程中产生的频率与电源供电频率不同的电压和电流成分。
这些谐波会对电机的性能和寿命产生不利影响，同时也会对电网和其他电气设备造成干扰。
因此，降低电机谐波是电机系统设计和运行中需要解决的重要问题。
以下是降低电机谐波的一些方法。
1. 使用谐波滤波器谐波滤波器是降低电机谐波的常用设备。
谐波滤波器通过在电机与电源之间插入一个电路，可以有效地滤除电机谐波。
谐波滤波器根据谐波的频率进行选择，可以是被动滤波器，也可以是主动滤波器。
被动滤波器是基于电感和电容的电路，可以选择特定频率的谐波进行滤波。
而主动滤波器则是通过电子器件和控制电路对电机谐波进行实时检测和补偿，可以更加精确地滤波。
2. 优化电机绕组设计电机绕组是电机中电流流过的线圈。
优化电机绕组设计可以减少电机谐波的产生。
一种常见的方法是采用分段绕组设计，将电机绕组分为多个独立的绕组，使得谐波在各个绕组之间相互抵消。
另外，通过选择合适的导线尺寸和材料，以及合理布置绕组的层间绝缘，也可以减少电机谐波的产生。
3. 优化电机控制策略电机控制策略对于降低电机谐波也起到了重要作用。
传统的电机控制方法，如直接转矩控制（DTC）和矢量控制，往往会引入较高的谐波。
而采用先进的控制方法，如模型预测控制（MPC）和无感量控制（Sensorless Control），可以更好地抑制电机谐波的产生。
此外，采用PWM（脉宽调制）控制方法也可以降低电机谐波，通过调节PWM的频率和占空比，可以减少电机谐波的含量。
4. 选择合适的电机和电源设备电机和电源设备的选择对于降低电机谐波也非常重要。
例如，使用高效率电机可以减少谐波的产生，因为高效率电机通常具有更好的磁路设计和绕组结构，减少了电机内部的磁场波动。
此外，选择电源设备时，可以考虑使用带有谐波抑制功能的电源，如有源滤波器和谐波消除器，这些设备可以直接在电源侧进行谐波滤波，减少电机谐波的传输。
总结起来，降低电机谐波的方法包括使用谐波滤波器、优化电机绕组设计、优化电机控制策略，以及选择合适的电机和电源设备。
抑制谐波电动势的方法
抑制谐波电动势的方法
1. 磁芯接地法：将磁芯接地，可以有效地抑制谐波电动势。
接地后，磁芯上的电流只能通过接地回路流回电源，不会影响到其他部分。
2. 调整磁芯形状：通过改变磁芯的形状，可以在一定程度上抑制谐波电动势。
例如，使用具有圆形截面的磁芯，可以减少谐波电动势的产生。
3. 增大电源电容：增加电源电容可以减少谐波电动势的影响。
电容可以平滑电源输出的电流，从而减少产生谐波的可能性。
4. 使用滤波电路：滤波电路可以有效地滤除谐波电动势，使电路输出的电流更加平滑。
常见的滤波电路包括LC滤波电路和串联滤波电路等。
5. 控制负载：如果对电路的负载进行控制，可以减少谐波电动势的发生。
例如，对非线性负载进行调整，可以降低谐波电动势的产生。
谈如何降低三相交流电机的谐波磁势
(1)电动机的附加损耗增加 , 使电动机的温 度升高 , 效率降低 ;(2)产生振动和噪声 ;(3)产生 附加转矩 , 使电动机的起动性能变坏。
为此 , 必须设法减少电动机中的磁势谐波 。
1 减小谐波强度的方法
在三相电动机中 , 不存在 3次及其整数次的 谐波 , 在 30°相带和 60°相带绕组的电动机中也不 存在偶次谐波 。 谐波的次数同相带数有关 , 可由
下列公式 (谐波判别式 )计算得到
υ=m k +1 (k =±1, ±2, ±3, … )
(1)
即一个 m 相的对称绕组 , 只产生序次为 υ= m k +1的各次谐波 。
基波分布系数可表示为
K d 1
sinq =
q sin
α 2 α 2
(4)
υ次谐波的分布系数可表示为
K dv
s inq =
q sin
vα
2 vα
2
(5)
式中 , q —每极每相槽数 ;α—槽电角度 。
2. 2 短距系数 K p
基波短距系数可表示为
K p1
=s in
y
π 2
(6)
度 Em55 (%)(55次内各次相带谐波的综合强度 ) 为最小 , 约 束条件是 :每槽导 体数相同 。 众所周
知 , 普通单双层绕组采用一部分槽为单层 , 一部分
槽为双层的同心式结构 。 在一个相带内每极每相
槽数 q排列成 s - d - s, 其中 d 为单层槽数 , s为双
层槽数 。自然 , q =s +d。 单 双层绕组 分为 A、B
《防爆电机》2007年总目次
基于 Ｍｒ ａ ｓ的感应 电机无速度传感矢量控制研究 ……………………………… 林安平 于 盈 基于空间矢量无速 度传感器永磁 同步 电机的直接转矩控制 …………………… 郝晓 弘 高 超
赵嘉婧 李桂 素
刘彦 呈（ １ ３） 冯 磊 （４ ３）
韦忠朝 （ ８ ３）
基于一种新型变极无 刷双馈 电机 的控制系统仿真 ………………………………………………… 刘成浩
Ｖ Ｂ与 Ｍ ｔ ｂ 的无缝集成及其在 故障诊断中的应用 …………………………………… 李晓竹 ａａ 间 ｌ 矩形毛坯二维剪切排样方式 ……………………………………………………… 陈 弦
断续运行 电动机 Ｓ ４工作制试验方法
２ ０７ ３ ０ ．
尹玉萍 魏 林 （２ ４）
安文举 （８ ４） 王永福 （０ ５）
一
程 小华 （ ） １
魏 岳 青 （） ６ 彭（０ １） 闯（４ １）
阎治安 苏宝龙
马海涛 王 磊
……………………………… 王加庆
变频调速 电动机定子 自振频 率计算 ……………………………………………… …… ………………………… 黄 种适用 于谐 波起 动电动机 的新型定子绕 ……………………………………………… 石安 乐 黄 守道
彭 晓（７ １）
基于黄金分 割的异步发 电机空载建压转速值的确定 …… …… ……………… 蔺江磊
基于 Ａ ８ Ｃ １的三相混合式步进 电动机正弦波微步驱动器的设计 …………… 王 Ｔ９ ５ 磊
郝宽胜
苏宝龙
张冬梅 萍
洁 王加庆
张 郭
岳
宁（０ ２） 军（３ ２）
彭（７ ２）
基于 Ｍａ ａ／ ｉ ｕｉ ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｋ的异步 电机直接转矩控制系统仿真 ………………………………………… 何 ｌ ｎ
交流电机电枢绕组中各次谐波是怎样削弱的
去 ｃｓ￣ｗｔ 去 Ｃ （＋ ｅ １ 。 ｌ （一 ￣ｘ １Ｓ ｗ 一２） ｏｃ ） Ｏ￣ ｏ
图 ７ 一
图（ ） ｃ 分别是每 个短距线圈单独产 生的磁势在气隙空 间的
分 布 图 。 （ ） 它 们 合 成 的 总磁 势 波形 图 。 图 １ｄ 磁 势 波形 图 ： Ｗｌ ）
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２０ ０７年第 １ ５期 （ 总第 ６ ） ７期
职 业 圈 Ｚ ＩＥＱ Ａ ＨＹ Ｕ Ｎ
ＮＯ． ５， ０ ７ １ ２０
（ ｕ ｕａｉ ｔ Ｏ６ ） Ｃ ｍ ｌｔ ｅ Ｎ ． ｖｙ ７
交流电机电枢绕组中各次谐波是怎样削弱的
谢 勇来
＝
【 关键词 】 ； 短矩 分布线圈； 波磁势 ； 谐 磁势向量 【 中图分类号 】 Ｍ １ 【 Ｔ ３１ 文献标识码 】 Ａ
【 文章编号 】６ １ ５６ （Ｏ７ １一 １ Ｏ １７ — ９ ９ ２０ ）５ 叭６ 一 ２ 常有人在重修 了一台交流电机后或在修理之前 ，总免不 了 要问， 交流电机 电枢绕组中还存在高次谐波吗？ 大部分电机 电枢
ｉ ． ［ ｓ Ｗ １ １０ ） ４ ｃ （ － ２ 。 ／ ０ ２ ｔ
ｉ＝ ｃｓＷ ｌ２０ √ Ｉ （ －４。） ｃ ｏ ｔ
１ ． 基波磁势 。 设各相 电流在电机气隙 圆周方向产生的基波磁 势为 ：
￡ ＝ ｌ ｓｗ ｌ ｃｏ ｆ×Ｃ Ｏ（ ＯＳ
知其原理何在 ， 为满足广大 电机修理工的要求 ， 在这方面本 人谈 点浅见 。下面针对交流电机电枢绕组产生 的磁势来进行这方 面的分析 ，在图 １中是单相双层短距绕组 ，在一对极范 围内，
式 ： ： 。可 三 成 波 势 一 旋 磁 中 姜 。 见 相合 基 磁 是 个 转 势，
三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波
三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波示例文章篇一：《探索三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波》嗨，小伙伴们！今天咱们要一起去探索一个超级有趣又有点神秘的东西——三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波。
你们可能会想，这是什么呀？听起来就好复杂呢。
其实呀，就像我们去探索一个神秘的魔法世界一样，只要我们一点一点去了解，就会发现它超级酷的。
我先给你们说说三相合成磁动势是啥。
想象一下，我们有三个小伙伴，他们各自有着不同的力量，当这三个小伙伴一起合作的时候，就会产生一种特别的力量，这个力量就是三相合成磁动势啦。
这就好比是三个超级英雄联合起来，他们的合力超级强大呢。
那五次空间磁势谐波又是什么呢？这就像是这个强大合力里面的一个小魔法。
我们可以把三相合成磁动势想象成是一个大的音乐交响乐团在演奏，那五次空间磁势谐波呢，就像是乐团里的一个特别的小乐器，它发出的声音虽然和整个乐团的大声音混在一起，但是它有自己独特的韵律。
我有个同学叫小明，有一次我们在讨论这个问题。
小明就说：“这五次空间磁势谐波是不是就像蛋糕上的小樱桃呀，虽然小，但是很特别呢？”我就跟他说：“有点像呢，不过这个小樱桃可有着大作用哦。
”你看，在三相电机里呀，这个五次空间磁势谐波会对电机的运行产生很多影响。
我去问老师关于这个五次空间磁势谐波的更多知识的时候，老师笑着说：“你这个小家伙，问了个很厉害的问题呢。
”老师告诉我，五次空间磁势谐波会让电机的磁场变得不那么完美。
就好像是原本平坦的道路上突然出现了一些小坑洼。
这些小坑洼会让电机在运行的时候有点小麻烦。
比如说，电机可能会变得有点吵，就像人在不舒服的时候会哼哼唧唧一样。
而且它还会让电机的效率没有那么高了，就好像一个本来能跑很快的小跑车，因为路上有小障碍，跑起来就没那么快了。
那我们怎么去发现这个五次空间磁势谐波呢？这就像是在一片茂密的森林里找一颗特别的小宝石。
我们需要用一些特别的工具，在电机的世界里，这些工具就是一些数学公式和检测仪器啦。
降低电机谐波的方法 -回复
降低电机谐波的方法-回复题目：降低电机谐波的方法引言：随着电机在日常生活和工业领域的广泛应用，人们对电机性能的要求越来越严格，其中一个关键指标就是电机的谐波水平。
谐波是指电机在工作过程中产生的不同频率的波形干扰，它会引发许多问题，如能量损耗、噪音增加、电网干扰等，因此降低电机谐波已成为电机设计和应用中一个重要的课题。
本文将从电机设计、电源设计和滤波器设计三个方面，一步一步介绍降低电机谐波的方法。
一、电机设计1. 选择合适的铁芯材料：合适的铁芯材料可以降低电机磁场的饱和现象，减小谐波的产生。
2. 采用交流励磁电机：交流励磁电机相比于直流励磁电机具有谐波水平低、噪音小的优点。
3. 优化电机绕组结构：通过合理设计电机绕组结构，降低谐波和电磁噪音的产生。
二、电源设计1. 选择高质量的电源：使用高质量的电源可以降低输入电压的谐波，进而减小电机驱动中的谐波水平。
2. 采用电源滤波器：在电源输出端添加低通滤波器，可以有效滤除电源中的谐波成分，减小电机的谐波水平。
三、滤波器设计1. 研究谐波特性：了解电机谐波的频率和幅值分布，为滤波器的设计提供依据。
2. 设计合适的滤波器类型：根据谐波特性选择合适的滤波器类型，如LC 谐振滤波器、无源滤波器等。
3. 优化滤波器参数：通过调整滤波器的电路参数，如电感、电容等，使滤波器的谐波抑制性能更加优良。
结论：通过电机设计、电源设计和滤波器设计等多个方面的综合措施，可以有效地降低电机谐波的水平。
在实际应用中，需要根据具体需求和条件选择适合的方法，并进行合理的组合与调整。
除了上述提到的方法外，还应注重电机维护保养，降低电机磨损和老化的程度，以保证电机的长期稳定性和性能表现。
最终，通过科学合理的降低电机谐波的方法，可以提高电机的工作效率和可靠性，为现代生产和生活带来更多的便利和经济效益。
电机学试题汇总
电机学试题汇总模拟题一一、填空（每题1分，共30分）1.直流电动机调速方法有三种，它们是______________、______________及______________。
2.对于以3000rm速度运行的同步发电机，如果其发出50Hz交流电，则其定子绕组的磁极数为。
在正常运行期间，三相定子绕组产生的磁势与转子速度有关。
如果定子绕组的一相断开，则磁势与转子速度和定子速度有关。
三.三相4极交流绕组每极每相槽数q=3，则电机定子槽数z=_______；极距τ=______；为消除5次电势谐波，应取线圈节距y1=________τ。
5.连接到三相两极对称绕组上的F=50Hz三相对称电流产生的磁势是一个圆形旋转磁势，其速度为___;，如果输入电流的相序发生变化，旋转磁势的方向为__;；如果输入的三相电流不对称，则产生的磁势为旋转磁势。
6.如果变压器二次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=n1/n2，二次绕组归算到一次侧时，归算后的电动势和电压为归算前的______倍；归算后的电流为归算前的_______倍；归算后的阻抗为归算前的_______倍。
7.在单相异步电动机的起动绕组中串入电容的目的是。
8.欲使变压器的电压变化率△u=0，那么负载性质应为________；9.两台变压器并联运行，第一台先满负荷，表明第一台变压器的短路阻抗标准单位值为__________________;当变压器并联运行时，在并联条件下必须绝对满足的条件为。
10.电流互感器正常运行时，二次侧处于接近状态；电压互感器正常运行时，二次侧接近_________________。
11.采用y??起动的异步电机，起动/运行时定子三相绕组接成形，起动时电压降低到运行时的。
12.在异步电动机的转子绕组中串联电阻，其起动转矩____________;达到最大转矩时的速度___;。
13.三相同步发电机带有纯电感负载时，如不计电枢电阻的作用，则电枢反应是_______；同步发电机处于“过励磁”状态时发出无功的性质为___________.。
《电机学》交流电机绕组及其感应电动势练习题
《电机学》交流电机绕组及其感应电动势练习题班级 学号 姓名 成绩一、填空1. 有一个三相双层叠绕组，2p =4，Z =36，支路数a =1，那么极距τ= 槽，每极每相槽数q = ，槽距角α= ，分布因数k d1= ，y =8，节距因数k p1= ，绕组因数k N1= 。
2. ★若消除相电势中 次谐波，在采用短距方法中，节距y = τ。
3. 一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度为 ，如果电机有p 对极，那么它们在空间上相距的机械角度为 。
二、选择填空1. 当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为 。
A τB 4τ/5C 6τ/7D 5τ/62. 三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取 。
A y =7B y =8C y =93. 一般情况下，中大容量交流电机的绕组系数通常为 。
Ａ <1 Ｂ >0 Ｃ =14. ★三相对称交流绕组的基波电势幅值为E 1,绕组系数为 k N1，3次谐波绕组系数为k N3，则3次谐波线电势幅值为 。
Ａ ０ Ｂ 1311/3N N E k k Ｃ 131E /N N k k 5. ★交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势 。
A 都减小B 不变C 基波电势不变，谐波电势减小三、判断1.★采用分布短距的方法，可以削弱交流绕组中的υ次谐波电势。
（ ） 2.三相对称交流绕组相电势中无三及三的倍数次谐波。
（ ） 6.要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。
（ ） 7.交流电机励磁绕组中的电流为交流量。
（ ） 8. 分布、短距绕组能改善电动势波形，每根导体中的感应电动势也相应得到改善。
（ ）四、简答1. ★★有一台三相交流电机，Z =36，2p =4，节距y =7，并联支路数a =2。
试绘制：(1) 槽电势星形图，并标出60°相带分相情况；(2) 一对极下A 相双层迭绕组展开图。
交流电机的谐波问题
1
2.1.1.3 谐波电动势的危害
1/5
考虑谐波后的相电动势
Eφ Eφ1 Eφ3 Eφ5
Eφ Eφ21 Eφ23 Eφ25
2.1.1.3 谐波电动势的危害
2/5
考虑谐波后的线电动势有效值
Y联结 EL 3 Eφ21 Eφ25 Eφ27
阅读参考书籍后的作业
3.1 电机中的空间谐波 电机的空间谐波是由于电机内部磁势和磁阻在空间上分布不均匀而引起的谐波磁 场，例如：凸极同步电机的主极磁场、齿谐波磁场等都含有丰富的空间谐波。电 机的空间谐波磁场具有相同的机械角频率但极距却各不相同。 C。凸极同步电机的主极磁场（[5]: p124-125） 电机中的齿谐波磁场（[5]: p125-126）
min
bp 0.70 ~ 0.75
2.1.1.4 普通谐波电动势的削弱方法3/12
使气隙磁场的分布接近正弦波（隐极机）
2 2
0.70 ~ 0.8
2.1.1.4 普通谐波电动势的削弱方法4/12
采用三相对称绕组
采用三相对称绕组时，无论是Y联结还是D联结，其线电 动势中都不存在3次以及3的奇数倍次谐波。
2.1 谐波电动势 2.2 谐波磁动势
参考书籍
2.1 谐波电动势
2.1.1 普通谐波电动势 2.1.2 齿谐波电动势
2.1.1 普通谐波电动势
2.1.1.1 谐波磁场及其特点 2.1.1.2 谐波磁场产生的电动势 2.1.1.3 谐波电动势的危害 2.1.1.4 削弱办法
2.1.1.1 谐波磁场及其特点
采用分数槽绕组示例通过选择q来实现谐波次数612q21617096009550217019101770136110177008717齿0960005619齿096000501111分数槽绕组的分布系数2mq152221空间谐波磁动势222时间谐波磁动势223谐波磁动势的影响22532211空间谐波磁动势的表达式2212三次谐波磁动势的特点2213五次谐波磁动势的特点2214七次谐波磁动势的特点221542211空间谐波磁动势的表达式p148552211矩形波磁动势分解示意图27562211coscoscos572211对称三相绕组通对称电流的谐波磁动势a相47coscos582211对称三相绕组通对称电流的谐波磁动势b相57120120coscos592211对称三相绕组通对称电流的谐波磁动势c相67120120coscos602211三相合成谐波磁动势77cos120cos120cos120coscoscos612212三次谐波磁动势表达式13cos240cos120cos240622212三次谐波磁动势特点23三相对称绕组通入三相对称电流时合成的3次谐波动势之和为0
电力系统中的谐波分析及消除方法
电力系统中的谐波分析及消除方法摘要：本文针对电力系统中普遍存在的谐波问题进行了分析研究，首先概述了谐波的危害，然后介绍了三种谐波检测的方法，最后从改造谐波源的角度提出了几种谐波抑制方法。
关键词：电力谐波检测治理0 引言目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。
1 电力系统谐波危害1.1 谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。
大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。
1.2 谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。
1.3 谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。
1.4 谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。
1.5 谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。
1.6 谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量;重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
1.7 谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。
1.8 谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。
2 谐波检测方法2.1 模拟电路消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。
但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。
永磁同步电机削弱齿谐波的方法
永磁同步电机削弱齿谐波的方法1. 齿槽设计齿槽设计是削弱齿谐波的一种常用方法。
通过改变齿槽的形状、深度和数量，可以有效地减小齿谐波产生的影响。
例如，增加齿槽的数量和深度可以降低磁场的非均匀性，减小齿谐波的产生。
此外，合理设计齿槽的形状也可以改善磁场分布，降低齿谐波的影响。
2. 磁场调节磁场调节是另一种削弱齿谐波的方法。
通过改变永磁体的磁场分布，可以减小齿谐波的产生。
例如，可以使用不同形状和数量的永磁体，在电机中创建不同的磁场分布，从而影响齿谐波的幅值和频率。
此外，可以通过增加励磁波形的谐波成分，调节磁场的分布，削弱齿谐波的影响。
3. 转子设计转子设计也可以影响齿谐波的产生。
通过改变转子的形状、尺寸和材料，可以减小齿谐波的幅值和频率。
例如，增加转子的长度和直径可以增加磁极的间距，降低磁场的非均匀性，减小齿谐波的影响。
此外，选择合适的转子材料，如软磁材料或高磁导率材料，也可以有效地削弱齿谐波。
4. 控制策略控制策略是削弱齿谐波的关键。
通过合理设计电机控制器，可以有效减小齿谐波的幅值和频率。
例如，可以使用磁场定向控制（FOC）技术，在旋转坐标系中调节磁场分量，降低齿谐波的影响。
此外，可以通过优化控制算法，实现对电机的精确控制，进一步削弱齿谐波的影响。
总之，削弱齿谐波是提高永磁同步电机性能的重要问题。
通过合理设计齿槽、调节磁场、改变转子设计和优化控制策略，可以有效地减小齿谐波的产生，提高电机的性能和效率。
未来的研究还需要进一步探索新的方法和技术，实现对齿谐波的更精确和有效的削弱。
电机电磁方案改善电机谐波的方法_概述说明以及解释
电机电磁方案改善电机谐波的方法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述电机谐波是指电机系统中频率为电源供应频率的整数倍的额外频率成分。
随着工业和家用电器的广泛使用，电机谐波问题也日益突出。
谐波会导致电机工作不稳定、效率降低、产生振动和噪音等不良影响。
因此，研究并采取相应措施来改善电机谐波问题具有重要意义。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面阐述电磁方案改善电机谐波的方法：首先，对电机谐波问题进行全面分析，包括定义与影响因素以及谐波对电机性能的影响和挑战；其次，总结现有解决方案，并分析其优缺点；然后，详细介绍基于电机设计的优化方法、控制策略优化与谐波抑制技术应用以及使用滤波器减少谐波对电力系统的影响等具体方法；接着，通过实例分析和方法有效性验证来验证这些方法在实际场景下的可行性，并讨论实际应用案例及结果评估；最后，总结研究成果，回顾本文贡献，并展望未来工作。
1.3 目的本文的目的在于提供一个全面而系统的概述和解释，介绍电磁方案改善电机谐波问题的方法。
通过对现有解决方案的概述和分析，结合具体方法的介绍与实例分析，旨在为读者提供对于电机谐波问题认识的深入理解以及改善谐波问题时所需要考虑和采取的有效方法。
同时也希望为今后相关领域的研究和工程实践提供参考和指导。
2. 电机谐波问题分析2.1 电机谐波的定义与影响因素电机谐波是指在电机运行过程中，产生的频率为整数倍于基波频率的额外频率成分。
这些额外频率的产生主要是由于以下几个因素所导致：- 电源不纯度：电网供应的电力可能存在非线性和谐振等问题，使得输出电流含有丰富的高次谐波成分；- 电机设计缺陷：一些传统的电机设计可能无法有效抑制谐波产生或滤除已有的谐波成分；- 控制策略不当：在实际操作中，控制策略选择、参数调整以及采样频率等因素都会对谐波产生和抑制产生重要影响。
2.2 谐波对电机性能的影响与挑战谐波问题对电机性能和系统稳定性会造成诸多负面影响。
首先，高次谐波会导致转矩脉动和振荡现象。
交流电动机运行过程中的磁势谐波分析
因占有的空间等于 2 360 电角度，故电角度 = 2 机械角度� 总之 ，对于极对数为 的电机 ，电 角度 = 机械角 度� 因此 ，形 成两极电 机， 应 将定子全部槽数按极数均分为两部分，每部分再 按三相均分为三个区段 ， 共得六个区段 ，称为六 个相带， 依次命名为 A � Z � B � X � C �Y ， 每个 相带内包括一个或几个槽，如图 3 所示 �如此类 推可形成四极电机等，如图 4 所示 �
2012 年第 28 卷第 2 期
� 石油化工安全环保技术 � P E TR O C H E M IC A L SA F E TY AN D E NV IR ON M E N TAL P R OTE C TION TE C H N OLOG Y
15
安全与环保设计
交 流 电 动 机 运 行 过 程 中 的 磁 势 谐 波 分 析
部中的电流均流入纸面， 三相绕组产生的合成磁 场由上向下，是一个两极磁场 � 因此，使三相绕 电动机的核心部件为绕组 ， 交流绕组的形式 � 组在定子槽内互差 120 电角 度， 并按 A � Z �B � ，但其构成原则皆为 : 在导体数目 虽然互不相同 一定的情况下 ，绕组的合成电势和磁势在波形上 接近正弦波， 在幅值上获得的基波电势和基波磁 势最大，定� 转子绕组的损耗小，用铜量省� 对 于三相绕组，各相的电势和磁势对称，电阻与电 抗平衡，绕组的绝缘和机械强度可靠，散热性能好 和用铜量省是衡量电动机性能优略的刚性指标 � X �C �Y 的顺序排列， 则当通入对称的三相交流 电流时，即可得到一个两极的三相绕组� 绕组的 展开图如图 2 所示� 当电机具有两对极时 ， 绕组的布置如图 2 所 示 �沿整个定子铁芯内圆开有 12 个槽 ，组成的三 相绕组相当于图 1 所示二极交流电机的绕组重复 一次� 这里的电角度和机械角度是有区别的 � 电
降低电机谐波的方法
降低电机谐波的方法：
降低电机谐波的方法有多种，以下是一些常用的方法：
1.采用多相电机：多相电机的谐波含量相对较低，通过增加电机的相数，可以显著削
弱五次谐波。
2.优化电机设计：通过改变电机的堆叠方式、绕组布局等电机设计参数，可以降低谐
波含量，包括五次谐波。
3.使用非谐波优化变频器：传统变频器输出的波形中含有较高的谐波含量，对电机造
成谐波干扰。
采用非谐波优化变频器技术，可以在所需要的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，这种方法可以大大抑制谐波的产生。
4.增加整流器线路中的脉动数：整流器件是电网中的主要谐波源，对于整流器件来说，
增加整流脉动数，可以使波形平滑，谐波的产生量减少。
5.在谐波源处吸收谐波电流：这是目前应用最广泛的谐波抑制方法。
6.改善供电系统：对于供电系统来说，谐波的产生不可避免，但通过加大供电系统短
路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施都可以提高电网抗谐波的能力。
交流电机定子绕组内的磁动势谐波和反电动势谐波概述
交流电机定子绕组内的磁动势谐波和反电动势谐波概述摘要：综合分析了交流电机定子绕组内的磁动势谐波和反电动势谐波这两类谐波的原理和性质。
从谐波转矩、谐波漏抗和谐波损耗三个方面分析了谐波对交流电机性能的影响，阐述了谐波的抑制及用途。
关键词：谐波；磁动势；分数槽；电动势；齿谐波0.引言交流电机中的谐波与电机的损耗、噪声、转矩、绕组电抗等密切相关[1-5]。
现有的文章多数仅专注于某一种特定谐波，而对交流电机定子绕组内谐波的综合概述还比较少。
本文综合考虑交流电机定子绕组内的磁动势谐波和反电动势谐波，对这两种谐波的产生机理、特性，以及对电机的影响等方面进行了分析和总结，并讨论了谐波的危害和谐波的一些有利的用途。
1.定子绕组磁动势谐波1.1 磁动势谐波的成因磁动势谐波是一种空间上的谐波，由于每相绕组都是由有限个产生方波的绕组线圈去逼近正弦分布，电机中不可避免地产生磁动势谐波。
整数槽绕组基波磁动势的极对数与电机的极对数相等，谐波磁动势的极对数则为基波极对数的整数倍。
分数槽绕组更复杂，绕组的特殊结构造成极数不明显，使绕组中明显包含多种极对数的谐波。
分数槽绕组磁动势中与电机转子极对数相同的谐波成分称为“基波”；多于转子极对数的谐波称为“高次谐波”；少于转子极对数的谐波称为“次谐波”；多于转子极对数但又不能被它整除的谐波叫做“分数次谐波”。
1.2磁动势谐波的性质定子绕组中的基波电流和谐波电流都会产生谐波磁动势，为得到普遍的多相绕组谐波合成磁动势表达式，需对文献[1]中通入正弦电流的三相绕组合成磁动势的公式加以修改。
2.定子绕组反电动势谐波2.1 反电动势谐波的成因反电动势谐波通常有两个成因：一方面，即使电机的气隙磁导均匀，气隙磁动势中的谐波成分仍会产生磁密谐波，感生出谐波电动势；另一方面，电机开有齿槽，导致磁导不均匀，磁动势与不均匀磁导作用，感应出齿谐波电动势。
2.2 反电动势谐波的性质γ次转子磁动势谐波感应出的谐波电动势的电角频率是γω；而无论的取值是多少，定子绕组次谐波磁动势感应出的谐波电动势的电角频率都为。
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绕组 。
Kdp1 , K dp5 , Kdp7 , K dp11 , Kdp13 。再按式 (3)计算谐波的
下面用作图法求单双层 323的最佳匝比 。
综合强度 Em55 (%), 计算结果见表 1。
表 1 单双层 323计算数据表
图 1 单双层 323的最佳匝比
绕组系数可由式 (10)计算
Kdpv
=n1 sin84°v +n2
sin72°v +n3 n1 +n2 +n3
sin60°v +n4 +n4
sin48°v
式中 , n1 =1, n3 =0. 5, 并赋予 n2 以不同的约束条
5, τ=m q =3*5 =15。槽导体排列见图 1, 为 B类 件 , 并考虑 n2 +n4 =1约束条件 , 便可算出对应的
60°相带各次谐波 (在给定次数内 )的综合强 度可用下式计算
m
Em = k =1
2, 3, … , m )
f6k - 1 2 + f6k +1 2 (k =1,
Em = f5 2 +f7 2 +f11 2 +f13 2 +…
(3 )
要计算出相带谐波综合强度 Em , 除要计算出
基波绕组系数 kdp1 外 , 还需算出各次 谐波的绕组
系数 kdpv , 考虑到绕组系数的重复 , 可使计算工作
量大为简化 。绕组系数的重复规律如下 :6kq ±υ
次谐波的绕组系数与 υ次谐波的绕组系数相同 ;
齿谐波的绕组系数与基波相同 。
绕组系数是指任意节距分布绕组的感应电动
势与整距集中绕组的感应电动势之比 , 即绕组各
线圈边电势的几何和与算术和之比 。 绕组系数用
优化单双层绕组属同心式绕组 , 由于同心式
结构绕组具有重合的中心线 , 每个线圈感应的电 势相位一致 , 因此 , 可把这类绕组看作各个线圈具
有不同短距的绕组 , 绕组系数就按短距系数考虑 ,
由于线圈节距不同 , 也就是短距不同 , 因此 , 不能 直接用式 (7), 如果按线圈节距从大到小的顺序 , 各线圈边距公共中心线的基波电角度分别用 θ1 , θ2 , θ3 …表 示 , 线圈匝数对应为 N 1 , N 2 , N 3 , … , 匝 比为 n1 , n2 , n3 … , 则绕组系数可写为
Chen Y an and Z hou Guorong
Ab strac t Th is paper discusses the H arm to harm onic of m o tor, the p rinc ip le o f low ha rm onic w inding, ana ly zes and calcu lates the harm onic of optim ized single or double-layer w indings, and illustrates it by the exam ple and proves tha t the op tim ized sing le-o r double-laye r w inding is low harm onic w inding s wh ich can reduce the m ax. va lue of harm onic o f m agne tic poten tial in a large scale. T hus the m agne tic po ten tia l w aveform can be im proved, the stray losses reduced, the core shortened, the m a te ria l saved and the m o to r
电动机中的谐波磁场是有害的 (当然在有的 情况下 , 也可以变害为利 ), 它对电动机性能产生 的不良影响主要表现在三个方面 :
(1)电动机的附加损耗增加 , 使电动机的温 度升高 , 效率降低 ;(2)产生振动和噪声 ;(3)产生 附加转矩 , 使电动机的起动性能变坏。
为此 , 必须设法减少电动机中的磁势谐波 。
关键词 交流电机 谐波磁势 低谐波绕组 中图分类号 TM 343 文献标识码 A 文章编号 1008 - 7281(2007)01 - 0004 - 04
D iscussion on H ow to R educe the H arm on icM agn etic Poten tia l of Three-Phase A. C. M otor
υ次谐波的短距系数可表示为
K pv
=sinv
y
π 2
=sinvy1
*
α 2
(7)
式中 y =yτ1 =my1q(短距比 )
y1 —线圈节距 ;τ—极距 。
2. 3 绕组系数
K dpv =Kd vKPv
=sqinsqin*v2vα2α* sinv
y
π 2
(8)
2. 4 优化单双层绕组绕组系数的计算
摘 要 论述了电机谐波的危害 , 低谐 波绕组 的原理 , 对优 化单双 层绕组进 行了谐 波分 析与 计算 , 并举例进行了说明 , 有力地证明了优化单双层绕组是一种 低谐波绕 组 , 能最 大限度地 减少磁 势谐波的幅值 , 从而改善磁势波形 , 降低杂散损耗 , 可 使铁心缩短 , 节约材料 , 提高电机效率 。
收稿日期 :2005-09-13. 陈 艳 女 1969年生 ;中南大学研究生 , 研究方向为有源电力滤波器的研制 , 现为湖南工学院 (筹 )电子与信息工程系教师 .
4
2007年第 第 42卷 (总第
1期 134期 )
(EXPLOS
ION
- PROOF
分布系数和短距系数表示 。因此 , 采用绕组的分
布与短距是削弱谐波的有效办法 。
绕组系数的值是由绕组型式决定的 , 采用合
适的绕组型式 , 可使相带谐波磁势的强度限制在
许可范围内 。
通过深入探讨 , 我们发现只要对单双层绕组
稍作改造 , 即合理调配处于对称轴线附近的各槽
的匝数 , 使之处于最佳搭配状态 , 就可以最大限度
sinvθ3 +…
(10 )
式中 ,
θ1 =y1
α2 =y1
30° q
θ2 =y2
α 2
=y2
30° q
θ3 =y3
α 2
=y3
30° q
……
如图 1 所示 , 设单层线圈匝比为 n1 , 节距为 y1 =1— 15(大线圈 ), 双层线圈匝比 , 按节距从大 到小的顺序 (依次递减 2槽 ), 分别为 n2 、n3 、n4 , 节 距分别 为 y2 =2— 14, y3 =3— 13, y4 =4— 12。 上 述匝比和 节距可简写成 n1 /1— 15, n2 /2— 14, n3 / 3— 13, n4 /4— 14。 设 n1 =1, 因 n2 、n4 同槽 (异向 线圈 ), 所以 n2 +n4 =1;n3 与 n3 同槽 , 即 2n3 =1, n3 =0. 5, n =n1 +n2 +n3 +n4 =2. 5, 因 2(n1 +n2 +n3 +n4 ) =2n =q(每个线圈有两个线圈边 ), 所以 n =q /2。
α=60° q
N =N 1 +N 2 +N 3 +… n =n1 +n2 +n3 +… 由于 y1 - y2 =y2 - y3 =y3 - y4 =… =2 (槽 ) 所以 θ1 - θ2 =θ2 - θ3 =θ3 - θ4 =… =α 只要按最大线圈的节距 y1 算出 θ1 , 并求出槽 电角度 α, 就可方便地算出 θ2 , θ3 , … 。 2. 5 举例说明 优化单双层绕组 323, s =3, d =2, q =s +d =
两类 :单层槽为奇数时 , 为 A 类绕组 (大线圈节距 等于极距 );单层槽为偶数时 , 为 B 类绕组 (大线 圈节距为极距减 1), 相应的优化单双层绕组也可 简称为优 A、优 B。
2 优化单双层绕组的分析计算
下面具体说明优化单双层绕组最佳匝比 (近似
值 )和相带谐波综合强度最小值的一种求取方法 。 2. 1 分布系数 K d
地减少磁势中有害谐波的含量和削弱磁势谐波的
幅值 。 我们称这种绕组为优化单双层绕组 , 属低
谐波绕组 。 优化单双层绕组具有普通单双层绕组
的相同结构和全部特点 , 结构简单 , 工艺性好 , 而
性能又优于普通单双层绕组 , 基波绕组系数也高 。
差别只在于 :单层线圈匝数不一定等于双层线圈
匝数的 2倍 , 而是按一定比例 , 使相带谐波综合强
1 减小谐波强度的方法
在三相电动机中 , 不存在 3次及其整数次的 谐波 , 在 30°相带和 60°相带绕组的电动机中也不 存在偶次谐波 。 谐波的次数同相带数有关 , 可由
下列公式 (谐波判别式 )计算得到
υ=m k +1 (k =±1, ±2, ±3, … )
(1)
即一个 m 相的对称绕组 , 只产生序次为 υ= m k +1的各次谐波 。
绕组 (q(每极每 相槽数 ) =偶 数的 Y - △混 合绕
组 , 360°内有 12个相带 , 即 m =12), 谐波次数为
υ=12k +1, 故其最低次谐波为 11次 , 比 60°相带
绕组的高 , 谐波次数也少 , 是一种消除谐波的较好
的绕组形式 , 但制作这种绕组 , 对绕组分布的对称
性及接线的正确性均应有很严格的要求 , 且三角
5
防爆电机 (EXPLOSION
-
PROO F