总复习_2013_交流绕组及同步发电机基本电磁关系
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波形改善、向正弦波趋进
Eq 4.44 fqN c kw
波形进一步改善、向正弦波进一步趋进
例 题
三相四极交流电机，已知频率为 50Hz ， Y 接法，定子槽 数为24槽，双层绕组，并联支路数为1，线圈节距为1—6槽，每 个 线 圈 3 匝 。 基 波 与 五 次 谐 波 每 极 磁 通 量 分 别 为 0.003Wb 、 0.0005Wb，则： （1）该电机的极距τ = 槽。 （2）每极每相槽数q= （3）槽间角α 1= 度。 （4）基波绕组因数kw1= kw5= 。 （ 6 ）基波相电势 Eφ 1= Eφ 5= 。 （8）采用上述节距可以有效削弱
A
A
Fc 1
X
整距线圈组的磁动势
f q
3
2
1
0
′ 3′ 2′ 1
α
整距线圈组的磁动势表达式
f q , t
f q Fq cos
1,3,5,
f q
Fqm cos t cos 21 I c (qN c )kq sin cos t cos 2 2 4
B
交流绕组的基本概念
交流绕组的基本概念
电角度、每极每相槽数、槽间角、相带、极距、节距；
集中绕组、分布绕组
整距绕组、短距绕组
三相单层绕组
说明：
对于单层绕组，每对极下每相有1个线圈组，每个线圈 组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 p 个线 圈组。最大可能并联支路数
整距绕组 感应电动势、磁动势
整距线圈的磁动势：
矩形波 脉振磁动势
基波磁动势的矢量表示法：
基波磁动势在空间按余弦规律分布，可用空间矢量 Fc1 来表示（ 上加一横表示空间矢量，以区别于时间相量)， 矢量的长度代表基波磁动势的幅值，它随时间而变化， 矢量的位置位于线圈的轴线＋A上，矢量的指向与线圈 中电流的方向符合右手螺旋定则，如图所示 。
交流绕组的感应电动势
导体电动势
Ea 2.22 v f
线圈电动势
Ec 4.44 f N c k y
k y sin ( 90 )
y
交流绕组的感应电动势
线圈组电动势
Eq 4.44 f qNc k y kq 4.44 f qNc kw
整距线圈、整距线圈组、双层短距线圈组 (2) 一相绕组的基波(或谐波)脉振磁动势可以分解成两 个幅值相等，转速相同 ，转向相反的旋转磁动势。
交流绕组的磁动势
f 1 F m1 cos t cos 1 1 F m1 cost F m1 cost 2 2 f 1 f 1
交流绕组的磁动势
(1) 一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间 变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振 磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。
槽。
。 （5）五次谐波绕组因数
。（ 7 ）五次谐波相电势
与
次谐波电势。
整距线圈的磁动势
f c
转子
A
X
定子 π
-— 2
A
0
π — 2
X
α
若线圈中电流按余弦规律变化，即
ic 2 I c cos t
f c , t
f c Fc cos
1,3,5,
f c
Fcm cos t cos 21 ( I c N c sin ) cos t cos 2 2 4
k q sin
q1 1
2 2
q sin
kw k y kq
交流绕组的感应电动势
绕组电动势
E 4.44 f Nkw
2 pqN c N a
pqN c N a
交流绕组的感应电动势
E E E E E
2 1 2 3 2 5 2
三相双层绕组
说明：
对于双层绕组，每对极下每相有2个线圈组，每个线圈 由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 2p 个线 圈组。最大可能并联支路数
交流绕组的感应电动势
Y C
A
N
.
n1
S
X
Z
B
交流绕组的感应电动势
频率
pn f 60 p n p n f 60 60
1,3,5,
f q
Fqm cos t cos 21 I c (2qN c )k y kq cos t cos 2 4
k y sin ( 90 )
y
k w k y k q
短距绕组也可以削弱磁动势中的高次谐波，改善磁动 势的空间分布波形。
一相绕组的磁动势
f , t
1,3,5,
f
f F cos F m cos t cos 2 1 IN kW cos t cos 2 p 4
f1 F1 cos F m1 cos t cos 2 IN kw1 cos t cos 2 p IN 0.9 kw1 cos t cos p 4
E1
El 3 E E E
2 1 2 5 2 7
Y
Ea 2.22vf
e ea1 ea
2
ea 3 0
2
3 2
wt
Ec 4.44 f Nc
e ec 1 ec
2
ec 3 0
2
3 2
wt
Ec 4.44 fNc k y
同步电机的基本知识及结构
同步电机：是一种旋转的交流电机，它的转子转速n与 电动势频率 f 之间保持严格不变的关系。 对同步发电机，发出的电动势频率 f 满足
pn f ( Hz ) 60
对同步电动机，转子转速满足
60 f n (r / min) p
同步电机的基本知识及结构
Y C
A
N
.
n1
S
X
Z
k q
sin
q1 1
2ห้องสมุดไป่ตู้2
q sin
采用分布绕组后，其合成磁动势小于集中绕组，需 要乘以一个小于 l 的分布因数。与交流绕组电动势类似， 分布绕组可以削弱磁动势中的高次谐波以改善磁动势的 空间分布波形。
双层短距线圈组的磁动势
f q , t
f q Fq cos
Eq 4.44 fqN c kw
波形进一步改善、向正弦波进一步趋进
例 题
三相四极交流电机，已知频率为 50Hz ， Y 接法，定子槽 数为24槽，双层绕组，并联支路数为1，线圈节距为1—6槽，每 个 线 圈 3 匝 。 基 波 与 五 次 谐 波 每 极 磁 通 量 分 别 为 0.003Wb 、 0.0005Wb，则： （1）该电机的极距τ = 槽。 （2）每极每相槽数q= （3）槽间角α 1= 度。 （4）基波绕组因数kw1= kw5= 。 （ 6 ）基波相电势 Eφ 1= Eφ 5= 。 （8）采用上述节距可以有效削弱
A
A
Fc 1
X
整距线圈组的磁动势
f q
3
2
1
0
′ 3′ 2′ 1
α
整距线圈组的磁动势表达式
f q , t
f q Fq cos
1,3,5,
f q
Fqm cos t cos 21 I c (qN c )kq sin cos t cos 2 2 4
B
交流绕组的基本概念
交流绕组的基本概念
电角度、每极每相槽数、槽间角、相带、极距、节距；
集中绕组、分布绕组
整距绕组、短距绕组
三相单层绕组
说明：
对于单层绕组，每对极下每相有1个线圈组，每个线圈 组由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 p 个线 圈组。最大可能并联支路数
整距绕组 感应电动势、磁动势
整距线圈的磁动势：
矩形波 脉振磁动势
基波磁动势的矢量表示法：
基波磁动势在空间按余弦规律分布，可用空间矢量 Fc1 来表示（ 上加一横表示空间矢量，以区别于时间相量)， 矢量的长度代表基波磁动势的幅值，它随时间而变化， 矢量的位置位于线圈的轴线＋A上，矢量的指向与线圈 中电流的方向符合右手螺旋定则，如图所示 。
交流绕组的感应电动势
导体电动势
Ea 2.22 v f
线圈电动势
Ec 4.44 f N c k y
k y sin ( 90 )
y
交流绕组的感应电动势
线圈组电动势
Eq 4.44 f qNc k y kq 4.44 f qNc kw
整距线圈、整距线圈组、双层短距线圈组 (2) 一相绕组的基波(或谐波)脉振磁动势可以分解成两 个幅值相等，转速相同 ，转向相反的旋转磁动势。
交流绕组的磁动势
f 1 F m1 cos t cos 1 1 F m1 cost F m1 cost 2 2 f 1 f 1
交流绕组的磁动势
(1) 一相绕组的磁动势为一空间位置固定、幅值随时间 变化的脉振磁动势，脉振的频率等于电流的频率，脉振 磁动势的幅值位于相绕组的轴线上。
槽。
。 （5）五次谐波绕组因数
。（ 7 ）五次谐波相电势
与
次谐波电势。
整距线圈的磁动势
f c
转子
A
X
定子 π
-— 2
A
0
π — 2
X
α
若线圈中电流按余弦规律变化，即
ic 2 I c cos t
f c , t
f c Fc cos
1,3,5,
f c
Fcm cos t cos 21 ( I c N c sin ) cos t cos 2 2 4
k q sin
q1 1
2 2
q sin
kw k y kq
交流绕组的感应电动势
绕组电动势
E 4.44 f Nkw
2 pqN c N a
pqN c N a
交流绕组的感应电动势
E E E E E
2 1 2 3 2 5 2
三相双层绕组
说明：
对于双层绕组，每对极下每相有2个线圈组，每个线圈 由 q 个线圈串联组成；p 对极电机每相共有 2p 个线 圈组。最大可能并联支路数
交流绕组的感应电动势
Y C
A
N
.
n1
S
X
Z
B
交流绕组的感应电动势
频率
pn f 60 p n p n f 60 60
1,3,5,
f q
Fqm cos t cos 21 I c (2qN c )k y kq cos t cos 2 4
k y sin ( 90 )
y
k w k y k q
短距绕组也可以削弱磁动势中的高次谐波，改善磁动 势的空间分布波形。
一相绕组的磁动势
f , t
1,3,5,
f
f F cos F m cos t cos 2 1 IN kW cos t cos 2 p 4
f1 F1 cos F m1 cos t cos 2 IN kw1 cos t cos 2 p IN 0.9 kw1 cos t cos p 4
E1
El 3 E E E
2 1 2 5 2 7
Y
Ea 2.22vf
e ea1 ea
2
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2
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e ec 1 ec
2
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2
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Ec 4.44 fNc k y
同步电机的基本知识及结构
同步电机：是一种旋转的交流电机，它的转子转速n与 电动势频率 f 之间保持严格不变的关系。 对同步发电机，发出的电动势频率 f 满足
pn f ( Hz ) 60
对同步电动机，转子转速满足
60 f n (r / min) p
同步电机的基本知识及结构
Y C
A
N
.
n1
S
X
Z
k q
sin
q1 1
2ห้องสมุดไป่ตู้2
q sin
采用分布绕组后，其合成磁动势小于集中绕组，需 要乘以一个小于 l 的分布因数。与交流绕组电动势类似， 分布绕组可以削弱磁动势中的高次谐波以改善磁动势的 空间分布波形。
双层短距线圈组的磁动势
f q , t
f q Fq cos