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1、旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋转磁场： 机械旋转磁场 通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场； (2) 电气旋转磁场 三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间产生电气旋转磁场； 交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。,43 交流绕组的感应电动势,电气旋转磁场,机械旋转磁场,旋转磁场,交流绕组的构成：导体-线圈-线圈组-一相绕组-三相绕组 。,一、相绕组中的基本电动势,感应电势随时间变化的波形和磁感应强度在空间的分布波形相一致。 只考虑磁场基波时，感应电势为正弦波。,1、导体中的感应电势,感应电势的波形,磁场转过一对极，导体中的感应
2、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？,感应电势的频率,感应电势的大小,导体感应电势 导体与磁场的相对速度：,磁感应强度峰值和平均值之间的关系： 感应电势最大值： 感应电势的有效值：,绕组中均匀分布着许多导体，这些导体中的感应电势有效值，频率，波形均相同；但是他们的相位不相同。,导体感应电势小结：,整距线圈中的感应电势,2、线圈中的感应电势,线圈的两个有效边处于磁场中相反的位置，其感应电势相差18
3、0电角度。,整距线圈的感应电势：,考虑到线圈的匝数后：,线圈的两个有效边在磁场中相距为y1,其感应电势相位差是180-电角度。,短距线圈中的感应电势,短距角：,短距线圈的感应电势：,短距系数：,短距系数小于1，故短距线圈感应电势有所损失；但短距可以削弱高次谐波.,每对极下属于同一相的q个线圈，构成一个线圈组。图中q=3 每个线圈的感应电势由两个线圈边的感应电势矢量相加而成。 整个线圈组的感应电势由所有属于该组的导体电势矢量相加。,线圈组的感应电势,矢量式,分布系数：,线圈组的电势：,线圈组的感应电势,3、一相绕组的电势,单层绕组的相电势,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
4、。 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,相电势：,双层绕组每对极每相有2q个线圈，构成两个线圈组，共2p个线圈组； 这2p个线圈组可并可串，总串联匝数,双层绕组的电势,双层绕组要考虑到短距系数：,为绕组系数,三相绕组由在空间错开120电角度对称分布的三个单相绕组构成，三相相电势在时间上相差120度电角度。 三相线电势与相电势的关系： 三角形接法，线电势=相电势； 星形接法，,三相绕组的电势,正弦分布的以转速n旋转的旋转磁场，在三相对成交流绕组中会感应出三相对称交流电势； 感应电势的波形同磁场波形，为正弦波
5、； 感应电势的频率为 f=(pn/60)Hz ；,相电势的大小为,绕组系数,三相绕组电势总结,二、相绕组中的高次谐波电动势,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， 此时绕组的感应电动势中， 除基波外还有一系列高次谐波电动势。 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、5,1、主极磁场产生次谐波的性质,极对数为基波的倍，极距为基波的1/ ，随主极一起以同步转速在空间移动。即,谐波频率：,谐波电动势的有效值：,为次谐波的磁通量，,为次谐波的绕组系数，,2、相电动势和线电动势大小,相电
6、动势的有效值：,线电动势的有效值：,三相绕组接成Y或， 对于对称的三相系统， 各相电动势的三次谐波时间上同相， 幅值相等。 Y连接， 三次谐波互相抵消； 连接， 三次谐波形成环路， E3完全消耗与环流的电压降。,线电动势：,3、谐波的弊害,高次谐波： 对于发电机，电动势波形变坏， 降低供电质量； 本身杂散损耗增大， 效率下降， 温升增高； 对邻近线路产生干扰。,4、消除谐波的方法,（1）采用短距绕组,适当地选择线圈的节距， 使得某一次谐波的短距系数等于或接近零， 达到消除或减弱该次谐波的目的。,例：为消除5次谐波，,从不过分消除基波和用铜考虑， 应选尽可能接近于整距的短节距。即2k1，,对于,此时，,换言之， 为了消除第次谐波， 只要选比整距短 的短距线圈,跨距的选择（1）,消除5次谐波的跨距选择,短距绕组往往采用 , 主要考虑同时减小5次、7次谐波。,（2）采用分布绕组,就分布绕组来说， 每极每相槽数q越多， 抑制谐波电动势的效果越好， 但q增多， 意味总槽数增多， 电机成本提高。,采用分布绕组,