1、旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場是是交流電機交流電機工作的基礎(chǔ)。在交流電機理論中工作的基礎(chǔ)。在交流電機理論中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場：有兩種旋轉(zhuǎn)磁場： (1)機械旋轉(zhuǎn)磁場機械旋轉(zhuǎn)磁場 通過原動機拖動磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生通過原動機拖動磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機械旋轉(zhuǎn)磁場；機械旋轉(zhuǎn)磁場；(2) 電氣旋轉(zhuǎn)磁場電氣旋轉(zhuǎn)磁場 三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時會在電機的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場；會在電機的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場； 交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。應(yīng)電勢。43 交流繞組的感應(yīng)電動勢電氣旋轉(zhuǎn)磁場電氣旋轉(zhuǎn)磁場機械

2、旋轉(zhuǎn)磁場機械旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 交流繞組的構(gòu)成：導(dǎo)體交流繞組的構(gòu)成：導(dǎo)體-線圈線圈-線圈組線圈組-一相一相繞組繞組-三相繞組三相繞組 。一、相繞組中的基本電動勢 感應(yīng)電勢隨時間變感應(yīng)電勢隨時間變化的波形和磁感應(yīng)化的波形和磁感應(yīng)強度在空間的分布強度在空間的分布波形相一致。波形相一致。 只考慮磁場基波時，只考慮磁場基波時，感應(yīng)電勢為正弦波。感應(yīng)電勢為正弦波。 lvBtexx)(1、導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢 感應(yīng)電勢的波形感應(yīng)電勢的波形 磁場轉(zhuǎn)過一對極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢變化一磁場轉(zhuǎn)過一對極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢變化一個周期；個周期； 磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過p（電機的極對（電機的極對數(shù)）對磁極；數(shù)）對

3、磁極； 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n（r/min)的電機，每秒的電機，每秒鐘轉(zhuǎn)過鐘轉(zhuǎn)過(pn/60)對極；對極； 導(dǎo)體中感應(yīng)電勢的頻率導(dǎo)體中感應(yīng)電勢的頻率f=(pn/60)Hz. 問題：四極電機，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢問題：四極電機，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢為為50Hz,50Hz,轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？ 感應(yīng)電勢的頻率感應(yīng)電勢的大小 導(dǎo)體感應(yīng)電勢導(dǎo)體感應(yīng)電勢 導(dǎo)體與磁場的相對速度：導(dǎo)體與磁場的相對速度： lvBEn max60 2n/pv 磁感應(yīng)強度峰值和平均值之間的關(guān)系：磁感應(yīng)強度峰值和平均值之間的關(guān)系： 感應(yīng)電勢最大值：感應(yīng)電勢最大值： 感應(yīng)電勢的有效值：感應(yīng)電勢的有效值：;2pBB1max22.

4、22fEEnn )( 22maxflfflBEpn繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢有效值，頻率，波形有效值，頻率，波形均相同；但是均相同；但是他們的他們的相位相位不相同。不相同。 導(dǎo)體感應(yīng)電勢小結(jié)：整距線圈中的感應(yīng)電勢整距線圈中的感應(yīng)電勢 2、線圈中的感應(yīng)電勢 線圈的兩個有效邊處線圈的兩個有效邊處于磁場中相反的位置，于磁場中相反的位置，其感應(yīng)電勢相差其感應(yīng)電勢相差180電電角度。角度。 1212nnnyEEEE 整距線圈的感應(yīng)電整距線圈的感應(yīng)電勢：勢： 考慮到線圈的匝數(shù)后：考慮到線圈的匝數(shù)后：144. 4yyfNE 線圈的兩個有效邊在

5、磁場中相距為線圈的兩個有效邊在磁場中相距為y1,其感應(yīng)電其感應(yīng)電勢相位差是勢相位差是180-電角度。電角度。 短距線圈中的感應(yīng)電勢 短距角短距角：01180y 短距線圈的感應(yīng)電勢短距線圈的感應(yīng)電勢： 11144. 42cos2yynykfNEE 短距系數(shù)：短距系數(shù)：)90sin(2cos22cos201111yEEknny整距線圈電勢短距線圈電勢 短距系數(shù)小于短距系數(shù)小于1，故短距線圈感應(yīng)電勢有所損失；，故短距線圈感應(yīng)電勢有所損失；但短距可以削弱高次諧波但短距可以削弱高次諧波. 每對極下屬于同一相的每對極下屬于同一相的q個線圈，構(gòu)成一個線圈組。個線圈，構(gòu)成一個線圈組。圖中圖中q=3 每個線圈的

6、感應(yīng)電勢由兩個線圈邊的感應(yīng)電每個線圈的感應(yīng)電勢由兩個線圈邊的感應(yīng)電勢勢矢量相加矢量相加而成。而成。 整個線圈組的感應(yīng)電勢由所有屬于整個線圈組的感應(yīng)電勢由所有屬于該組的導(dǎo)體電勢矢量相加。該組的導(dǎo)體電勢矢量相加。 線圈組的感應(yīng)電勢 矢量式矢量式321yyyyzEEEE 分布系數(shù)：分布系數(shù)：2sin2sin1qqqEEkyqq集中繞組的感應(yīng)電勢分布繞組的感應(yīng)電勢 線圈組的電勢線圈組的電勢：q11k 44.4yqqNfE線圈組的感應(yīng)電勢3、一相繞組的電勢單層繞組的相電勢單層繞組的相電勢 單層繞組每對極每相單層繞組每對極每相q個線圈，組成一個線圈組，共個線圈，組成一個線圈組，共p個線圈組。個線圈組。 若

7、若p個線圈組全部并聯(lián)則相電勢個線圈組全部并聯(lián)則相電勢=線圈組的電勢線圈組的電勢 若若p個線圈組全部串聯(lián)則相電勢個線圈組全部串聯(lián)則相電勢=p 倍倍 線圈組電勢線圈組電勢 實際線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù)實際線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù) apqNNy并聯(lián)支路數(shù)每相總匝數(shù)1111444q kfN.E 相電勢： 雙層繞組每對極每相有雙層繞組每對極每相有2q個線圈，構(gòu)成兩個個線圈，構(gòu)成兩個線圈組，共線圈組，共2p個線圈組；個線圈組； 這這2p個線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù)個線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù) 雙層繞組的電勢apqNNy21并聯(lián)支路數(shù)每相總匝數(shù) 雙層繞組要考慮到短距系數(shù)雙層繞組要考慮到短距系數(shù)： 1 1

8、111 1144. 444. 4wqykfNkkfNE為繞組系數(shù)為繞組系數(shù)111qywkkk 三相繞組由在空間錯開三相繞組由在空間錯開120電角度對稱分布的三個電角度對稱分布的三個單相繞組構(gòu)成，三相相電勢在單相繞組構(gòu)成，三相相電勢在時間上相差時間上相差120度電角度電角度度。 三相線電勢與相電勢的關(guān)系：三相線電勢與相電勢的關(guān)系： 三角形接法，線電勢三角形接法，線電勢=相電勢相電勢； 星形接法星形接法，三相繞組的電勢相電勢線電勢 3 正弦分布的以轉(zhuǎn)速正弦分布的以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，在三相對旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，在三相對成交流繞組中會感應(yīng)出三相對稱交流電勢；成交流繞組中會感應(yīng)出三相對稱交流電勢； 感應(yīng)

9、電勢的波形同磁場波形，為正弦波；感應(yīng)電勢的波形同磁場波形，為正弦波； 感應(yīng)電勢的頻率為感應(yīng)電勢的頻率為 f=(pn/60)Hz ；2sin2sin1qqkq)90sin(2cos011yky1 1111 1144. 444. 4wqykfNkkfNE 相電勢的大小為 111qywkkk 繞組系數(shù)三相繞組電勢總結(jié)二、相繞組中的高次諧波電動勢由于種種原因（定轉(zhuǎn)子鐵芯開槽、主極的外形、由于種種原因（定轉(zhuǎn)子鐵芯開槽、主極的外形、鐵心的飽和、氣隙磁場的非正弦分布），鐵心的飽和、氣隙磁場的非正弦分布）， 主極磁主極磁場在氣隙中不一定是正弦分布，場在氣隙中不一定是正弦分布， 此時繞組的感應(yīng)此時繞組的感應(yīng)電動

10、勢中，電動勢中， 除基波外還有一系列高次諧波電動勢。除基波外還有一系列高次諧波電動勢。 通常，主極磁場的分布與磁極中心線相對稱，通常，主極磁場的分布與磁極中心線相對稱， 故故氣隙磁場中含有奇次空間諧波。氣隙磁場中含有奇次空間諧波。 1、3、5 1、主極磁場產(chǎn)生次諧波的性質(zhì) 極對數(shù)為基波的極對數(shù)為基波的 倍，極距為基波的倍，極距為基波的1/ 1/ ，隨主，隨主極一起以同步轉(zhuǎn)速在空間移動。即極一起以同步轉(zhuǎn)速在空間移動。即 ; ; 1 nn pp 諧波頻率：諧波頻率：11 6060fpnnpf 諧波電動勢的有效值：諧波電動勢的有效值：wkwfE44. 4為為 次諧波的磁通量，次諧波的磁通量， lB2

11、wk為為 次諧波的繞組系數(shù)次諧波的繞組系數(shù)，)2sin2sin()90(sin01qqykkkqyw2、相電動勢和線電動勢大小 相電動勢的有效值：相電動勢的有效值：252321EEEE 線電動勢的有效值：線電動勢的有效值： 三相繞組接成三相繞組接成Y或或 ， 對于對稱的三相系統(tǒng)，對于對稱的三相系統(tǒng)， 各相電各相電動勢的三次諧波時間上同相，動勢的三次諧波時間上同相， 幅值相等。幅值相等。 Y連接，連接， 三次諧波互相抵消；三次諧波互相抵消； 連接，連接， 三次諧波形三次諧波形成環(huán)路，成環(huán)路， E 3完全消耗與環(huán)流的電壓降。完全消耗與環(huán)流的電壓降。 25213EEEl線電動勢：線電動勢：3、諧波的

12、弊害高次諧波：高次諧波： 對于發(fā)電機，電動勢波形變壞，對于發(fā)電機，電動勢波形變壞， 降低供降低供電質(zhì)量；電質(zhì)量； 本身雜散損耗增大，本身雜散損耗增大， 效率下降，效率下降， 溫升增溫升增高；高； 對鄰近線路產(chǎn)生干擾。對鄰近線路產(chǎn)生干擾。4、消除諧波的方法wkfE44. 4根據(jù)根據(jù)減小減小 或或 可降低諧波，可降低諧波， 對齒諧波采用其它措施。對齒諧波采用其它措施。wk（1）采用短距繞組）采用短距繞組適當(dāng)?shù)剡x擇線圈的節(jié)距，適當(dāng)?shù)剡x擇線圈的節(jié)距， 使得某一次諧波的短使得某一次諧波的短距系數(shù)等于或接近零，距系數(shù)等于或接近零， 達(dá)到消除或減弱該次諧達(dá)到消除或減弱該次諧波的目的。波的目的。 ), 2 , 1(2 18090 090sin100101kkykyykyv例：為消除5次諧波， ，或54 ,5211yy從不過分消除基波和用銅考慮，從不過分消除基波和用銅考慮， 應(yīng)選盡可能接近應(yīng)選盡可能接近于整距的短節(jié)距。即于整距的短節(jié)距。即2k 1， ky21對于此時， 11y換言之， 為了消除第次諧波， 只要選比整距短 的短距線圈跨距的選擇（1）消除5次諧波的跨距選擇短距繞組往往采用短距繞組往往采用 , 主要考慮同時減小主要考慮同