2 pm 2 2 3
Z 24
导体1正在N极中心下， 感应的电动势有正的最 大值，把它的电动势相 量画在纵坐标轴上。在 图示转子转向下，导体 2中感应的电动势比导 体1中感应的电动势滞 后300，所以导体2的电 动势相量画在滞后导体 1电动势300的位置。依 次类推，导体13正处在 另一N极中心下，其感 应电动势与导体1相同。 两个导体电动势相量正 好重合。同样道理，导 体14-24的电动势相量 分别与导体2-12电动势 相量重合。
为了对称，每相分得一大一
小两个元件组。
1进线
9进线 17进线
6.1.2交流绕组的电势
在三相异步电机和同步电机中，它们的三相对称绕 组及产生的感应电动势是完全一样的。这里用三相同步 发电机绕组说明。
1.导体中的电势
定子上有一根导体A， 固定不动。由永磁 材料制成的2极转子 以恒定的转速顺时 钟方向旋转。
第6章 交流电机基础
6.1 三相异步电动机的绕组及感应电动势
交流电机包括异步电机和同步电机
两大类 ,它们的电枢绕组、电动势
匝数
和磁通势是相同的，能感应出一定
大小而波形为正弦的电动势。对于
三相电机要求电动势对称，在绕组
中通入三相对称电流时，气隙中有
首
旋转磁场，三相绕组在空间作对称
尾
分布，各相绕组的匝数应相同。 图6-1串联绕组的示意图 6.1.1 交流机的绕组
导体l与导体8组成一个节距为7的大线圈，将导体2与
7组成一个节距为5的小线圈，然后顺着导体中的
电动势方向把这两个线圈串联成一个元件组。
6.3 绕组的磁势
一台电机的绕组，切割磁力线就产生电势，有电流就 产生磁势，两方面是同时发生。理论和实践证明，从电势 上看是合理的交流绕组，它所产生的磁势必然是较好的。
电动势星形图就是显示这些导体电势相位关系的理
论工具 。相邻两定子槽间的相位差或者按电角度计算
的槽距：


2 p 1800

p3600
一个圆周的电角 度
Z
Z Z一个圆周槽数
对于定子槽数Z=24，电机极 数等于4的定子，相邻两槽 间的相位差等于300。一共 有24个定子槽，如果用向量 1去代表槽1中的导体电势大 小和方向，则代表槽2中导 体电势的向量2一定比向量1 滞后或引前300。在图中我 们取向量1引前向量2的角度 为300。同理，比向量2滞后 300的向量3代表槽3中的导 图6-8电动势星形图 体电势大小和方向。依此类 推，槽13中的导体电 势向量与槽1中导体电势向量相同，故画在一处。
元件组电势，既然是等距元件，
各个元件的电势大小必然相等，
而且彼此错开的相位角等于槽距
α 。求元件组电势就是求这些
元件电势向量和。考虑这种电势
减小的,取Kf≤1称成为基波绕组
分布系数。
图6-10 分布元件的电势
现在解释单相绕组中取q≠Q，如果q=Q=6，按分布绕
组电动势分析，在同极N（S）区内，必有元件边的
3.元件电势
元件：绕组基本单元多匝线圈。
节距:是指一个元件左右两个边
间的距离。度量这个距离的单位
通常采用槽数，它代表元件跨越
的槽数。例如y=5，就是指元件
左边放在槽1内时，它右边一定
下到槽6内，元件跨越了5个槽。
首先分析单匝元件的电势。选y
多大得到的元件电势最大。
图6-9
匝电势：
•
•
•
E Z E d1 E dy
一个极对应1800电角度
图6-4机械角度与电角度
一个极对应1800电角度．一对极对应3600电角度，电机 一个圆周对应电角度p×3600。
电角度=P×机械角度
为了构成对称的两相绕组，得出的两个相电势除了 大小完全相等外，还必须在时间上严格错开900的电角度。 电机的一个极距按电角度计算相当于1800，要求两个元 件边产生的电势在时间上错开900电角度，这两个元件边 在电机定子圆周上必须彼此相距半个极距。
6.2.2 三相单层同心式绕组
在实际电机中，对称绕组为了
减少端接连线，节省用铜，或为了
嵌线工艺上的方便，常常采用同心
式绕组、链式绕组或交叉式绕组。
这几种绕组与上述典型三相单层绕
组比较起来，每相绕组所占的槽、
串联的元件边部没有变化，只是各
元件边串接的先后次序变了，因此
总电动势并没有变化。
图6-14 一相同心式绕组展开图
1． 单相绕组
假定图是交流发
电机的定子绕组，
电机的转子上有4
个磁极。图示瞬
间，定子槽1至6
处于第一个N极区，
定子槽7至12处于
第一个S极区，定
子槽13至18处于
第二个N极区，定
子槽19至24处于
第二个S极
图6-2 单相同心链绕组 Z=24；2p=4
区。位于N极区的导体产生的电势方向是向上的，位于S极区
元件电势方向
根据星形图要想得到最大的元件电势，必须使Ed1和 Edy 相差1800，或者说相差一个极距 y=τ。
图6-8电动势星形图分析，就是槽1的元件边和槽7的元件 边相连构成第一个元件，槽2的和槽8的相连构成第2个元 件。整距元件的匝电势是导体电势的2倍,Ny是匝数 。
E 2NyEd 4.44 Nyfm
元件节距y等于电机的极 距τ所以称为整距绕组
图6-3 单相分组同心链和等节距绕组
基本概念 1.极距τ：
D 或 Z
2p
2p
2.线圈节距y： 整距y=τ； 短距y<τ。 3.槽距角α（电角度）： p 360 0
Z
4.每极每相槽数q: q Z
2 pm
5.相带：60度相带——将一个磁极分成m份，每份所占电角度 120度相带——将一对磁极分成m份，每份所占电角度
为了对称，每相分得两个元件组 。用α代表槽 与槽之间按电角度计算的相角，也叫槽距角
由于电机定子圆周上的 一个极距按电角度计算相当 于1800，所以槽距角：
2 p 1800 4 1800 300
Z
24
说明相邻两槽中的导体
电势在时间上相差300电
角度。不难理解，槽4中 的导体电势必然比槽1中 图6-6 两相等节距绕组Z=24；2p=4 的导体电势滞后或引前900电角度。为了保证两相电势互
三相绕组展开图 每相相量大小相等 A (1 7) (2 8) (1319) (14 20) X 相位依次落后1200 B (5 11) (6 12) (17 23) (18 24) Y
C (9 15) (10 16) (21 3) (22 4) Z
电动势相差6×300=1800电角度，有电动势互相抵消 。
5. 相电势
相绕组是由元件组的串联或并联组成的。通常元件组 电势要么完全同相，要么互差1800。如果每相串联匝数等 于N的集中绕组，等距绕组不但短距而且分布，那就需要 乘上kN=kykf(称为绕组系数)。它是用来考虑分布和短距对 相电势的削减作用。所以相电势的一般表达式为：
图 6-13 4极、24槽电机模型和槽电动势星形图
在槽l和槽7中放入一个元件，在槽2和槽8中放第二 元件，把这两个元件串联成一个元件组；在13槽和 l9槽中放入一个元件，在14槽和20槽中放入另一元 件，把这两个元件也联结成一个元件组。两个元件 组的电动势幅值和相位都是相同的。把两个 元件组串联或并联起来就得到了一相绕组。
q 2Q 26 4 33
有8个槽子没有使用，它们是槽1、6、7、12、13、18、
19和24。图中用槽2和槽11中的两个元件边构成一个元
件，节距最大。由槽5和槽8中的两个元件边构成
的另一个元件节距最小。
根据各个元件边的电势方 向，也可以构成图所示的 分组同心链式绕组或等节 距元件去构成单相绕组。
系，即： x

由（6-10）…（6-19）得导体电势
eD B lv
eD Emsint 2EDsint
2.电动势星形图
交流电机的定子上都有很多个槽，每个槽内安放着 若干根导体。每根导体都可以看成一个独立的小交流电 源。制造绕组就是将这些小交流电源按特定的要求合理 地连接起来。这些频率相同的小交流电势虽然有效值都 完全相等，但相位各不相同。连接绕组就是合理地安排 这些小交流电势的串并联问题。
图6-11 1次谐波相位互差1200
5次谐波相位互差1200,相序 由A-B-C 变为 A-C-B
3次谐波相位互差00
削弱高次谐波电动势的基本方法：三相绕组星形或三 角形接法可消除三次谐波 ；采用短距绕组削弱谐波 电动势；采用分布绕组削弱谐波电动势；改善磁极的 极靴外形（凸极同步电机）或励磁绕组的分布范围 （隐极同步电机）。
的另一些导体产生的电势方向是向下的。构成单相绕组的原
则是让所有导体的电势都能串联相加，没有互相抵消。
这种绕组把4个元件一个套一个安放，叫做同心链式绕 组。定子槽数Z等于24，极数2P等于4，每极槽数Q为：
Q Z 24 6 2p 4
每极每相槽数q为：
不取 Q=q，等到讲分布 系数时才能理解 。
度。这里把分散在1800电角度（相带）上的电势向量划
分成三组，每个元件组占有的电角度（相带)是600)。
现在的问题是Z/2=12个元件怎样组成三相对称绕组，使
其感应电动势为三相对称电动势。
基本计算如下：极距


Z 2p

24 4

6
每极每相槽数
槽距角
q Z 24 2 2 p 4180 0 300
整距元件绕组的端接线太长，浪费铜线。嫌整距元件 产生的电势中包含着较大的高次谐波。高次谐波的危 害是多方面的，为了适当地消减高次谐波，实际电机 中多采用短距绕组。短距系数ky≤1，短距元件的电势