如何改善电动势波形？

发电机电动势除基波外，还存在一系列高次谐波。一是由于发电机气隙磁通密度沿气隙空间分布的波形不是理想的正弦波；二是由于电枢铁芯和转子铁芯有齿、槽造成气隙磁阻不均匀引起的。

发电机电动势存在高次谐波，会使电动势波形变坏，产生许多不利的影响。如发电机的附加损耗增加，效率下降，温升升高；还可能引起输电线路谐振而产生过电压；对邻近输电线的通信线路产生干扰；使异步电动机的运行性能变坏。因此必须尽可能地削弱电动势中的高次谐波。

下面介绍削弱气隙磁通密度非正弦分布引起的电动势高次谐波方法。

（1）改善磁场分布接近正弦。改善磁场分布的目的是使磁密的分布比较接近正弦。凸极机可采用合适的磁极形状，对隐极机可改变励磁绕组分布范围来实现。

（2）采用适当的三相连接方式。在三相绕组中，各相的三次谐波电动势大小相等、相位也相同，并且三的奇数倍次谐波电动势（如九次，十五次等）也有此特点。当三相绕组接成Y连接时，线电动势为两相的相电动势之差，故三次谐波电动势为零。电机绕组多采用Y形连接。

当三相绕组接成△时，△回路中产生三次谐波环流。三次谐波电动势正好等于三次谐波电流所引起的阻抗压降，所以在线电动势中也不会出现三次谐波。但作△连接时会在绕组中产生附加的三次谐波环流，使损耗增加、效率降低、温升变高，故发电机绕组很少采用△形连接。

（3）采用短距绕组。选择适当的短距绕组，可使高次谐波的短距绕组系数远比基波的小，故能在基波电动势降低不多的情况下大幅度削弱高次谐波。

一般说，如短距，可以消去v次谐波，例如短距，可消去五次谐波。

在选择节距时，主要考虑削弱五次和七次谐波，通常取左右，这时五次和七次谐波电动势大约只有整距时的1/4。至于更高次的谐波由于幅值很小，影响不大，可以不必考虑。

（4）采用分布绕组。采用分布绕组同样可以起到削弱高次谐波的作用。当q增加时，基波分布系数减小的不多，但谐波分布系数却显著下降，从而削弱高次谐波电动势。(www.xing528.com)

随着q的增加，电机的槽数也增加，使电机的成本提高。事实上，当q＞6时高次谐波分布系数下降已不明显，因此一般交流电机的每极每相槽数q在2～6之间，小型异步电动机的q在2～4之间。

小　结

相电动势的公式为Ep1=4.44Nkw1fΦ1。此式说明，相电动势的大小与每极磁通、转子转速、相绕组的串联匝数和绕组系数有关。

习　题

（1）试述短距系数ky1和分布系数kq1的物理意义。

（2）比较交流电机的相电动势公式和变压器相电动势公式的异同。

（3）非正弦磁场所引起的谐波电动势有什么削弱方法？

（4）为什么同步发电机电枢绕组一般不接成三角形接线，而变压器总希望有一侧接成三角形接线？

（5）一台2极，Z=24的三相交流电机，采用双层叠绕组，并联支路数a=1，y=，每个线圈匝数Nc=30，每极气隙磁通Φ1=6.5×10-3Wb，试求每相绕组的感应电动势？

（6）为什么同步发电机的三相绕组一般都接成Y形？