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在交流电机的实际应用中,我们更希望电机的磁场为正弦波形,这对于电机性能的保证起到至关重要的作用,但由于电源及电机本体结构,以及生产制造工艺和质量控制等多方面的因素,总会出现非正弦分布引起的谐波,这对电机性能有不同程度的影响,如何去规避该类问题,如何在电机的设计阶段去采取措施,是非常关键和必要的。

从理论计算和实践试验对比分析,越高次的谐波幅值越低,对电机的性能影响较小,而越低次的谐波对电机性能影响越明显,因而,问题的关键就在于解决3次、5次、7次和9次谐波问题,在电机绕组的设计过程中,其目标问题也就是针对这类谐波因素的规避。

从理论的计算还可以得出一个结论,对于三相对称的电机绕组,无论是三角形接法还是星形接法,其线电压中均不存在3次以及3次倍谐波影响,即3次和9次谐波问题可以不去考虑,重点在于5次和7次谐波问题的解决。

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为了方便描述,我们引入概念性的术语和代号内容。线圈节距代号y1和电机极距代号τ,以及定子槽数Z和电机极对数p,如果按照槽数计算极距,τ=Z/2p(槽);我们由此引入电机绕组的相关分类原则:

当y1=τ时,电机绕组为整距绕组;

当y1>τ时,电机绕组为长距绕组;

当y1<τ时,电机绕组为短距绕组。

为了节省电磁线,并对电机性能进行改善,短距绕组方案更受欢迎。通过短距离绕组削弱5次和7次谐波效果特别明显。如果采用y1=4/5τ短距绕组可以完全消除5次谐波,如果采用将线圈节距缩小至电机极距的6/7(y1=6/7τ),可以彻底消除7次谐波的影响。但为了同时削弱5次和7次谐波,一般采用折中的兼顾方案,即将线圈节距缩小至电机极距的5/6(y1=5/6τ)方案,尽管5次和7次谐波均未完全消除,但两者的不良影响已经很弱,对电机性能不会有太大的影响。