本帖最后由 forlink 于 2010-1-7 21:55 编辑
什么是齿谐波？(3) 例如选定磁势的工作主波极对数为p，则其余“槽谐波”的极对数为：kZ±p，如果以相对于主波的倍数（即谐波次数）来表示，也就是kZ／p±1次，或者用q表示成2kmq±1
次，这一计算公式显然与《电机学》教科书中的相同，不过对于“槽谐波”的阶数我认为还可再商榷。在《电机学》中以k的取值来决定“槽谐波”的阶数，似乎是不够严谨的。因为当极槽数接近时Z－p与p相邻，而与Z＋p相差很远，拿9槽8极的谐波频谱来说最能说明问题：8极和10极谐波靠近，且幅度较高，相隔较小的几个谐波（14极、16极、20极、22极）后，又出现一对高幅值的谐波（26极、28极），显然此时把10极和26极硬拉在一起，称为一阶“齿谐波”似乎是挺别扭的！当然如果p<<Z，则kZ±p是邻居，原来的阶数说法还算可以接受。另外，容易发现，如果用Z槽来配槽谐波的极数，最多只有一个会是整数槽，其余全部是分数槽，当然也可能全部都是分数槽电机。 至此，槽谐波基本上可以说比较清楚了，相信大家对于谐波短距系数、分布系数为什么会完全一样一定也有了特别深刻的理解，说实话，根本用不着记忆《电机学》教科书中那些绕组系数的计算公式，更不用什么曲折又复杂的推导和证明过程。如果有这么一道考试题目，相信大家肯定不用翻任何书做任何预备和复习，每个人都可以随时随地白手起家信手就证明出来了！不过，上述说明中只是谈及槽谐波的极对数计算，并未提到槽谐波的旋转方向等问题，对此大家可以自己补充和考虑。另外，对于电势齿谐波如何产生，也还要进一步分析。 设想发电机中有一个槽谐波极数的磁极在旋转，显然不管电机有没有铁心齿，线圈中均会感应出电动势，而且该电动势会被很少削弱。仍假设p为主波极对数，且除主波外还有其他槽谐波极对数的磁密波随转子一起运转，则可以想见，线圈中会感应出主波电动势和该“槽谐波”的电动势，且它们的绕组系数相同。因为转速一样，极数不同，槽谐波磁极感应出的电动势频率与主波不同，并叠加在主波电动势上。那么这是不是电势齿谐波呢？可以告诉大家，这样产生的谐波电动势并不是齿谐波，或者严格来说仅是电势齿谐波的很少一部分！否则磁性槽楔削弱齿谐波就不好解释了。 电势齿谐波的主要来源在于槽谐波磁势与磁导齿谐波调制后产生的磁密波。讨论到现在，大家一定不要忘记，磁势并不是电机中直接工作的物理量，磁势波形再好如果磁密波形不好是白搭，同样磁势幅值再大如果磁密幅值不大也是没有用的，因此磁密才是最终的根本物理量。磁密是由磁势和磁导两者决定的，就像电流是由电压与电阻决定一样。 假设发电机磁极磁密中含有槽谐波极对数的磁密波，也就可以认为含有槽谐波的磁势，该磁势与磁导齿谐波作用，产生最终气隙的磁密波。以极数最少的两个槽谐波分析，同时考虑时间的变化，将槽谐波表示成包含时间和空间变量的波函数，则气隙谐波磁密可以表示如下：
上面公式中K为总的系数，可见谐波磁密是一个调制波，根据调制的频谱搬移原理（其实就是高中三角函数中的积化和差公式），可见会产生2Z±p和p对极的磁密波，其中p正好为主波极对数（称为附加基波，或者附加主波），而2Z±p仍是槽谐波极对数。同理其他高阶槽谐波磁势与磁导齿谐波调制产生的结果仍是槽谐波极对数的磁密波。 可以证明，附加基波的转速大大高于转子本身的转速（即电机的同步转速），达到了同步转速的1±Z／p倍。因此虽然附加基波磁密的幅值较小也会产生可观的感应电势，这就是电势齿谐波产生的最主要根源！ 由此可见，齿谐波电势的产生离不开两个条件，其一是槽谐波磁势，另外一个是磁导齿谐波。因此减弱齿谐波的方法就可以从中入手，闭口槽、磁性槽楔的方法是着手于磁导的平滑化，那么分数槽又如何减弱齿谐波呢？实际上这是由发电机转子磁极形状决定的，磁极形状肯定左右对称，因此磁极磁密只含有主波及其奇数倍的高次谐波，这些高次谐波的次数如果要等于2kmq±1，则k的取值必须为q的分母的整数倍，在整数槽时q的分母为1，则k＝1就能满足条件，而在分数槽时，则k的数值可能较大，特别是q的分母较大时更是如此，而k取较大数值，意味着槽谐波的阶数较高而幅值较小，这就是分数槽削弱齿谐波电势的根本原因。 另外一个既可以削弱齿谐波又可以削弱槽谐波的方法就是斜槽技术，从定性的角度来思考，斜槽就相当于增加了槽数Z，因此可以使得槽谐波的极对数大大增加，相应磁势波的幅值大大减小，当然就可以削弱谐波了。 | 
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发表于 2010-1-6 14:48
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