改善交流电机绕组电势波形的措施(交流电机励磁绕组中的电流)
小朋友G问女士电机有多复杂，怎么会“似曾相识”却总是让人摸不着头脑?类似问题的答案女士已经有很多人回答过了，但是非专业人士总是很多，不可能什么都说清楚。给出的信息大多是片面、零碎、不精确的专业知识。
戴女士提到这个永远不会有完美答案的话题，引出了讨论的话题：绕组及其潜力如何在交流电机内部发挥其神奇而奇妙的作用。
二类交流电机及其绕组功能
交流旋转电机主要分为两类：同步电机和异步电机.虽然两类电机的励磁方式和运行特性有很大的不同，但是电机内部的电磁现象和机电转换原理是一样的，存在很多共同的问题，比如交流电机的绕组、电势、磁势等。
交流电机绕组的作用是在旋转磁场中感应电势、流动电流并产生电磁转矩，从而达到机电能量转换的目的，所以说绕组是电机的核心部件。
交流电机的基本工作原理
同步电机内部发生的电磁现象
以发电机为例，如图1 (a)所示。定子上有AX、BY、CZ三相绕组，三相绕组在空间上相距120度，每相绕组匝数相同。转子的磁极(简称主极)装有励磁绕组，由DC励磁，其磁通从转子的N极出来，经过气隙、定子铁芯和气隙，进入转子的S极形成回路。
图1
当发电机被原动机拖动逆时针匀速旋转时，磁极的磁力线会切割定子绕组的导体。根据电磁感应定律，定子导体中会感应出交变电势。如果磁极场的气隙磁密按正弦规律沿圆周分布，导体电势也按正弦规律随时间变化，即
ec=BLV=BmLVsint=Ecmsint……(1)
其中，Ecm=BmLV为导体的最大电位，B为导体所处的磁密，Bm为正弦波的最大磁密，L为磁线切割中导体的长度，V为磁线切割中导体的速度，=2f，f为电位的频率。
这些相位在空间上相差120电角度。当如图1中的图A)所示向下转动时，磁力线将首先切割A相绕组，然后切割B相绕组，最后切割C相绕组。因此，定子三相电位大小相等，相位差为120。设相电位的最大值为Em，A相电位的初始相角为零，则三相电位的序时值为：
从图1 (a)、公式(1)和公式(2)可以看出，多相交流电势存在大小、频率、波形和对称性等问题，这是交流电机理论分析中经常遇到的问题，沈女士将在以后的推送文章中详细讨论。
潜在频率可以确定如下：
转子为一对极时，转子旋转一次，绕组中感应电势刚好交替一次(即一个周期);当电机有p极时，转子旋转一次，绕组中感应电势交替p次(即p个周期);如果转子每分钟转数为n，转子每秒转n/60转，那么感应电势每秒交替pn/60次，即电势的频率为
f= pn/60(赫) ……(3)
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式(3)表明：
感应电势频率f等于电机的极对数p与转子每秒钟转数n/60的乘积。我国规定工频50赫，故而电机极数和转速成反比关系。如汽轮发电机中，转速n=3000转/分，电机为一对极;n=1500转/分，电机为两对极。所以转速越低极对数越多，如当水轮发电机转速n=100转/分，则电机为30对极。
● 异步电机内部发生的电磁现象
异步机主要用作电动机，故这里以电动机为例说明。从结构上讲，异步电机和同步电机的定子是一样的，只有转子结构不同而已。图1中b)图为一鼠笼式异步电动机原理图。转子槽内有导体，导体两端用短路环连接起来，形成一个闭合的绕组。
图1
当定子绕组加上对称的三相交流电压后，定子三相绕组中便有对称的三相电流通过，它们联合产生一个定子旋转磁场(参见Ms.参先前推文《三相异步机旋转原理是这样的》)，在图1中b)图中用N、S极表示(注意异步机、同步机磁力线箭头方向，均为N极出发、回到S极，二者之所以不同，乃因磁极或励磁一个在转子上而另一个在定子上)。
设定子旋转磁场以转速n1(称为同步转速)沿反时针方向旋转，则它的磁力线将切割转子导体而感应电势。电势的方向可用右手定则确定，如图1中b)图所示。在该电势作用下，转子导体内便有电流通过，电流的有功分量与电势同相位。
于是，由电磁力定律可知，转子导体电流与旋转磁场相互作用使转子导体受到电磁力f，它的方向由左手定则确定，如图1中b) 图所示。在该电磁力作用下，电动机转子就转动起来，其转向与旋转磁场的方向相同。这时，如果转子轴上加上机械负载，电动机就拖动机械负载旋转，输出机械功率，即电动机把电能转换成机械能。
异步和同步之说
从式(3)可以看出，同步电机转速n和电网频率f之间有严格不变的关系，即当频率f一定时，电机的转速n= 60f/p为一恒值。
而异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的转速，即同步转速;因为如果达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应电势和电流，也就不能产生推动转子旋转的电磁力。
因此，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。
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