第四章 交流绕组及其电动势和磁动势.ppt

第四章交流绕组 4 1交流绕组的构成原则和分类 4 2三相双层绕组 4 3正弦磁场下交流绕组的感应电动势 4 4通有正弦电流时单相绕组的磁动势 4 5通有三相电流时三相绕组的磁动势 本章主要内容 1 交流绕组的连接规律 2 正弦磁场下交流绕组的感应电动势 3 通有正弦电流时单相绕组的磁动势 4 通有对称三相电流时的磁动势 4 1交流绕组的构成原则和分类 一 构成原则 1 合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正 2 对三相绕组 各相的电动势和磁动势要对称 弦形 幅值要大 电阻 电抗要平衡 4 绝缘要可靠 机械强度 散热条件要好 制造要方便 3 绕组的铜耗要小 用铜量要省 二 分类 按相数 单相和多相绕组 按槽内层数 单层和双层 按每极下每相槽数 整数槽和分数槽 按绕法 叠绕组和波绕组 的三相交流电机 其定子绕组大多采用 1 可以选择最有利的节距 并同时采用分布绕组 3 端部形状排列整齐 有利于散热和增强机械 2 所有线圈具有相同的尺寸 便于制造 主要优点 特点 绕组的线圈数等于槽数 4 2三相双层绕组 双层绕组 双层绕组和单层绕组的比较 交流 绕组的模型 以改善电动势和磁动势的波形 强度 一 槽电动势星形图和相带划分 体 槽号 是如何分配的 现以一台相数 极数 槽数的定子来说明槽内导体的感应电动势和属于各相的导 1 概念 定子每极每相槽数 式中 Q 定子槽数 p 极对数 m 相数 相邻两槽间电角度 此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差 2 槽电动势的星形图 如图4 1表示36槽内导体感应电动势的相量图 亦称为槽电动势星形图 以A相位例 由于 故A相共有12个槽 相带 每极下每相所占的区域 A相带 1 2 3线圈组 与19 20 21 X相带 10 11 12 与28 29 30 将四个线圈组按照一定的规律连接 即可得到A相绕组 同理 B相距离A相电角度处 C相距离A相 电角度处 可按 图4 1 所划分的相带连成B C 相带绕组 每个相带各占电角度 各个相带的槽号分布 表4 1 两相绕组 由此可得到一个三相对称绕组 二 叠绕组 叠绕组 绕组嵌线时 相邻的两个串联线圈中 串联时应将极相组A和极相组X反向串联 即首 首 为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵消 极相组A的电动势 电流方向与极相组X的电动势 图4 3 后一个线圈紧 叠 在前一个线圈上 图4 2 电流方向相反 相连把尾端引出 或尾 尾相连把首端引出 优点 短距时端部可以节约部分用铜量缺点 最后几个线圈嵌线困难 极间导线较长 极数多时费铜 4 3正弦磁场下交流绕组的感应电动势 一 导体的感应电动势 1 电动势的波形 2 正弦电动势的频率 感应电动势的频率 同步转速 GB 3 导体电动势的有效值 二 整距线圈的电动势 整距线圈有 用相量表示时 和 方向恰好相反 匝电势 单匝线圈电动势的有效值 线圈有匝 则线圈电动势为 三 短距线圈的电动势 节距因数 短距线圈的节距 用电角度表示时 节距为 单匝线圈的电动势为 据相量图中的几何关系 得单匝线圈电动势的 两电动势在时间相位上相差 为线圈的基波节距因数 表示线圈短距时感应电动势比整距时应打的折扣 有效值为 短距对基波电动势的大小有一定影响 但可以有效抑制主极磁场的谐波电动势 四 分布绕组的电动势 分布因数和绕组因数 个线圈的合成电动势为 式中 外接圆的半径 把代入上式 得 图4 5 式中 个线圈电动势的代数和 绕组的基波分布因数 的意义 由于绕组分布在不同的槽内 使得 个分布线圈的合成电动势小于个集中线圈的 合成电动势 由此所引起的折扣 一个极相组的电动势为 式中 个线圈的总匝数 绕组的基波绕组因数 的意义 既考虑绕组短距 又考虑绕组分布时 整个绕组的合成电动势所须的总折扣 五 相电动势和线电动势 设一相绕组的总串联匝数为 则一相的电动势应为 例题 三相同步发电机 2p 4 n 1500rpm 定子槽数Q 36 绕组为双层 星形联接 节距y1 0 8T 每相总串联匝数N 20 磁通 1Wb 求 1 f 2 基波电动势的节距因数和分布因数 3 基波相电动势和线电动势 4 4通有正弦电流时单相绕组的磁动势 1整距线圈的磁动势 一个极下的磁动势为 整距线圈磁动势 奇次空间谐波 基波 2分布绕组的磁动势 单层整距分布绕组基波合成磁动势为 双层整距分布绕组基波合成磁动势为 则单相绕组的基波磁动势为 式中 单相绕组基波磁动势的幅值 3单相绕组的磁动势 一极相组的磁动势为 单相绕组的基波磁动势在空间随角按余弦规律 这种从空间上看轴线为固定不动 从时间上看其瞬时值不断随电流的交变而在正负幅值之间脉振的磁动势 磁场 称为脉振磁动势 磁场 单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势 其脉振频率取决于电流的频率 分布 在时间上随按余弦规律脉振 图4 6 4 5通有三相电流时三相绕组的磁动势 三相绕组基波合成磁动势为 式中 三相绕组基波磁动势的幅值 性质 是一个沿着气隙圆周连续推移的旋转磁动势波 a 转速 即 b 幅值位置 当某相电流达到交流的最大值时 基波 c 方向 取决于交流电流的相序 的轴线重合 合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组 图4 1三相双层绕组的槽电动势星形图 相带 槽号 极对 A B C X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 第一对极下 1槽 18槽 第二对极下 19槽 36槽 表4 1各个相带的槽号分布 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 1 2 3 10 11 12 19 20 21 28 29 30 图4 2三相双层叠绕组的A绕组的展开图 1 2 3 10 11 12