第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势.ppt

第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势 第十章交流电机的绕组和电动势 交流电机的基本工作原理 交流绕组的构成 绕组绕组感应电势的分析 对交流绕组及其感应电势的要求 分析推导过程 交流电机 同步电机 同步发电机 同步电动机 异步发电机 异步电动机 异步电机 同步电机 异步电机 交流电机的分类 同步电机 多用作发电机使用 在不调速情况 也用作电动机 可改变电网功率因数 通过调节励磁电流 基本结构 定子 定子铁心 定子绕组 电枢绕组 转子 转子铁心 主磁极 转子绕组 励磁绕组 异步电机 主要用作电动机 只有特殊场合才用作发电机 两种类型的交流电机在涉及的基本电磁理论 基本结构原理方面具有下面三个共同部分 交流绕组的基本结构 交流绕组中感应的电动势 交流绕组产生的磁动势 10 1交流电机的基本工作原理 对绕组的基本要求 一 交流电机的基本工作原理 1 同步电机的基本工作原理 当转动手柄使外磁铁转动时 转子磁极就会随之转动 重物就会上升 如果重物重量不大 转子磁极转动的角速度总是等于外部磁铁的角速度 思考 实际的同步电机如何产生旋转性质磁场的 以发电机为例 机械能电能 感应电动势的产生 1 给励磁绕组通入直流电流 电机里就产生了磁场 由原动机拖动主磁极以恒速 逆时针旋转 磁场与定子上的导体之间就有了相对运动 定子导体相对主磁极顺时针旋转切割 于是 在定子绕组里便感应出交流电势 一根导体感应电势公式其中 导体所在处的磁通密度 导体的轴向长度 磁场切割导体的线速度 感应电动势的产生 2 电机的磁极对数 极对数 感应电势的频率及电机转速的关系一对磁极电机 两对磁极电机 对磁极电机 转子转速单位为 链接一对极电机感应电势频率动画 链接两对极电机感应电势频率动画 外部磁场旋转 转子也旋转 重物上升 但是转子转速小于磁铁转速 2 异步电机的基本工作原理 定子 定子铁心 定子绕组 与同步电机相同 转子 转子铁心 鼠笼绕组 1 感应电动势的频率为 2 三相绕组感应的电动势应是对称的 相位上依次相差时间角 3 三相绕组感应的电动势波形应尽量接近正弦波形 二 对交流绕组及其感应电动势的要求 1 对交流绕组感应电动势的要求 2 对三相交流绕组的要求 1 绕组导体数一定情况的下 能产生较大的基波电动势 允许流过较大的电流 以便产生较大的磁场 2 电机转子转速应为同步速 这样转子磁切割交流绕组 交流绕组感应电动势的频为 3 三相绕组在电机定子内圆应该对称分布的 4 交流绕组在联结时应采用一定的方式保证感应电动势波形应尽量接近正弦波形 10 2三相绕组的构成及其感应电势 如右图 当转子的励磁绕组通入励磁电流产生的在定子内圆表面磁场分布情况 磁力线表示 下图是定子内圆磁密的分布波形 一 转子产生的气隙主极磁场 磁密 的分布及波形 凸极同步电机转子产生的磁场分布示意 隐极同步电机转子产生的磁场分布示意 电机气隙磁密波及其分解 二 名词解释 1 空间电角度 把一对主磁极表面占的空间距离用空间电角度表示 定义为360 空间电角度 两极电机电角度 四极电机电角度 极距 定子内表面用长度表示的每极所占空间距离 可以用所跨槽数表示 也可以用所占空间电角度表示 线圈节距 一个线圈的两个线圈边沿定子内表面跨过的距离 槽间角 一个定子槽在定子内圆表面所占的空间电角度 三 导体 单匝和多匝线圈 整矩和短距 及其感应电动势 1 单根导体感应电动势分析 基波磁场感应的电势 基波磁场感应的电势有效值 1 单根导体感应电动势分析 3次谐波磁场感应的电势有效值 3次谐波磁场感应的电势 次谐波磁场感应的电势有效值 思考 红色导体感应的电动势和黄色导体感应电动势有何区别 2 单匝线圈和多匝感应电动势分析 如果黄色和红色导体串联构成一个单匝线圈其基波电势 如果是一个匝数为线圈其基波电势 其次谐波电势 3 整矩 短距线圈感应电动势分析 整矩线圈 短矩线圈 短距线圈的感应电动势计算 基波电动势 短距线圈谐波电动势有效值 短距线圈基波电动势有效值 次谐波短距系数 短距系数的物理意义 采用短距线圈要比相同匝数的整矩线圈感应电势要小 其减小的倍数即为短距系数 线圈组 由依次相邻一个槽的个结构相同的线圈串联构成的一组线圈组 称为线圈组 四 名词解释 2 每极每相槽数 每个主磁极下一相所占的槽数 当 集中绕组 分布绕组 分数槽绕组 分布绕组实例 五 分布绕组基波与谐波电势分析 线圈组感应电动势的计算 图示 三个整距线圈组成的线圈组基波电动势相量为 分布系数的物理意义 采用分布放置的绕组要比相同匝数下集中放置的绕组产生的感应电势要小 其减小的倍数即为分布系数 次谐波分布系数 基波分布系数 线圈组的谐波电动势 单层集中整距绕组实例 两极 六 三相交流绕组联结实例 1 单层集中整距绕组实例 四极 2 双层分布短距绕组实例 两极 3 双层分布短距绕组联结实例 两极 4 三相双层分布短距绕组的安排 四极 七 一相绕组的电动势 一相绕组的电动势 等于 一条支路中线圈组的数目乘以每个线圈组的电动势 对于单层绕组 一相有p个线圈组 它们可以串 并 混三种连接方法 1 全并联 有p条并联支路 a p 每条支路只有一个线圈 2 全串联 a 1 每条支路有p个线圈串联 3 混联 每条支路有个线圈串联 对于双层绕组 一相有2p个线圈组 它们也可以串 并 混三种连接方法 1 全并联 有2p条并联支路 a 2p 每条支路只有一个线圈 2 全串联 a 1 每条支路有2p个线圈串联 3 混联 每条支路有个线圈串联 每相串联匝数 电机极对数 每极每相槽数 每相绕组并联支路数 一相绕组基波 谐波电势有效值 基波绕组系数 谐波绕组系数 八 例题由一三相交