电机学 第4章ppt课件

34138 04A 主编 BJ10 TIF 第4章 4 1交流绕组的构成原则和分类4 2三相双层绕组4 3三相单层绕组4 4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势4 5感应电动势中的高次谐波4 6通有正弦电流时单相绕组的磁动势4 7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势4 8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应的电抗4 9交流电机的电磁转矩 4 1交流绕组的构成原则和分类 1 合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦形 幅值要大 2 对三相绕组 各相的电动势和磁动势要对称 电阻 电抗要平衡 3 绕组的铜耗要小 用铜量要省 4 绝缘要可靠 机械强度 散热条件要好 制造要方便 4 2三相双层绕组 有效部分和端部双层绕组的主要优点为 1 可以选择最有利的节距 并同时采用分布绕组 来改善电动势和磁动势的波形 2 所有线圈具有同样的尺寸 便于制造 3 端部形状排列整齐 有利于散热和增加机械强度 1 槽电动势星形图和相带划分2 叠绕组3 波绕组 4 2三相双层绕组 图4 1双层绕组a 双层绕组在槽内的布置b 有效部分和端部 图4 2三相双层绕组的槽电动势星形图 Q 36 2p 4 表4 1各个相带的槽号分配 60 相带 1 槽电动势星形图和相带划分 图4 3叠绕和波绕线圈示意图a 叠绕线圈b 波绕线圈 2 叠绕组 图4 4三相双层叠绕组中A相绕组的展开图 Q 36 2p 4 2 叠绕组 t2 tif t3 tif 3 波绕组 图4 5波绕线圈的节距 3 波绕组 3 波绕组 t1 tif 3 波绕组 图4 6三相双层波绕组中A相绕组的展开图 Q 36 2p 4 4 3三相单层绕组 1 同心式绕组2 链式绕组3 交叉式绕组 1 同心式绕组 表格 图4 7单层同心式绕组中A相的展开图 2p 2 Q 24 2 链式绕组 表格 图4 8单层链式绕组中A相的展开图 Q 36 2p 6 3 交叉式绕组 表格 图4 9单层交叉式绕组的A相展开图 Q 36 2p 4 4 4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势 1 导体的感应电动势2 整距线圈的电动势3 短距线圈的电动势 节距因数4 分布绕组的电动势 分布因数和绕组因数5 相电动势和线电动势 1 导体的感应电动势 图4 10气隙磁场正弦分布时导体内的感应电动势a 两极交流发电机b 主极磁场在空间的分布c 导体中感应电动势的波形 2 整距线圈的电动势 图4 11匝电动势a 整距和短距线圈b 展开图c 整距和短距线圈的电动势相量图 3 短距线圈的电动势 节距因数 4 分布绕组的电动势 分布因数和绕组因数 图4 12三相四极36槽交流定子绕组的电动势 黑色导体为A相 a 36个槽的相带划分b A相合成电动势的相量图 图4 13极相组的合成电动势 q 3时 4 分布绕组的电动势 分布因数和绕组因数 5 相电动势和线电动势 4 5感应电动势中的高次谐波 1 高次谐波电动势2 削弱谐波电动势的方法 1 高次谐波电动势 图4 14凸极同步电机的主极磁场 实线为实际分布 虚线为基波和3次 5次谐波 1 高次谐波电动势 图4 15定子开槽后单位面积下的气隙磁导 图4 16三角形联结时回路中的三次谐波环流 图4 17用短距的办法消除 次谐波 2 削弱谐波电动势的方法 表4 2三相60 相带整数槽绕组的分布因数 图4 18把斜槽中的导体看作无限多根短直导体的串联 图4 19斜槽因数 图4 20用斜槽来消除 次谐波电动势 4 6通有正弦电流时单相绕组的磁动势 1 整距线圈的磁动势2 分布绕组的磁动势3 单相绕组的磁动势 1 整距线圈的磁动势 图4 21一个整距线圈的磁动势 2p 2 a 整距线圈所产生的磁场b 整距线圈的磁动势沿气隙的分布图 图4 22两组整距载流线圈形成的四极磁场 4 a 磁场分布b 磁动势沿气隙的分布图 2 分布绕组的磁动势 图4 23整距分布绕组的磁动势 q 3 a 合成磁动势波b 基波合成磁动势c 用空间矢量来求基波合成磁动势 图4 24双层短距分布绕组的磁动势a 双层短距分布绕组在槽内的布置b 上层和下层导体产生的基波磁动势c 用空间矢量算出上 下层的基波合成磁动势 3 单相绕组的磁动势 图4 25不同瞬间单相绕组的基波磁动势 4 7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势 1 三相绕组的基波合成磁动势2 三相合成磁动势中的高次谐波3 三相合成磁动势的波形 图4 26三相交流电机的定子示意图 1 三相绕组的基波合成磁动势 解析法以定子内圆A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点 并以逆时针方向 即A相 B相 C相 绕组的方向 作为空间角度 s 以电角度计 的正方向 在某一瞬间t 距离A相绕组轴线 s处 各相的基波磁动势分别为 解析法以定子内圆A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点 并以逆时针方向 即A相 B相 C相 绕组的方向 作为空间角度 s 以电角度计 的正方向 在某一瞬间t 距离A相绕组轴线 s处 各相的基波磁动势分别为 图4 27t 0和 时三相基波合成磁动势的位置 图4 28旋转磁动势波 图4 29不同瞬间时的三相基波合成磁动势 左边为电流的时间相量图 右边为磁动势的空间矢量图 其中空间矢量用空心箭头的矢量来表示 a t 0时b t 60 时c t 120 时d t 180 时e t 240 时 图4 30三相绕组中通入负序电流时 形成反向推移的旋转磁动势波a 通入正序电流时b 通入负序电流时 图4 31不对称电流产生的椭圆形旋转磁动势 2 三相合成磁动势中的高次谐波 1 当 3k k 1 3 5 也即 3 9 15 2 当 6k 1 k 1 2 3 也即 7 13 19 时 3 当 6k 1 k 1 2 3 也即 5 11 17 时 3 三相合成磁动势的波形 直接作图法的作图步骤如下 1 画出一对极下三相的2mq个槽 并标明各槽的上 下层各属于哪一相带 即标明A X B Y C Z 2 确定时间为某一瞬间t1时 三相电流瞬时值iA iB和iC的大小和正 负 3 算出各个槽内槽电流is 包括上 下层 的瞬的值 正 负和大小 并标注在该槽的上方 4 任取一值作为磁动势曲线的起始值 从第一个槽开始 到最后一槽为止 从左到右 根据槽电流的正 负和大小 逐步画出绕组的阶梯形磁动势曲线 经过齿区时 磁动势不变 故曲线为水平 经过槽中心时 根据槽电流is的正 负和大小 使磁动势曲级上升或下降一级 级高 取决于槽电流的大小 如槽电流为0 则曲线保持水平 5 根据磁动势所产生的磁场 其N极下的磁通量应当等于S极下的磁通量这一原则 画一水平线作为横坐标 调整横坐标的高 低 直到坐标以上和以下两块磁动势曲线的面积相等 该横坐标即为磁动势曲线的基准线 图4 32在 和 处定子绕组的磁动势 与槽电流 的关系 图4 33q 2的三相单层绕组在三个不同瞬间的合成磁动势曲线a t 0时b t 30 时c t 60 时 4 8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应的电抗 1 三相交流绕组所产生的气隙磁场2 交流绕组的气隙电抗 1 三相交流绕组所产生的气隙磁场 图4 34转子开槽时的气隙磁场 2 交流绕组的气隙电抗 4 9交流电机的电磁转矩 1 电磁转矩不等于零的一个准则2 交流电机的电磁转矩公式3 电磁转矩公式的分析 产生恒定电磁转矩的条件 1 电磁转矩不等于零的一个准则 图4 35定 转子极数不等时 平均电磁转矩恒等于0 2 交流电机的电磁转矩公式 1 定子表面为光滑的圆柱形 转子既可以是隐极 也可以是凸极式 铁心的磁导率 Fe 2 定子的载流导体均匀地分布在定子表面 3 气隙合成磁场为正弦分布 定子的磁动势波也是正弦分布 两者的极数相等 4 每对极下定子载流导体的分布均为相同 即定子绕组为三相整数槽绕组 图4 36气隙基波合成磁场 与定子基波线负载 相作用产生电磁转矩 a 定子单位周向长度上的电磁转矩 和总电磁转矩 b 和c 线负载的基波与磁动势基波的关系 3 电磁转矩公式的分析 产生恒定电磁转矩的条件 1 对于气隙合成磁场和定子磁动势为正弦分布的三相交流电机 电磁转矩Te与气隙合成磁场的磁通量 定子基波磁动势的幅值F1以及转矩角 1的正弦成正比 2 从电磁转矩的角度来看 发