电机学：第4章 交流绕组及其电动势和磁动势

1、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,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

2、分数槽,按绕法：叠绕组和波绕组,4)、绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好,3)、绕组的铜耗要小，用铜量要省,制造要方便,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,

3、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41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41)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

4、、叠绕组,叠绕组：绕组嵌线时，相邻得两个串联线圈中,串联时应将极相组和极相组反向串联，即首首相,为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵消,极相组的电动势、电流方向与极相组的电动势,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,连把尾端引出，或尾尾相连把首端引出,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,3、导体电动势的有效值,将 代入上式得导体电动势 为,二、整距线圈的电动势,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 ，

5、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,图44,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,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45,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

6、、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,4.4 通有正弦电流时单相绕组的磁动势,一相绕组的磁动势为,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,单相绕组的基波磁动势在空间随角按余弦规律,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46,4.5 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

7、合,合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组,图41 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,1-2-3,10-11-12,19-20-21,28