电机学 第四章 交流电机理论的共同问题 1

1、第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 同步电机同步电机 感应电机感应电机 交流电机交流电机 本章关键：如何构建能产生旋转磁场的交流绕组本章关键：如何构建能产生旋转磁场的交流绕组 4.0 交流绕组交流绕组 21 nn 21 nn 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 绕组就是一定规律排列和绕组就是一定规律排列和连接的线圈的总称连接的线圈的总称。 线圈是构成线圈是构成交流交流绕组的绕组的基本单元基本单元。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 与线圈相关的概念与线圈相关的概念 有效

2、边有效边 端部端部 有效边有效边 端部端部 过线过线 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 4.1 交流绕组的构成原则和分类交流绕组的构成原则和分类 一、构成原则一、构成原则 合成电动势和合成磁动势合成电动势和合成磁动势接近正弦波接近正弦波，幅值大幅值大。 三相对称绕组三相对称绕组，电动势和磁动势三相对称，电阻、，电动势和磁动势三相对称，电阻、 电抗平衡。电抗平衡。 用铜量少用铜量少，铜损小。，铜损小。 绝缘可靠绝缘可靠、机械强度、散热条件好，制造方便。、机械强度、散热条件好，制造方便。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 二、分类二、分类 1.槽内绕

3、组层数（槽内绕组层数（线圈边数线圈边数） 单层绕组单层绕组 双层绕组双层绕组 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 2.相数相数 单相绕组单相绕组 多相绕组多相绕组 3.绕法绕法 叠绕组叠绕组 波绕组波绕组 4.每极每相槽数每极每相槽数 整数槽绕组整数槽绕组 分数槽绕组分数槽绕组 1m 532 、m 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 三、基本概念三、基本概念 极矩极矩 定义定义：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围。 线圈节矩线圈节矩 y1 定义：线圈的两个有效边在电枢表面上所跨的距离。定义：线圈的两个有效边在电枢表面上

4、所跨的距离。 整矩整矩 短距短距 长矩长矩 1 y 1 y 1 y P Q P D 22 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 每极每相槽数每极每相槽数 q 每相绕组在每个极下占有相等的槽数。每相绕组在每个极下占有相等的槽数。 电角度电角度 机械角度机械角度 机械角度是空间几何角度，机械角度是空间几何角度， 电机圆周所对应的角度定义电机圆周所对应的角度定义 为为360机械角度。机械角度。 Pm Q q 2 电角度电角度 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 电角度：电角度：计量计量 电磁关系的角电磁关系的角 度度。 0 N N N S SS e e 0

5、t t 360 720360 电角度电角度=机械角度机械角度电机极对数（电机极对数（p） 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 相邻两槽间隔的机械角度相邻两槽间隔的机械角度 相邻两槽间隔的电角度相邻两槽间隔的电角度 槽距角槽距角（电角度）（电角度） 定义定义：相邻两槽之间的距离，用电角度表示。相邻两槽之间的距离，用电角度表示。 并联支路数并联支路数 a 同直流电机类似。同直流电机类似。 Q P 360 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 槽数槽数Q=24 极数极数2P=4 相数相数m=3 例：例： 三相四极三相四极24槽电机绕组。槽电机绕组。 2 34

6、 24 2 Pm Q q 30 24 360 2 360 Q P 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 4.2 三相双层绕组三相双层绕组 1 y 每个槽内有两个线圈边。每个槽内有两个线圈边。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 特点：特点：线圈数线圈数S= =槽数槽数Q 优点：优点： 可选择最有利的可选择最有利的节矩节矩，同时采用，同时采用分布绕组分布绕组，改善电，改善电 动势和磁动势的波形。动势和磁动势的波形。 所有线圈所有线圈尺寸相同尺寸相同，便于制造。，便于制造。 端部整齐端部整齐，有利于散热和增强机械强度。，有利于散热和增强机械强度。 第第4章

7、章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 一、槽电动势星形图和相带划分一、槽电动势星形图和相带划分 1.槽内导体的感应电动势槽内导体的感应电动势 以一台三相四极以一台三相四极36 槽的定子来说明槽内槽的定子来说明槽内 导体的感应电动势。导体的感应电动势。 1 2 3 4 B 相数相数m=3 极数极数2P=4 槽数槽数Q=36 20 36 360 2 360 Q P 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 0 B 气隙中基波磁场在绕组中感应基波电动势。气隙中基波磁场在绕组中感应基波电动势。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 0 Bg 0 Bg 4

8、8 48 t=t0 t=t1 基波电动势按正基波电动势按正 弦规律变化弦规律变化, ,故故 可用相量来表示可用相量来表示 和计算。和计算。 槽距角也是相邻槽距角也是相邻 槽中导体感应电槽中导体感应电 动势的相位差。动势的相位差。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 2.槽电动势星形图槽电动势星形图-分析工具分析工具 1 18 17 16 1514 13 12 11 10 9 8 7 65 4 3 2 (19) (20) (21) 把各槽内把各槽内 导体按正导体按正 弦规律变弦规律变 化的电化的电动动 势分别用势分别用 相量相量表示，表示， 构成一构成一个个 辐射星形辐射星

9、形 图图。 特点：分层，整数槽绕组的层数等于绕组极对数。特点：分层，整数槽绕组的层数等于绕组极对数。 相距相距360度电度电 角度，导体电角度，导体电 动动势时间上同势时间上同 相位相位。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 3.相带划分（分相）相带划分（分相） 分相原则：分相原则： 合成电动势最大合成电动势最大。 三相电动势对称三相电动势对称。 概念概念相带相带 定义定义：通常将每极下每相所占的区域称为相带。通常将每极下每相所占的区域称为相带。 概念概念极相组极相组 定义定义：一个磁极下属于同一相的一个磁极下属于同一相的q个线圈按照一定方个线圈按照一定方 式式串联串联成

10、一组，这一组线圈就称为极相组（又称为线成一组，这一组线圈就称为极相组（又称为线 圈组）。圈组）。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 1 18 17 16 1514 13 12 11 10 9 8 7 65 4 3 2 (19) (20) (21) 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 相带相带极性极性 第第1对极对极第第2对极对极 槽号槽号槽号槽号 AN123192021 XS101112282930 BN789252627 YS161718343536 CN131415313233 ZS456222324 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机

11、理论的共同问题 绕组的每个相带各占绕组的每个相带各占60电角度，称为电角度，称为60相带绕组相带绕组。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 二、叠绕组二、叠绕组 定义：定义：绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中后一个线后一个线 圈紧叠在前一个线圈上圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组就称为叠绕组。，这种绕组就称为叠绕组。 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 1.绕组展开图绕组展开图 例：例： 三相四极三相四极36槽槽电机的双层叠绕组展开图，电机的双层叠绕组展开图，线圈节线

12、圈节 矩矩y1=8。 画槽、编号画槽、编号 画磁极画磁极 根据分配的槽号和绕组节矩安放线圈根据分配的槽号和绕组节矩安放线圈 每极下属于同一相的线圈首尾相连，形成极相组每极下属于同一相的线圈首尾相连，形成极相组 一对磁极下的极相组一对磁极下的极相组A和极相组和极相组X反向串联，即反向串联，即首首- - 首相连把尾端引出首相连把尾端引出，或，或尾尾- -尾相连把首端引出尾相连把首端引出 不同对磁极下的线圈回路可以并联，也可以串联不同对磁极下的线圈回路可以并联，也可以串联 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 2.绕组连接

13、图绕组连接图 一对极下：一对极下： 1A23101112 A1X1 串联串联 1 A 23 101112 A1 X1 并联并联 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 a=1 a=2 一相绕组：一相绕组： 第第4章章 交流电机理论的共同问题交流电机理论的共同问题 三、波绕组三、波绕组 特点：特点： 两个相连接的单匝线圈成波浪形前进。两个相连接的单匝线圈成波浪形前进。 连接规律：连接规律： 把所有把所有同一极性下属于同一相同一极性下属于同一相的线圈的线圈按波浪形依次串按波浪形依次串 联联起来，组成一组；再把所有另一极性下属于同一相起来，组成一组；再把所有另一极性下属于同一相 的线圈波浪形依次串联起来，组成另