第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁动势

1、电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-291主要内容 1、了解交流绕组的一般连接方法和基本概念； 2、了解绕组感应电动势的推导过程，掌握电动势的结论； 3、了解三相绕组磁动势的推导过程，掌握三相绕组磁动势的结论； 4、了解感应电动势和磁动势中的谐波电动势及其削弱方法。 电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2926.1 6.1 交流电机电枢绕组的电动交流电机电枢绕组的电动势势 6.1.1 导体电动势a)a)二极交流发电机二极交流发电机b)b)主极磁场在空间的分布主极磁场在空间的分布 c)c)导体中感应电动势的波形导体中感应电动势的波形 气隙磁场正弦分布时导体内的感应电动势气隙磁场正

2、弦分布时导体内的感应电动势NSe1bB1ttvn0e1Na01800360ggbne1定子gtEtEtlvBlvbemsin2sinsin则：00a时tasinBb电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-293若电机为P对极，则转子每旋转一周，导体中感应电势将交变P次，此时电动势频率为：则电角速度为：2ffnpvtt260260pnf ttBxdxBBav02sin1tlBav正弦波磁通密度的平均值为：电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-294所以导体基波电动势的最大值为：ffEEm22.22121flfBflBlvBEavmtt)2()2(2导体基波电动势的有效值为：P171例6

3、-1电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-295则整距线匝的电势为t1y6.1.2 整距线匝电动势 fEEEET44. 42111电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-296若线圈有Ny匝，则: yyfNE44.4 y11的绕组称为分布绕组。q为整数称为整数槽绕组；q为分数称为分数槽绕组。一般普遍采用整数槽分布绕组。5、极距：极距指电机一个主磁极在电枢表面所占的长度。或者是相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离称为极距。其表示方法很多，一是用定子的内圆或转子的外圆的弧长。二是用每极所对应的槽数。电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2912长距短距整距ttt1y7、节距：线圈两

4、边所跨定子圆周上的距离，用y1表示，y1应接近极距 8、相带：每极面下每相绕组占有的范围称为相带，一般用电角度表示。 方法一：在每个极面下均匀分成三个相等范围，每个相带占有60度电角度。 方法二：把每对极面所占范围均匀分为三等份，每个相带占有120度电角度。 一般采用60度相带绕组。电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-29136.2.1 三相单层绕组三相单层绕组 1、定义:定子或转子每槽中只有一个线圈边的三相交流绕组称为三相单层绕组。 2、特点：结构和嵌线简单，适用于10KW以下的小型交流电机电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2914取各个线圈都是整矩，y1=6,A相共有4个

5、线圈，分别是1-7，2-8，13-19，14-20，4个线圈全部串联形成绕组。126.2.2 6.2.2 三相双层绕组三相双层绕组 指电机每一槽分为上下两层，线圈的一个边嵌在某槽的上层，另一边安放在相隔一定槽数的另一槽的下层的一种绕组结构。双层绕组的线圈数和槽数正好相等。根据双层绕组线圈形状和连接规律，三相双层绕组分为叠绕组和波绕组。电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-29156.2.3 6.2.3 绕组的谐波电动势绕组的谐波电动势 绕组采用短距、分布连接法，基波电动势削弱得很少，谐波电动势被削弱得很多。 无论何种接法，三相线电动势中不会有三次谐波及三的倍数次谐波电动势。电机与拖动基础

6、电机与拖动基础2021-10-29166.3 6.3 交流电机电枢单相交流电机电枢单相绕组产生的磁通势绕组产生的磁通势6.3.1 6.3.1 整距线圈的磁通势整距线圈的磁通势总磁动势为Nyi iNy21 任一磁力线在每段气隙上所消耗的磁动势都是 把图a展开后便得到图b所示的磁动势分布1 1、 整距线圈的磁通势整距线圈的磁通势电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2917设线圈电流为tIicos2tINiNFyycos22121y说明，任何瞬间单相电枢绕组的磁动势在空间以矩形波分说明，任何瞬间单相电枢绕组的磁动势在空间以矩形波分布，矩形波的高度随时间按正弦规律变化。这种在空间位布，矩形波的

7、高度随时间按正弦规律变化。这种在空间位置固定，而大小随时间变化的磁动势称为脉振磁动势。置固定，而大小随时间变化的磁动势称为脉振磁动势。2 2、 磁通势展开磁通势展开aaacoscoscoscos224),(1y1tFtINtfyy其中，磁动势基波分量的幅值。 INFy9 . 0y1电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2918 结论：一个脉振磁通势可以分为两个波长与脉振波完全一样，分别朝相反方向旋转的旋转波，旋转波幅值为原波的一半；当脉振波振幅为最大时，两个旋转波正好重叠在一起。 11111)cos(21)cos(21yyyyyfftFtFfaa1yf进行分解得对6.3.4 6.3.4

8、分布短距对气隙磁通势波形的影响分布短距对气隙磁通势波形的影响 绕组采用短距、分布连接法，基波磁通势削弱得很少，谐波磁通势被削弱得很多。 一般情况下，取线圈的y为0.8左右，以把五、七次谐波磁通势大大削弱。不会有三次谐波及三的倍数次谐波磁通势。电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-29196.4 三相电枢绕组产生的磁动势三相电枢绕组产生的磁动势 每相电枢绕组产生的磁动势在空间是正弦分布的，并且三相磁动势在空间互差120电角度，那么三相电枢绕组的基波磁动势可分别写成)32cos()32cos(),()32cos()32cos(),(coscos),(1C11B11A1aaaaaatFtftF

9、tftFtf式中，F1是每相磁动势基波分量的幅值，其精确的计算需要考虑绕组分布及短距等因素。 电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2920 根据三角函数的积化和差公式，可以写为 )32cos(21)cos(21),()32cos(21)cos(21),()cos(21)cos(21),(11C111B111A1aaaaaaaaatFtFtftFtFtftFtFtf将上式中三相定子绕组基波磁动势相加，得到合成基波磁动势 )cos()cos(23),(111tFtFtfaaa可见，三相合成基波磁动势是一个行波，或称旋转波，其幅值为 IpNkFFdp1112242323电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2921)32cos()32cos(cosmCmBmAtIitIitIieee 假定：正值电流从绕组的首端流入而从尾端留出，负值电流从绕组的尾端流入而从首端流出。设三相电流为 由图可见由图可见三相三相电枢绕组的合成电枢绕组的合成磁动势是一个旋磁动势是一个旋转行波。转行波。 进一步用图来解释电机与拖动基础电机与拖动基础2021-10-2922 1）幅值 f 2设电机极对数为p，则旋转磁场的机械转速为 pfn60三相合成基波旋转磁通势的特点三相合成基波旋转磁通势的特点3）转速：旋转磁场的电角速度为 2）转向：旋转磁场的旋转方向是从电流超前的相转向电流滞后的相。因此要