电机学第4章 ppt课件 汤蕴璆 机械工业出版社

1、 第四章第四章 交流绕组交流绕组4.1 交流绕组交流绕组的构成原则和的构成原则和分类分类4.2 三相三相双层绕组双层绕组4.3 正弦磁正弦磁场下交流场下交流绕组的感绕组的感应电动势应电动势4.4 通有正弦通有正弦电流时单相绕电流时单相绕组的磁动势组的磁动势4.5 通有三相电流时三相绕组的磁动势通有三相电流时三相绕组的磁动势 本章主要内容本章主要内容1.交流绕组的连接规律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通有对称三相电流时的磁动势 4.1 4.1 交

2、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 (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、分类二、分类按相数按相数 ：单相和多相绕组；按槽内层数：按槽内层数：单层和双层； 按每极下每相槽数：按每极下每相槽数：整数槽和分数槽； 按绕法：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kwPN10（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

3、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：主要优点：特点：特点：绕组的线圈数等于槽数。 4.2 4.2 三相双层绕组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一、槽电动势星形图和相带划分3m42p36Q 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 1、概念、概念定子每极每相槽数：定子每极每相槽数： 3322362pmQq式中， Q 定子槽数； p 极对数； m 相数。相邻两槽间电角度： 20363602360Qp此角亦是相邻槽中

4、导体感应电动势的相位差。2 2、槽电动势的星形图、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。1A2AA相带： 1、2、3线圈组（ ） 与19、20、21（ ）X相带： 10、11、12 （ ）1X 与28、29、30（ ） 2X 将四个线圈组按照一定的规律连接，即可得到A相绕组。3q120240 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、C6060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

5、相对称绕组。二、叠绕组二、叠绕组 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 4.3 正弦磁场下交流绕组的感应电动势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 1、电动势的波形、电动势的波形tEtlvBblvesin2sin112 2、正弦电动势的频率、正弦电动势的频率感应电动势的频率： 60pnf 同步转速： pfn603 3、导体电动

6、势的有效值、导体电动势的有效值 lBlBav12 将 代入上式得导体电动势 为 1122. 2222flBfElfBflBE11222 二、整距线圈的电动势二、整距线圈的电动势11112EEEEc匝电势11)1(144. 42fEEcNc单匝线圈电动势的有效值cN1144. 4ccfNE 线圈有 匝，则线圈电动势为三、短距线圈的电动势，节距因数三、短距线圈的电动势，节距因数短距线圈的节距 ，用电角度表示时，节距为 1y1801y单匝线圈的电动势为 111110EEEEEc据相量图中的几何关系，得单匝线圈电动势的（图44）1111144. 490sin22180cos2pfkyEE 为线圈的基波

7、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， 1pk90sin1)(1)(1111yEEkycycp有效值 为) 1(1cNcE四、分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数四、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1qE2sin21qREq式中， 外接圆的半径。2sin21cER R把 代入上式，得 111112sin2sin2sin2sindcccqkqEqqEqEEq（图45） 式中， 个线圈电动势的代数和； 1cqEq 绕组的基波分布因数， 2sin2sin111qqqEEkcqd1dk 的意义：由于绕组分布在不同的槽内，使得1dkq1qEq1cqE11dk个

8、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111111)(44. 444. 4wcdpcqkqNfkkfNqE式中， 个线圈的总匝数； cqN 绕组的基波绕组因数。111dpwkkk 的意义：既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，1wkq整个绕组的合成电动势所须的总折扣。五、相电动势和线电动势五、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 N1E11144. 4wfNkE4.4 4.4 通有正弦电流时单相绕组的磁动势通有正弦电流时单相绕组的磁动势一相绕组的磁动势为swipNkfcos2411则单相绕组的基波磁动势为tFt

9、IpNktfsswscoscoscoscos224),(111式中， 单相绕组基波磁动势的幅值，1FpNkIpNkFww11119 . 0224 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 4.5 通有三相电流时三相绕组的磁动势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)cos(),(11sstFtf式中， 三相绕组基波磁动势的幅值。1FIpNkIpNkFFww111135. 19 . 02323 性质：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： sn

10、rpfsrpfpn)min(60)(2即 。 snn 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。的轴线重合。合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组AZBXCY图图4 41 1 三相双层绕组的槽电动势星形图三相双层绕组的槽电动势星形图(36,24)Qp相带相带槽号槽号极极 对对ABCXYZ1,2,34,5,67,8,910,11,12 13,14,15 16,17,1819,20,2122,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,33 34,35,36第一对极下第一对极下（1槽槽18槽）槽）第二对极下第二对极下（19槽槽36槽）槽）表4-1 各个相带的槽号分布 1 35 7 9 11 13151719 21232527 293133351 2 310 11 1219 20 2128 29 30N NN NS SS S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- -2