交流电机绕组分析计算

1、1.2.3.4.5.第四章 交流电机绕组得基本理论4.1交流绕组得基本要求电势与磁势波形接近正弦，各谐波分量要小。三相绕组基波电势、基波磁势对称。在导体数一定时，获得较大得基波电势与基波磁势。 节省有效材料，绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。 制造工艺简单，检修方便。a.b.要获得正弦波电动势或磁动势，则根据e=blv,只要磁场B在空间按正弦规律 分布，则它在交流绕组中感应得电动势就就是随着时间按正弦规律变化。用槽电势星形图保证三相绕组基波电势、基波磁势对称槽电势星形图： 把电枢上各槽内导体感应电势用矢量表示，概念：槽距角-相邻两个槽之间得自然（机械）角度,构成得图。3600Z36O0P-F

2、电角度-就是磁场所经历得角度。用60°相带得绕组获得较大得基波电动势相带：（1） 360度得星形图圆周分成三等分，每等分占120°，成为C、步骤1步骤2槽距电角1 P誓=200，槽电势星形图如上图（注意：不就是槽星形图，而就是槽电势星形图）分相、构成线圈每极每相槽数q =36/4/3=3；每相在每个极2 pm绘制槽电势星形图槽距电角-用电角度来表示得相邻两个槽之间得角度,120度相 带；这种分法简单，但电势相量分散，其相量与较小，获得得电 动势较小。（2）若分成六等分，则称600相带；这种分法同样可以保证电势对称， 且合成感应电动势较大，就是常用得方法。4. 2三相单层绕组

3、特点：线圈数等于二分之一槽数；通常就是整距绕组；嵌线方便；无层间绝缘； 槽利用率高。缺点：电势、磁势波形比双层绕组差。一般用于小型（10kW以下）得异步电动 机。例题：一台交流电机定子槽数 z=36,极数2p=4,并联支路数a=1，绘制三相单层 绕组展开图。解：下所占有得槽数。步骤3极距 A =36/4=9 ; 一个极在定子圆周上所跨得距离，用槽数计。2p节距y1= T，整距;一个线圈得两边在定子圆周上所跨得距离，用槽数计。y1< T ,短距；y1> T ,长距根据极距画磁极（笔记），根据节距画线圈；绘制绕组展开图。步骤4由于相同极相组得绕组串联连接，与端部无关，可以把单层叠绕变成

4、单 层同心绕制。各线圈边连接得先后次序不影响每相电势得大小，适当改变每相线圈边得连接顺序，除了同心式外，还可以得到交叉式、链式绕组得展开图。步骤5确定并联支路数。（一般单层绕组每相最大并联支路数等于极对数）、本 例a=1步骤6把属于A相得所有极相组串联起来，形成 A相。同理可得B、C相。A1,10 2,11 3,12 -19,28 20,29 21,30 X4. 3三相双层绕组（适合10kW以上交流电机）槽距电角1 P琴=20°，槽电势星形图如上图（注意：不就是槽星形图，而就是槽电势星形图）步骤2分相、构成线圈每极每相槽数q =36/4/3=3;每相在每个极2 pm步骤1绘制槽电势星

5、形图下所占有得槽数。步骤3极距iZp=36/4=9个极在定子圆周上所跨得距离'用槽数计。yi=7< T ,短距;一个线圈得两边在定子圆周上所跨得距离，用槽数步骤4步骤5例a=2步骤6节距计。交流绕组中，通常5次与7次谐波对电势、磁势波形影响比较大，为此选择双层短距绕组，节距y1 -。这里y1=7说明线圈得一个边放在 m6槽上层，另一边放在 m+y1槽得下层。极相组划分（按上层边划分）确定并联支路数。（一般双层绕组每相最大并联支路数等于极数）、本展开图4.4在正弦分布磁场下得绕组电动势1.导体电势导体电势幅值Ec1mBmllV导体电势有效值Eci1E Bm1lv；feBm1l20n

6、1 "站晋丿：三样 222f12.匝电势、短距系数(1)整距线匝：线匝电势为两个导体电势矢量与,EtiEci Eci 2Eci线匝电势有效值Eti 2Eci 4.44f ikyisin 2短距线 匝：此时两个导体电 势矢量夹角为sin(i-yi)2EciEti/2,合成矢量有效值为，竺为短距系数。Eti 2Eci sin-yi，根据矢量图得Eti2Ecikyi ，称其物理意义：线圈短距时得电动势比整距时（kyi=1）应打折扣。ky1<1线圈有Nc个线匝时，线圈得基波电动势为E y1 NcEti = 2Eci Nckyi3.线圈组电势、分布系数每个线圈组由q个线圈串联组成，这q个

7、线圈电势得相量与就就是线圈组电 动势。每个线圈电动势为系假设如图示（笔记）贝Eyi ,线圈间相差槽距电角a。q个分布线圈相位关Eql1sin 22Rsin g2玄R线圈组电动势4.qsi n Eqi qEyi qsi n .q iSin2 qsinyiqEyi kqii2物理意义：线圈分布时得电势比集中绕组应该打得折扣。kqiEq1<i qEyi绕组系数:需要打得折扣。kNi kyikqi它就是考虑到绕组短距、分布排列后感应电动势整距绕组kyi = i；短距绕组kqi = i、相电势一相绕组中一条支路所串联得线圈组电动势与就就是每相电动势。E i V2 fNkzi i 444fNkNi

8、iE i滞后磁通 90°N每相绕组每条支路串联总匝数。N=电机绕组总匝数/3a或者 N 2pqNc （双层）N卫qNc （单层）aa例题 P 191-4、34.5在非正弦分布磁场下电动势中得高次谐波及其削弱方法 4、5、1感应电动势中得高次谐波3、 5、 7、只要励磁磁势在气隙中产生得磁场非正弦分布，就存在谐波。同样，感应电 动势中除了基波外还有其它高次谐波。 例如在同步电机中，磁极磁场沿着电枢表 面分布为平顶波，在磁极对称与磁密分布对称时，可以分解出基波与 9等高次谐波。V次谐波极对数槽距电角V次谐波极距V次谐波转速niV次谐波频率P n"60V次谐波短距系数kysiny

9、i.q 1 SinV次谐波分布系数kq12 . 1qsin V次谐波相电势有效值:E 4.44 f NkN1)2)3)4)4.5. 2削弱谐波电动势得方法1.2.3.气隙磁场分布尽量接近正弦-通过调整极靴形状或改善励磁线圈分布三相绕组对称-消除3次及其倍数次电势谐波米用短距绕组节距缩短-，消除 次谐波。通常y15同时削弱5、7次高次谐波电势对基波电势得大小影响不大，主要影响到电势波形。危害包括: 附加损耗大，效率降低，温升增高对邻近得通讯线路有干扰 可能引起输电线路得电感与电容发生谐振，产生过电压 使感应电动机产生有害得附加转矩与损耗谐波。但就是q大会使电4.采用分布绕组-q越大，抑制谐波电动

10、势得效果越好。 机成本增加。一般就是q=264. 6单相绕组得磁动势（脉振磁势）前面主要研究交流绕组得电动势。 现在研究磁动势。交流电机绕组得磁势就 是建立电机磁场得根本。也就是电机进行机电能量转换得媒介。气隙磁场可以由定子磁势建立，可以由转子磁势建立。当电机中定转子绕组 都有电流流过时，则磁场由定转子磁势共同建立。磁势分析时，为了方便假设： 绕组电流随着时间按正弦规律变化 槽内导体集中于槽中心处 忽略铁心磁压降（即磁势消耗在气隙上） 气隙均匀1)2)3)4)4.6. 0整距线圈产生得磁势导体-线匝-线圈-线圈组（极相组）-绕组如右图所示：假设一个Nc匝线圈放置在槽中，槽中每根导体流过得电流为

11、ic,则根据 oHdI i Ncic再沿着箭头方向展开得下图,它就是沿着空间分布得磁势，但就是幅值随着电流变化-脉振磁势。若电流 ic 721 cos t，（通过两个气隙）方波磁势幅值yINc，方波磁势进行富氏分解，得基波磁势幅值：Fc1 4"INc，位于轴线处。单边气隙幅值为:72iNcFc "V方波磁势进行富氏分解，得基波磁势幅值:Fci兰邑0.9INc2-q 1sin4罷F A1F y1 Ncky1lqkq1si n2基波磁势分布系数：kqisin"2 1 qsi n 4. 6. 3 pM 1 q工1 一般情况下得相绕组磁动势p对极，q个极相组时分析如下：

12、令N表示绕组每相串联总匝数，则N每相串联匝数q-每极每相槽数 联匝数。N/2p-每极每相串联匝数N c-单个线圈匝数qNc-每极每相串NqNc 2p一般情况下相绕组磁势幅值为:关系式成立:变换为2qNc 7代入FA1式中得:匚 2血Fa1 2qNcky1kq1I因此F A122 NNI旦 kN1l 0.9竺 kN1PP其中，单层绕组N卫qNc双层绕组N qNcaa4.7三相绕组得基波合成磁动势旋转磁势磁势得基波。分布短距绕组得基波磁势幅值:空qNcky1kq1l ；该基波磁势幅值位于相绕组轴线上。qNc-每极每相串联匝数3iA血 I cos120°，三相磁势互差120°。绕

13、组中通入对称120°电角度。把空间坐标得原点取在 A相绕组对称得三相绕组在空间上彼此相差 三相电流，其在时间上彼此相差 得轴线上，把A相电流达到最大值得时刻作为时间坐标得起点，则:三相电流为iBic21 cosf A1F 1 coscos t三相绕组脉振磁势fBlF 1 cos2cos t23344fciF 1 coscos t33三相合成磁动势：fl(t,)f A1fB1fC1F1 cost三相合成磁动势基波幅值：3F1F 13"NkN1l352PP三相合成磁动势基波得性质:NkNiI三相合成磁动势基波就是1)2)3)4)5)个波幅恒定不变得旋转波电流变化一个周期，即360电角度时，旋转磁势在空间上转过同样数值得电 角度。旋转磁动势得转速为同步速旋转磁动势由超前相电流所在得相绕组轴线转向滞后相电流所在得相绕组轴 线。改变电流相