交流电机绕组、电动势

1、第五章第五章交流绕组及其感应电动势交流绕组及其感应电动势主要内容主要内容1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例3 正弦磁场下相绕组感应电动势正弦磁场下相绕组感应电动势1.合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波）谐波）2.三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差电三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差电角度）（即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相角度）（即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同）同）3.铜耗减小，用铜量减少。铜耗减小，用铜量减少。4.绝缘可靠、机械强度高

2、、散热条件好、制造方便绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识一、构成三相交流绕组的基本要求一、构成三相交流绕组的基本要求 三相交流绕组应满足以下基本要求三相交流绕组应满足以下基本要求5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 0. 极

3、数和极对数极数和极对数p=1p=2此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场只有此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为一对磁极，则极对数为1。5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 0. 极数和极对数极数和极对数BiAXBYCZAiCi1p即：即：AXYCBZNS5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 0. 极数和极对数极数和极对数极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAi

4、CiBi5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 1. 线圈及其节距线圈及其节距5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 1. 线圈及其节距线圈及其节距绕组：按一定规律排列和联结的线圈的总称绕组：按一定规律排列和联结的线圈的总称5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 1. 线圈及其节距线圈及其节距（2）绕组）绕组节距节距y：线圈两条：线圈两条有效边在铁心上跨过的距离有

5、效边在铁心上跨过的距离y=65.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 1. 线圈及其节距线圈及其节距（3）极距极距 ：沿铁心内圈：沿铁心内圈每个磁极每个磁极所占的范围。所占的范围。Q个槽个槽2p个磁极。个磁极。Qp2NSSN5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 2. 机械角度和电角度机械角度和电角度5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 2. 机械角度和电角度机械

6、角度和电角度 （2）电角度：从电磁角度看，一对）电角度：从电磁角度看，一对N、S极构成一极构成一个磁场周期，磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期，个磁场周期，磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期，称为（一个周期）称为（一个周期）360电角度。电角度。在电机中一对磁极所在电机中一对磁极所对应的角度定义为对应的角度定义为360电角度。电角度。磁极对数为磁极对数为p，则电角，则电角度和机械角度的关系度和机械角度的关系电角度电角度=p机械角度机械角度5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 3.槽距角槽距角与导体电动势时间相位

7、与导体电动势时间相位（1）槽距角）槽距角：以：以电角度电角度表示的电枢相邻槽之间的角表示的电枢相邻槽之间的角度。已知总槽数度。已知总槽数Q、极对数、极对数pOpQ3605.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 4.每极每相槽数每极每相槽数q及及相带相带（1）每极每相槽数每极每相槽数q ：每个极面下每相占有的槽数。：每个极面下每相占有的槽数。已知总槽数已知总槽数Q、极对数、极对数p和相数和相数m为，则为，则（2）相带：为了三相绕组对称，在每个极面下每相绕）相带：为了三相绕组对称，在每个极面下每相绕组应占有相等的范围组应占

8、有相等的范围相带。用角度表示。相带。用角度表示。Qqpm25.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 4.每极每相槽数每极每相槽数q及及相带相带Q=36，2p=4, m=3Qqpm 36322235.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 4.每极每相槽数每极每相槽数q及及相带相带每个极对应于每个极对应于180电角度电角度，如电机有，如电机有3相，则每个相带占有相，则每个相带占有 180/3电角度。其相带为电角度。其相带为60，按，按60相带排列的

9、绕组称为相带排列的绕组称为60相带绕组。相带绕组。 常用常用5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识二、三相绕组构成的概念和几个定义二、三相绕组构成的概念和几个定义 5.1 交流绕组构成的基本知识交流绕组构成的基本知识三、三相绕组的构成三、三相绕组的构成均匀原则：均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等绕组在每个极域内所占的槽数应相等 对称原则：对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开空间互相错开120电角度。电角度。 如槽距角为如槽距角为，则相邻

10、两相错开的槽数为，则相邻两相错开的槽数为120/。电势相加原则：电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 如线圈的一个边在如线圈的一个边在N极下，另一个应在极下，另一个应在S极下。极下。5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例交流绕组的分类交流绕组交流绕组单层绕组单层绕组双层绕组双层绕组同心式绕组同心式绕组链式绕组链式绕组交叉链式绕组交叉链式绕组等元件式整距叠绕组等元件式整距叠绕组120相带绕组相带绕组60 相带绕组相带绕组整数槽绕组整数槽绕组分数槽绕组分数槽绕组5.2 三

11、相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例交流绕组的分类单层绕组单层绕组双层绕组双层绕组5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例 单层单层每槽中只放置一层元件边，每槽中只放置一层元件边，线匝数线匝数等于槽数的一半等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单线较简单 单层绕组只适用于单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动以下的小型异步电动机，其极对数通常是机，其极对数通常是pl,2,3,4一、三相单层绕组一、三相单层绕组5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例一、三相单层绕组一、三相单层绕组60 相带绕组相带绕组1.基本计算基本计算相数相数m32424Q

12、p5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例一、三相单层绕组一、三相单层绕组2.作作A相绕组展开图相绕组展开图步骤：步骤：1.分极分相分极分相5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例一、三相单层绕组一、三相单层绕组说明说明 属于属于A相相8个槽，即个槽，即l、2、7、8、13、14、19、20 2对极，每相对极，每相2个线圈组，个线圈组，1728，13191420。 线圈组之间可串联或并联形成不同并联支路数线圈组之间可串联或并联形成不同并联支路数 单层绕组每相有单层绕组每相有p个线圈组，如串联方式连接，则并个线圈组，如串联方式连接，则并联支路联支路a1。5.2 三相交流绕组连接实

13、例三相交流绕组连接实例一、三相单层绕组一、三相单层绕组连接线圈连接线圈连接绕组连接绕组步骤：步骤：2.连接连接5.2 三相交流绕组连接实例三相交流绕组连接实例一、三相单层绕组一、三相单层绕组3.作作B、C相绕组展开图相绕组展开图5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势感应电势波形感应电势波形交流发电机为例交流发电机为例频率频率有效值有效值5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势1. 感应电势波形感

14、应电势波形交流发电机为例交流发电机为例5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势2. 感应电势的频率感应电势的频率一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势f=pn/603. 感应电势的有效值感应电势的有效值5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势导体中的感应电势导体中的感应电势线圈（匝）感应电势线圈（匝）感应电势线圈组感应电势线圈组感应电势相绕组感应电势相绕组感应电势5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势x=0,t=0设导体设导体A位于位于N、S极分极分界处为起点则：界处为起

15、点则：一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势x=vt转子逆时针旋转，相转子逆时针旋转，相当于导体当于导体A顺时针以速顺时针以速度度v均匀切割磁场，到均匀切割磁场，到时刻时刻t，A的相对位移的相对位移为为x，如果表示成电角如果表示成电角度度则：则：一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势角速度角速度5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势Bx=Bmsin气隙磁通密度幅值气隙磁通密度幅值主磁极磁通密度正弦分布主磁极磁通密度正弦分布ec=Bxlv=Bmsinl

16、v=Bmlvsint任意时刻导体电动势的瞬时值为任意时刻导体电动势的瞬时值为当主极磁场当主极磁场匀速匀速转动时，导体转动时，导体感应电动势为感应电动势为正弦波形正弦波形。5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势3. 感应电势的有效值感应电势的有效值任意时刻导体电动势的瞬时值为任意时刻导体电动势的瞬时值为ec=Bmlvsint= Ecsint有效值有效值Ec=？导体与磁场相对速度导体与磁场相对速度vv=2p/pT= 2f5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势一、导体中的感应电动势一、导体中的感应电动势3

17、. 感应电势的有效值感应电势的有效值有效值有效值Ec2avmBB磁密平均值磁密平均值Bav2avavmB SB lB l2mBl222 222cmEfB lf.f 结论结论2 22cE.f感应电势波形感应电势波形频率频率有效值有效值导体中的感应电动势导体中的感应电动势f=pn/60 正弦波正弦波5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势二、线圈感应电动势二、线圈感应电动势Ey1和节距因数和节距因数Kp11. 整距线匝感应电势整距线匝感应电势(2)整距线圈感应电势整距线圈感应电势=4.44f5.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势二、线圈感应电动势二

18、、线圈感应电动势Ey1和节距因数和节距因数Kp12. 短距线匝感应电势短距线匝感应电势节距因数，它表示线圈短距使线匝电动势较整距节距因数，它表示线圈短距使线匝电动势较整距时减小的折扣系数时减小的折扣系数Et=4.44fKp15.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势二、线圈感应电动势二、线圈感应电动势Ey1和节距因数和节距因数Kp13. Nc匝线圈电动势匝线圈电动势Ey整距时整距时Kp1=1，短距时短距时Kp11Ey= NcEt=4.44fNcKp1导体中的感应电势导体中的感应电势线圈感应电势线圈感应电势线圈组感应电势线圈组感应电势相绕组感应电势相绕组感应电势Kp15.3 正弦磁场下的相绕组感应电动势正弦磁场下的相绕组感应电动势三、线圈组感应电动势三、线圈组感应电动势Eq和分布因数和分布因数Kd1此此q个线匝分布在相邻槽中，故它们的感应电动个线匝分布在相邻槽中，故它们的感应电动势相位依次相差势相位依次相差电角，且大小相等。线圈的组电角，且大小相等。线圈的组电动势是电动势是q个线匝电动势的个线匝电动势的相量和相量和。每极下属于同一相带的每极下属于同一相带的q个线匝构成一个线圈组个线匝构成一个线圈组5.3 正弦磁场下