交流旋转机绕组

1、1210.1 10.2 三相双层绕组三相双层绕组 10.3 三相单层绕组三相单层绕组 下一章下一章 上一章上一章 返回主页返回主页 3v主要内容：交流绕组构成；电势；磁势。主要内容：交流绕组构成；电势；磁势。v交流电机分：交流电机分：同步：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机同步：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机异步：主要作为电动机，有时也作发电机异步：主要作为电动机，有时也作发电机v区别：两类交流电机在励磁方式和运行特性有很大差别区别：两类交流电机在励磁方式和运行特性有很大差别v相同点：电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理相同点：电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理基本相

2、同基本相同4交流绕组交流绕组5合成电动势和合成磁动势的波形要接近合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形正弦形、幅、幅值值要大要大；绕组的铜耗要小，用铜量要省；绕组的铜耗要小，用铜量要省；对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称对称，电阻、，电阻、 电抗要电抗要平衡平衡；绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造方便。绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造方便。6 对称原则：对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开的圆周空间互相错开120120电角度。电角度。 均匀原则：均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相

3、等每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等。，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等。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。加；线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 N极下，另一个应在极下，另一个应在S S极下极下。7 按相数按相数 ：单相和多相绕组；：单相和多相绕组；按槽内层数：单层和双层；按槽内层数：单层和双层； 按每极下每相槽数：整数槽和分数槽；按每极下每相槽数：整数槽和分数槽； 按绕法：叠绕组和波绕组。按绕法：叠绕组和波绕组。8本节介

4、绍三相双层绕组展开图。本节介绍三相双层绕组展开图。v对于对于10kw10kw以上的三相交流电机，其定子绕组一般采以上的三相交流电机，其定子绕组一般采用双层绕组。用双层绕组。v双层绕组每个槽内有上、下双层绕组每个槽内有上、下两个线圈边，每个线圈的一两个线圈边，每个线圈的一个边放在某一个槽的上层，个边放在某一个槽的上层，另一个边则放在相隔节距为另一个边则放在相隔节距为y1y1槽的下层。槽的下层。v绕组的线圈数正好等于槽数绕组的线圈数正好等于槽数图 4-1 双 层 绕 组a)双 层 绕 组 在 槽 内 的 分 布b)有 效 部 分 和 端 部9 线圈（绕组元件）：线圈（绕组元件）：是构成绕组的是构成

5、绕组的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。排列和联结。线圈可以区分为线圈可以区分为多匝线圈多匝线圈和和单匝线圈。单匝线圈。与线圈相关的概念包括：与线圈相关的概念包括：有效边；端部；线圈节距等有效边；端部；线圈节距等102Dp2Qp用槽数表示用槽数表示 24槽4极电机用长度表示用长度表示 极距（极距（ ）：）：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； 极对数（极对数（ ）：）：电机主磁极的对数；电机主磁极的对数； p11 电角度：电角度： 铁心的横截面是一个圆，其几何角度为铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360360度。度

6、。 分析已知磁场每转过一对分析已知磁场每转过一对N,SN,S极，电势变化一个周期，极，电势变化一个周期，在电路理论中认为一个交变周期为在电路理论中认为一个交变周期为3603600 0电角度。电角度。 因此在电机理论中把因此在电机理论中把一对主磁极所占的空间距离称为一对主磁极所占的空间距离称为360360电角度；电角度； 电机的机对数为电机的机对数为p p时，气隙圆周的角度数为时，气隙圆周的角度数为p p 360360电角度。电角度。1213 节距（节距（ ）：一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线圈的节距。圈的节距。yyyy时，线圈称为长距线圈。时，线

7、圈称为长距线圈。 142Qqpm槽距角（槽距角（ ）：用电角度表示的相邻两个槽间的距离，也即用电角度表示的相邻两个槽间的距离，也即一个槽所占的电角度数；一个槽所占的电角度数；0360paQ相数用相数用 表示表示m3m 每极每相槽数（每极每相槽数（ ）：每个极域内每相所占的槽数。每个极域内每相所占的槽数。q15 单层绕组：单层绕组：一个槽中只放一个元件边一个槽中只放一个元件边； 双层绕组：双层绕组：一个槽中放两个元件边。一个槽中放两个元件边。16当把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电当把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表示时，这些相量构成一个动势分别用相量表示时，这些相量构成一个

8、辐射星形图，槽电动势星形图是分析交流绕辐射星形图，槽电动势星形图是分析交流绕组的有效方法。组的有效方法。17槽电动势的产生槽电动势的产生：v根据根据e=blv，定子槽内放置导体，因此导体是固定不动的，定子槽内放置导体，因此导体是固定不动的，电动势是由于磁场旋转产生的。电动势是由于磁场旋转产生的。v磁场为正弦形，其在一个圆周上的周期数等于极对数磁场为正弦形，其在一个圆周上的周期数等于极对数p p。( (一一对极对应磁场一个周期对极对应磁场一个周期) )v槽内导体的感应电动势槽内导体的感应电动势e e与所在位置处的磁通密度与所在位置处的磁通密度b b有关系。有关系。v导体感应电势的相位取决于气隙磁

9、密。导体感应电势的相位取决于气隙磁密。v相邻槽内导体上电势相位差等于槽距角。相邻槽内导体上电势相位差等于槽距角。v槽槽1 1和槽和槽1919内导体的电动势相位相同。内导体的电动势相位相同。11918v例：右图是一台三相例：右图是一台三相同步发电机的定子槽同步发电机的定子槽内导体沿电枢内圆周内导体沿电枢内圆周的分布情况。已知的分布情况。已知2p=4,2p=4,电枢槽数电枢槽数Q=36,Q=36,转子磁极逆时针方向转子磁极逆时针方向旋转。试绘出槽电动旋转。试绘出槽电动势星形图。势星形图。19解：已知各槽导体感应电动势彼此之间存在着相解：已知各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其大小等于槽距角位

10、差，其大小等于槽距角。 先计算槽距角：先计算槽距角：3322362pmQq 定子每极每相槽数：定子每极每相槽数： 20363602360Qp20三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)Qp21AZBXCY(36,24)Qp22以以A A相为例，相为例，A A相在每极下应占有相在每极下应占有3 3个槽，整个定子中个槽，整个定子中A A相共相共有有1212个槽。为使合成电势最大，在第一个个槽。为使合成电势最大，在第一个N N极下取极下取1 1、2 2、3 3三个槽作为三个槽作为A A相带相带。在第一个。在第一个S S极下取极下取1010、1111、1212三个槽作三个

11、槽作为为X X相带相带(A(A相的负相带相的负相带) )。1 1、2 2、3 3三个槽向量间夹角最小，三个槽向量间夹角最小，合成电势最大，同理合成电势最大，同理1010、1111、1212的合成电势最大。而的合成电势最大。而1010、1111、1212三个槽分别和三个槽分别和1 1、2 2、3 3三个槽相差三个槽相差一个极距一个极距，即相，即相差差180180度电角度，这两个线圈组度电角度，这两个线圈组( (极相组极相组) )反接以后合成电势反接以后合成电势代数相加，其合成电势最大。代数相加，其合成电势最大。23同理，为了使三相绕组同理，为了使三相绕组对称对称，应将距，应将距A A相相1201

12、20度度处的处的7 7、8 8、9 9、1616、1717、1818和和2525、2626、2727、3434、3535、3636划为划为B B相。相。而将距而将距A A相相240240度度处的处的1313、1414、1515、2222、2323、2424和和3131、3232、3333、4 4、5 5、6 6划为划为C C相，由此得一对称三相绕组。相，由此得一对称三相绕组。每个相带各占每个相带各占6060度电角度，称为度电角度，称为6060度度相带绕组相带绕组。24120相带相带60相带相带25相带相带槽号槽号极极 对对ABCXYZ1,2,31,2,34,5,64,5,67,8,97,8,9

13、10,11,1210,11,12 13,14,1513,14,15 16,17,1816,17,1819,20,2119,20,2122,23,2422,23,24 25,26,2725,26,27 28,29,3028,29,30 31,32,3331,32,33 34,35,3634,35,36第一对极下第一对极下（1 1槽槽1818槽）槽）第二对极下第二对极下（1919槽槽3636槽）槽）各个相带的槽号分布 261个线圈个线圈(Nc匝匝)1个线圈组个线圈组(q个线圈个线圈)1相绕组相绕组(2p个线圈组个线圈组)单匝线圈单匝线圈(2根导体根导体)1根导体根导体AXNc=4q=32p=21相

14、绕组总匝数相绕组总匝数2pqNc极相组极相组27v已知：已知：相数：相数：m=3槽数：槽数：Q=36极数：极数：2p=4极距：极距：=9节距：节距：y1=8每极每相槽数：每极每相槽数：q=3槽距电角度：槽距电角度：=20v求：求：画出三相双层叠绕组展开图画出三相双层叠绕组展开图28v画出电枢铁心画出电枢铁心与与3636个定子槽个定子槽（可选）。（可选）。l画出槽电动势画出槽电动势星形图，按星形图，按6060度相带分相。度相带分相。29串联：首串联：首- -首相连把尾部引出，或尾首相连把尾部引出，或尾- -尾相连把首部引出尾相连把首部引出30 -1-2-3- -10-11-12-19-20-21

15、- -28-29-30-A A相绕组线圈的连接图（一条并联支路）相绕组线圈的连接图（一条并联支路）123192021101112282930A A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）相绕组线圈的连接图（两条并联支路）1A1X2A2XXXAA1A1X2A2X31AX101112123282930192021v最多可以将最多可以将4 4个极相组并联，得到个极相组并联，得到4 4条并联支路。条并联支路。v由于极相组数等于极对数，双层叠绕组的由于极相组数等于极对数，双层叠绕组的最多并最多并联支路数联支路数等于等于极对数极对数2p2p。但实际应用中，实际支路。但实际应用中，实际支路数一般小于数一般小于2p

16、2p，且，且2p 2p 必须是必须是a a的倍数。的倍数。32v单层单层每槽中只放置一层元件边，元件数等每槽中只放置一层元件边，元件数等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌线较于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单。简单。v单层绕组只适用于单层绕组只适用于10kW10kW以下的小型异步电动机，以下的小型异步电动机，其极对数通常是其极对数通常是p pl,2,3,4l,2,3,4v单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种不同排列方式不同排列方式333m42p24Q 现以一台相数现以一台相数 ，极数，极数 ，槽数，槽数 的三相单层等元件式整距叠绕组的构成

17、为的三相单层等元件式整距叠绕组的构成为例讲解交流绕组的构成方法。例讲解交流绕组的构成方法。1. 1. 计算相关参数计算相关参数：基本步骤：基本步骤：2422223Qqpm每极每相槽数每极每相槽数3602 3603024pQ槽距角槽距角124624Qp极距极距342. 2. 画出槽电动势星形图：画出槽电动势星形图：353 3、分极分相、分极分相: : 分极：将总槽数均匀分开（分极：将总槽数均匀分开（N,SN,S极相邻分布），极相邻分布）， 并标记假设的并标记假设的感应电势方向感应电势方向；分相：将每个极域的槽数按三相均匀分开。分相：将每个极域的槽数按三相均匀分开。 三相错开三相错开120120电角度。电角度。 364. 4. 连线圈和线圈组：连线圈和线圈组：根据给定的线圈节距，将一对极域内属于同一相的某根据给定的线圈节距，将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈。（共有几个线圈）？两个线圈边连成一个线圈。（共有几个线圈）？ 将一对极域内属于同一相的将一对极域内属于同一相的q q个线圈连成一个线圈组个线圈连成一个线圈组； 以上连接应符合电势相加原则。以上连接应符合电势相加原则。 37 将属于同一相的将属于同一相的p p个线个线圈组连成一相绕组，并圈组