第四章交流绕组-构成修改课件

4.1交流绕组构成交流绕组的基本要求三相双层绕组槽电动势星形图三相单层绕组2一、交流绕组的基本要求同步发电机原理结构示意图导体交流绕组交流绕组的基本要求绕组产生的电动势(磁动势)接近正弦波。三相绕组的基波电动势(磁动势)必须对称在导体数一定时能获得较大的基波电动势(磁动势)。31.正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势合理设计磁极形状，可使得气隙磁感应强度分布曲线呈正弦分布磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个完整正弦波，相当于360°。如果磁极极对数是p，整个圆周有p个完整正弦波，相当于p×360°。从几何的观点来看，整个圆周只有360°。圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电工角度，简称为电角度。电角度＝p×机械角度1.电角度二用槽电动势星形图分相以保证三相感应电动势对称5二、槽电动势星形图Z为电机槽数

3.槽距电角α1：相邻两槽相距的电角度。

2.槽距角α：相邻两槽之间的机械角度。6例图中：Z=36各导体的感应电动势相等，在时间相位上各差20度电角度。槽1导体电动势相量如果用相量1表示，槽2导体电动势相量2比相量1滞后20度的电角度。同理槽3导体电动势相量3比相量2滞后20度4.槽电动势星形图84.槽电动势星形图各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电动势相位差相同。将各槽导体电动势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电动势星形图。5.相带把圆周三等分，每等分120度，称为120度相带，将每个相带内所有的导体电动势正向串联等到相电动势三相电动势是对称的ABC三个相带中心线依次相距120度A相带中心线与X相带中心线差180度。A相带导体电动势相量依次正向串联。X相带导体电动势相量依次正向串联。三采用60度相带可获得较大的基波电动势将A相带电动势与X相带电动势串联。得到相电动势EAＥＡ,EB,EC是对称的，且每相导体相量分布较为集中，可以得到较大的电动势11120°相带60°相带两个相带4.2三相交流绕组4.2.1单层绕组单层绕组每槽只嵌放一个线圈边，线圈数等于槽数的1/2.节距（y1）一个线圈的两边在定子圆周所跨的距离，一般以槽数计。整距长距短距1.线圈：在电机制造过程中，构成交流绕组的基本单元一般不是导体而是线圈。线圈是串联好的两根导体或多根导体，相应地称为单匝线圈或多匝线圈(a)单匝线圈(b)多匝线圈(c)多匝线圈简易画法

2.节距：一个线圈的两个有效边在铁心圆周表面上所跨的距离称为节距，用符号y1表示，一般以槽数计。y1

1415y1

各个线圈的感应电动势有效值相等相邻线圈的感应电动势相位差为槽距电角α1单层绕组的线圈节距均为整距3.极距：一个磁极在铁心圆周表面上所占的范围称为极距，用符号τ表示，通常以用槽数或长度计。16m为交流绕组相数，三相绕组，m＝3。4.每极每相槽数q整个电机定子中每相在每个极下所占有的槽数，亦称为极相组174.2.1三相单层绕组例4.1：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=1，试绘制三相单层绕组展开图。步骤：①画槽电动势星形图；②分相；③构成线圈；④构成线圈组；⑤画绕组展开图。解：1）绘制槽电动势星形图2）分相每个极相组占60度相带将A相带中导体1与X相带中的导体10构成一个线圈就实现了E1和E10的反向串联线圈的感应电动势如果导体1在S极，导体10必然位于N极导体1和导体10构成一个线圈就实现了E1和E10的反向串联A相绕组的连接E1和E10电动势反向，将A相带中导体1与X相带中的导体10构成一个线圈2，11构成线圈，3,12构成线圈，将这三个线圈串联得到A相带第1个极相组19,28构成线圈，20,29构成线圈，21,30；这三个线圈串联得到A相带第2个极相组21根据槽电动势星形图，A相第1、2两个极相组电动势相量相等3）.确定并联支路数这两个极相组可以作为两条支路并联，也可以串联成一条支路23并联支路数每相的各个线圈组的感应电动势有效值相等，相位同相或反相。采用串并联方式形成a条并联支路。a=1a=2单层绕组每相最大并联支路数amax=p(极对数)3）.确定并联支路数单层叠绕组A相展开图，并联支路数a=1。线圈线圈组线圈组线圈组：每相绕组中，相邻的线圈串联在一起，称为一个线圈组。一个线圈组中的线圈个数为每极每相槽数q。4）画出三相绕组展开图A:1,10;2,11;3,12;19,28;20,29;21,30XB:7，16；8,17；9,18；25,34；26,35；27,36YC:13,22；14,23；15,24；31,4；32,5；33,6Ｚ26A:1,10;2,11;3,12;19,28;20,29;21,30XB:7，16；8,17；9,18；25,34；26,35；27,36YC:13,22；14,23；15,24；31,4；32,5；33,6Ｚ4.2.2双层绕组每个槽有上下两层；线圈数等于槽数线圈的一个边放在一个槽的上层，另外一个边则放在相隔节距为y1槽的下层有叠绕和波绕两种这里讨论叠绕28三相双层绕组例：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=2，y1=7，试绘制三相双层叠绕组展开图。步骤：①画槽电动势星形图；②分相；③构成线圈；④构成线圈组；⑤画绕组展开图。（1）绘制槽电动势星形图三相双层绕组（2）分相三相双层绕组

上层线圈的电动势星形图与下层的相似，只是下层相对上层位移y1a电角度

假定所有线圈用上层边来编号，并与槽号一致，槽电动势星形图与线圈电动势星形图一致

s1

N1

AZBXCY123456

789

1011,12

131415161718

S2

AZBXCY19,20,2122,23,2425,26,27282930

31323334353632（3）双层叠绕组展开图(y1=7,a=2)AX

s1

N1

AZBXCY123456

789

1011,12

131415161718

S2

AZBXCY19,20,2122,23,2425,26,27282930

31323334353633双层叠绕组A相展开图(y1=7,a=2)。双层叠绕组每相有2p（极数）个线圈组，每相最大并联支路数amax=2p4.3交流绕组的电动势4.3.1正弦分布磁场下的绕组电动势1.导体电动势当转子只有一对磁极，旋转一周，任一导体中感应电动势正好交变一次；当转子有p对极，旋转一周交变p次，若转子以n1速度旋转，则感应电动势交变2.匝电动势、短距系数将两个导体连成一个线圈，节距为y1,两个电动势相差y1a1或电角度。1.2.线圈的短距系数3.当线圈有Nc时，该线圈的基波电动势3.线圈组的电动势、分布系数每个极相组都是由q个线圈串联而成，故线圈组的电动势等于q个线圈电动势的相量和。，

称为绕组的分布系数3.线圈组的电动势、分布系数称为绕组系数4.相电动势图4.10中，电机每相绕组有a条支路，每条支路有c个极相组，由于每个极相组的感应电动势相等。代表一相绕组中一条支路串联的匝数，称为相绕组的串联匝数4.4交流绕组的磁动势4.4.1单相绕组的脉振磁动势（1）槽内导体集中于槽中心处（2）线圈中电流为正弦波（3）铁心不饱和一p=1,q=1短距绕组磁动势图4.14一p=1,q=1短距绕组磁动势

取A,A’中心线为磁动势的轴线对于1点对于2点对于3点得到的波形是一个正负矩形波正负矩形波的高度随时间按正弦变化，电流i=0,高度为0；电流i最大，高度最大。电流为负，矩形波也为负。把这种位置固定不变，大小和正负随时间变化的磁动势称为脉振磁动势二、p=1分布短距绕组的磁动势当p=1,每极每相有q个线圈，其相绕组磁动势应该是q个正负矩形波的叠加。这些矩形波依次位移a1电角度。每个矩形波对应一个几波，q个矩形波叠加在一起就等于分布线圈组磁动势的基波。称为绕组磁动势的分布系数波形图图4.15三、一般情况下的相绕组磁动势当p为任意正整数时，磁动势波形是图4.15波形的p次重复。对于p=1，基波为1对极；对于p>1，基波为p对极。4.4.2三相绕组的基波合成磁动势在三相交流电机中，定子绕组是对称设置的，ABC在空间相差120度电角度，三相绕组各自产生的基波磁动势在空间互差120度电角度。在对称运行时，三相电流亦是对称的，即幅值相等，在时间上互差120度电角度。取A相绕组的轴线作为空间电角度的坐标原点，并选择A相电流达到最大值的瞬间作为时间的零点4.4.2三相绕组的基波合成磁动势三相合成磁动势基波的性质性质1

幅值三相合成磁动势的基波是一个波幅恒定不变的旋转波性质3

旋转磁动势基波旋转电角度等于交流电流角频率；旋转磁动势的转速n1为同步转速性质2

当电流在时间上经过多少电角度，旋转磁动势在空间转过同样数值的电角度三相合成磁动势基波的性质性质4旋转磁动势由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后相电流所在的相绕组轴线由于三相对称的电流相序是A-B-C依次滞后，当wt=0，iA=Im,A相电流达到最大值，三相合成磁动势的基波达到最大值，即A相轴线上达到最大值当wt=，iB=Im,B相电流达到最大值，三相合成磁动势的基波当wt=，iC=Im,C相电流达到最大值，三相合