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1、1,第二篇 交流电机的绕组、电势和磁势,交流电机的绕组,交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。 两大类： 同步电机速度等于同步速 异步电机速度不等于同步速,同步速旋转磁场的转速,2,电机外形图,异步电机外形图 同步电机,同步电机,3,汽轮发电机结构,300MW水氢冷发电机结构,同步发电机原理结构示意图（截面图）,导体 交流绕组,三相异步电机结构图,第七章 交流电机的绕组,绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称,交流绕组的基本概念,7,8,元件(线圈),(a)单匝线圈 (b) 多匝线圈 (c) 多匝线圈简易画法,9,定子绕组stator winding电路部分感应电势。 定子铁心core磁路部

2、分，放置定子绕组。 一般采用导磁性能良好和比损耗小的电工硅钢片叠成。 为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多形状相同的槽定子槽slot。,铁心,12,7-1 基本要求和绕组分类,电机绕组： 产生感应电势、产生磁势 绕组要求： 1. 在一定导体数下，获得比较大的基波电势及磁势 2. 在三相时产生的三相电势、磁势必须对称 3. 电势波形尽量接近于正弦 4. 用铜量少，散热性好 5. 工艺简单，维修方便,绕组分类： 相数：单相 ，三相，双相 层数：单层， 双层 每极每相槽数：整数槽及分数槽,14,三相单层集中整距绕组,三相：A、B、C 单层：每槽中只放一个线圈边 集中：每一相只有一个线圈 整距：线

3、圈的节距等于一个极距,三相绕组结构特点,三相绕组展开图,三相绕组的轴线,三相绕组的Y连接,单层分布绕组的展开图,15,7-2 分析绕组时常用的几个量,极距,相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离 几何尺寸每极所对应的定子内圆弧长,槽数表示极距：即用每磁极下所占槽数来表示，Z为总数，P极为对数,16,节距 y (跨距),表示元件的宽度。元件放在槽内，其宽度可用元件两边所跨越的槽数表示。,y,17,电角度,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

4、械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电角度。,电角度p机械角度,极 距： 定子内表面用长度表示的每极所占空 间距离，可以用所跨槽数表示，也可 以用所占空间电角度表示。,空间电角度 ：把一对主磁极表面占的空间距离用空间 电角度表示，定义为360空间电角度。,线圈节距y1 ： 一个线圈的两个线圈边间沿定子内表 面间的距离。,19,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相带。 每个极对应于180电角度，如电机有m相，则每个相带占有1800/m 电角度。三相电机m3，其相带为60 /3，按60相带排列的绕组称为60相带绕组。,20,60相带绕组 把每对极所对应的定子槽等分为六

5、个等分。依次称为a、c、b、a、c、b相带，各相绕组放在各自的相带范围内,每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的电角度称为相带，一般用600相带,A,Z,B,B,X,X,C,C,Y,Y,A,Z,N,N,S,S,600,22,每极每相槽数q,每个极面下每相占有的槽数。已知总槽数Z、极对数p和相数m为，则,q1分布绕组 整数槽绕组q为整数 分数槽绕组q为分数,23,槽距角,相邻两槽之间的电角度,已知总槽数Z、极对数p：=（P360）/Z,A,Z,B,

6、B,X,X,C,C,Y,Y,A,Z,N,N,S,S,25,槽电动势星形图,各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电势相位差相同。将各槽导体电势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电势星形图。,26,7-3 三相单层绕组,27,单层绕组,单层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，结构和嵌线较简单 单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动机，其极对数通常是pl,2,3,4 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,28,单层绕组,1、分极分相,2、连线圈和线圈组,3、连相绕组,4、连三相绕组,单层绕组：构造方法和步骤,29,单层绕组：构造方法和步骤,1、分极分相:

7、 将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。 将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。 2、连线圈和线圈组： 将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？） 将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？） 以上连接应符合电势相加原则,30,3、连相绕组： 将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。 串联与并联，电势相加原则。 4、连三相绕组： 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组 接法或者Y接法。,单层绕组：构造方法和步骤,31,例如：相数m3，极数2p4，槽数Z24，并联支路数a=

8、1，600相带,单层绕组：构造方法和步骤：1、分极分相,一.求出每极每相槽数，要求三相电势对称，q应相等 q=Z/(2mp)=24/（232）=2。,槽距角 P3600/Z =30 极距=Z/2p=24/4=6,1、分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。 将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,极对,第一对极,第二对极,相带,A,X,Z,B,C,Y,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,2、连线圈和线圈组： 将一对极域内属于同一相的某两个圈

9、边连成一个线圈 将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组 以上连接应符合电势相加原则 一、等元件式,3、连相绕组： 将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。 串联与并联，电势相加原则。,4、连三相绕组： 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组 接法或者Y接法。,37,二、同心式绕组,38,三、交叉式绕组,属于a相的元件有1、2、3、10、ll、12、19、20、21、28、29、30共12个元件边,39,小结：三相单层绕组,在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。 分析相电势：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件

10、构成方式不同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，都在属两个相差180电角度的相带内，三相单层绕组的节距因数均为1，具有整距绕组性质,40,优点：绕组因数中只有分布因数，基波绕组因数较高，无层间绝缘，槽利用率高 缺点：对削弱高次谐波不利，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较大 使用：一般用于10kW以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕组。）,小结：三相单层绕组,41,例：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。,一.求出每极每相槽数，要求三相电势对称，q应相等 q=Z/(2mp)=36/（232）

11、=3。,槽距角 P3600/Z =20 极距=Z/2p=36/4=9,1、分极分相,二、槽电动势星形图 各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电势相位差相同。将各槽导体电势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电势星形图。,43,44,2、连线圈和线圈组：,3、连相绕组：,并联支路数a 每相的各个线圈组的感应电势有效值相等，相位同相或反相。采用串并联方式形成a条并联支路。,a = 1,a = 2,单层绕组每相最大并联支路数 amax = p (极对数),4、连三相绕组：,单层叠绕组三相展开图，并联支路数a=1。,47,7-4 三相双层迭绕绕组,48,三相双层迭绕绕组,双层每槽中有两个元件边，分为上

12、下两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底部为下层。每个元件均有一个边放在上层，一个边放在另一槽的下层，相隔距离取决于节距。 元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽数的三分之一。,49,构造方法和步骤（举例：Z=24,2p=4,整距,m=3),1、分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向； 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,50,2、连线圈和线圈组： 根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈） 以上层边所在槽号标记线圈编号。 将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？） 将同一极域内属于同一

13、相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？） 以上连接应符合电势相加原则,构造方法和步骤,51,连相绕组： 将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。 串联与并联，电势相加原则。 按照同样的方法构造其他两相。 连三相绕组 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组 接法或者Y接法,构造方法和步骤,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： 绘槽电势星形图 分相使各相电势最大，且三相电势对称 绘绕组元件平面展开图 首先画出等距离的24根平行线段以表示槽号表示各元件的上层边。在实线近旁画出虚线以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽号作为上层边的代号，取槽号加注上标作为下层边代号。,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 = 2p,双层叠绕组展开图(y1=7, a=2)。,A,X,-1-2-3-,-10-11-12-,