交流电机绕组及其电动势和磁势

交流电机绕组及其电动势和磁势交流电机绕组及其电动势和磁势第四章交流电机绕组电动势及磁动势4.1交流绕组的构成原则和分类1.合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波）2.三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差120电角度）（即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同）3.铜耗p减小，用铜量减少。ou4.绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便二、交流绕组的分类按相数分为：单相、三相、多相按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉式）、双层（叠绕组、波绕组）、单双层每极每相槽数q：整数槽、分数槽三、基本概念1.极距「P线圈节距y:整距y=°;短距y每极每相槽数q:q电角度=p?360°=p?机械角度计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为360。一般TOC\o"1-5"\h\z而言，对于p对极电机，电角度=p?机械角度。6.并联支路数a相带：60度相带——将一个磁极分成m份，每份所占电角度120度相带——将一对磁极分成m份，每份所占电角度极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。9.线圈组数=线圈个数/q三相双层绕组⑴每个槽内放置上下两个线圈边⑵线圈个数等于槽数Q1（定子）⑶线圈组个数=Q1/q⑷每相线圈组数Q1/mp⑸每个线圈匝数为Nc=每槽导体数/2⑹每个线圈组的匝数为Nc*q⑺每相串联匝数N=每相总的串联匝数2pqNc（即每极每条支路的匝数）⑴可采用短距，改善电动势、磁动势的波形⑵线圈尺寸相同，便于绕制⑶端部排列整齐，利于散热机械强度高三、分类⑴叠绕组一一相邻两个串联绕组中，后一个绕组叠加在前一个线圈上⑵波绕组一一两个相连接的线圈成波浪式前进三相单层绕组⑴每个槽内只有一个线圈边⑵线圈个数等于Q1/2⑶线圈组个数=Q1/2q⑷每相线圈组的个数=p（60°相带时）⑸每个线圈匝数Nc=®槽导体数⑹每个线圈组的匝数qNc⑺每相串联匝数N=f相总的串联匝数/a=pqNc/a=定子总导体数/2ma（即每条支路的匝数）二、优点：⑴嵌线方便⑵槽的利用率高⑶不能做成短距（电气性能）波形差⑴同心式绕组⑴⑴由不同节距的同心线圈组成⑵链式绕组一一由相同节距的同心线圈组成⑶采用不等距的线圈组成，节省铜线正弦磁场下交流绕组的感应电动势一、一根导体的电动势1.电动势频率：2.电动势波形：由e=BLV可知，由气隙磁密沿气隙分布的波形决定；3.基波电动势大小：Ec1=2.22f①1式中：①1为每个磁极基波电动势的大小。二、线匝电动势及短矩系数1k=4.44f1k三、线圈电动势设线圈为Nc匝数，则有：Ey1=4.44fNc①1ky四、线圈组电动势及分布系数q个线圈组成，集中绕组：Eq1=4.44fqN分布绕组：Eq1（q>1）分布系数：kq1绕组系数：Kw1=4.44fqNk①1kq1qsin=k五、相电动势E和线电动势E（J）1L1设一相绕组的串联匝数为N（即一条支路的串联匝数）则一相的感应电动势E61=4.44fk3TOC\o"1-5"\h\z对于单层绕组，因为每相有p个线圈组所以每相串联匝数N=对于双层绕组，因为每相有2p个线圈组所以每相串联匝数N=2式中:a为并联支路pqNa若已知定子槽数为Q，每槽导体数为Z，则电机总导体数为ZQ，电机总匝数为11第4页每相全部线圈串联匝数为，每相支路串联匝数N=线电动势E（星接时EL1=L1==E（J）1,角接时EL1E）（｛）14.5感应电动势中的高次谐波因为磁场波形相对于磁极中心线左右对称，所以谐波磁场中无偶次谐波（见P114图4-14），故v=3,5,7,9,11……一、高次谐波电动势1.谐波电动势⑴谐波磁场的极对数：pv=vpp基波磁场的极对数⑵谐波磁场的极距：T=r/v———基波磁场的极距⑶谐波磁场的槽距角：dv=vd基波磁场的槽距角⑷谐波磁场的转速：nr=ns主磁极的转速（同步转速）⑸谐波感应电动势的频率：fv=pv*nv/60=vpns/60=vf1⑹谐波感应电动势的节距因数kpv⑺谐波感应电动势的分布因数kdv⑻谐波感应电动势的绕组因数kwv=kpvkdv⑼谐波电动势（相值）E①v=4.44fuNRwr①r2.齿谐波电动势⑴齿谐波——谐波次数v与一对极下的齿数Q1/p具有特定关系的谐波即v=Q1/p±1=2mq±1的谐波⑵齿谐波的特点kWV（V=2m±q1）=kW1谐波的相电动势和线电动势E①=EL中三次及3的倍数次谐波。因为3k次谐波电动势同相位、幅值相同，所以星接时线电动势为零角接时产生环流，环流产生的压降恰好被抵消。4.谐波的弊害.⑴使电动势波形变坏，发电机本身能耗增加，Y）性能⑵干扰临近的通讯线路二、消除谐波电动势的方法，从而影响用电设备的运行因为E①v=4.44fuNRwv①v所以通过减小KWr或①r可降低E①r消除v次谐波电势举例：5、7次谐波，选y2.采用分布绕组，降低kq丫。3.改善主磁场分布4.斜曹或斜极5.其他措施4.6通有正弦交流电时单相绕组的磁动势一、整距集中绕组的磁动势设气隙均匀，通以正弦交流电流，iHdl2Isin9t，Nc匝，则每个气隙上的磁动势为：结论：①波形：矩形波；fc=Ncisin3t=Fcmsincotsin3t=Fcmsincot②脉动磁动势：空间位置固定、幅值大小和方向随时间而变化的磁动势fc(x,t)=Fcm1sin3tcosx+Fcm3sin31cosx+???+Fcmvsin3tcos用电角度表示的空间距离。④基波磁动势的幅值：Fcm1NcI=0.9NcI⑤v次谐波磁势的幅值：Fcmv0.9NcI⑥基波磁动势的性质：按正弦规律变化的脉动磁动势。二、分布绕组的磁势整距分布绕组的磁势(q个)Fqm1=qFcm1kq1=0.9(qNcI)kq1双层短矩分布绕组的基波磁动势Fq(J)m1=2Fqm1ky1=2(0.9qNcIkq1)ky1=0.9(2qNc)kq1ky1I=0.9(2qNc)kw1I三、单相绕组的磁动势相电流为I6、每相串联匝数N、绕组并联支路数a、则单相磁动势为：F6m1=0.9f61(x,t)=F({)m1sin3tcosx=0.9I6sin3tcos单相脉动磁动势的分解f(J)1(x,t)=F({)m1sin3tcos=F6m1sin(31-(x,t)F6m1sin(⑴t+(x,t)结论：两个磁动势的性质：①圆形旋转磁动势；②幅值为单相磁动势幅值的一半；③转速：u=dxdt=2f。2fp=(r/s)=(r/min)即：一个脉动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁动势。4.7通有对称的三相电流时三相绕组的磁动势一、圆形旋转磁动势①数学法：fA1=F6m1sin3tcosfB1=F(J)m1sin(cot-120?)cos(fC1=F({)m1sin(cot+120?)cos(分解后相加的三相合成磁动势为：f1=②图解法：x-120?)x+120?)F6m1sin(⑴t-*结论：⑴三相对称绕组流过三相对称电流产生的合成基波磁动