交流绕组-第六章

第6章交流电机的电枢绕组及其电动势6.0本章要求1.了解交流绕组的要求及分类；2.了解非正弦分布磁场下电势高次谐波及削弱方法；3.熟悉三相单层绕组及三相双层叠绕组展开图的画法；4.掌握交流绕组基本术语和槽电势星形图作法；5.掌握正弦分布磁场下绕组电势的分析。6.1交流绕组的基本要求和分类6.1.1基本要求1、能通过规定的电流（导体具有一定大小的截面积）。2、在一定导体数下，感应较大的基波电动势和产生较大的基波磁动势，且电动势和磁动势的波形尽量接近正弦波。3、在三相电机中，三相绕组要对称。（三相绕组有相同的阻抗，相同的线圈数和线圈分布，三相绕组的轴线在空间互差120度电角度）。4、在产生一定大小的电动势和磁动势，且保证绝缘性能和机械强度可靠的条件下，尽量减少用铜量。5、节约材料，制造工艺简单，安装、维修方便。6.1.2绕组分类1、槽内层数单层（链式、交叉式、同心式）；双层（叠绕组、波绕组）。2、相数单相、两相、三相、多相。3、每极每相槽数整数槽、分数槽。4、绕法

叠绕组和波绕组。单双层绕组、正弦绕组、变极绕组、延边三角形绕组等。6.2.1交流绕组的基本术语1、极对数p电机主磁极对数，成对交替出现2、电角度α、机械角度β一个圆周是360°，指空间几何角度或机械角度。一对磁极所占的空间距离，称360°空间电角度。α

=

pβ3、极距τ电机相邻两主磁极在电枢表面跨过的距离。τ=Z/（2P）；τ=πD/（2P）；τ=π

（180°）XACYBZXACYBZ6.2槽电势星形图4、每极每相槽数qq=Z/（2Pm）q=1的绕组称为集中绕组，q>1的绕组称为分布绕组。5、槽距角α相邻两槽占有的电角度，α=（P*360°）/Zα就是相邻两槽中导体电动势所差的角度数。6、相带每相绕组在一个极距中连续占有的电角度。一般三相电机都采用60°相带绕组。6.2.2槽电动势星形图各导体电势用相量表示构成的图形，是分析交流绕组的有效方法。

例：一台三相同步发电机，已知2p=4,电枢槽数Z=24，相数m=3，转子磁极逆时针方向旋转，试绘出槽电动势星形图。解：设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时，均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后，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α。三相双层绕组的槽电动势星形图从槽电动势星形图上我们可以看出：槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电角度3600，即一对磁极的距离。所以，1—12号相量和13—24重合。一般来说，当用相量表示各槽的导体的感应电动势时，由于一对磁极下有Z/p个槽，因此一对磁极下的Z/p个槽电动势相量均匀分布在3600的范围内，构成一个电动势星形图。6.3三相单层绕组

定子或转子每槽中只有一个线圈边的三相交流绕组称为三相单层绕组。6.3.1概述

1、线圈（元件）：是构成绕组的基本元件，它由Nc根线匝串联而成，线圈中嵌放在槽内的部分称为有效线圈边，线圈边之间的连接部分称为端部。

y1：线圈两有效边之间的距离，常用槽数表示。

y1=τ，整距线圈；y1>τ，长距线圈（几乎不用）；y1<τ，短距线圈（缩短端接，节省材料，可改善电势、磁势波形，常用）。2、分类：按照线圈的形状和端部连接方法的不同，三相单层绕组主要可分为链式、同心式和交叉式等型式。介绍一个相关概念：分相：由于绕组为三相绕组，因此还需把各槽导体分为三相，在槽电动势星形图上划分各相所属槽号。分相的原则是使每相电动势最大，并且三相的电动势相互对称。通常三相绕组使用60°分相法，即把槽电动势星形图6等分，每一等分称为一个相带，依次分别为A、Z、B、X、C、Y相带，如下所示：相带极数AZBXCY第一极数123456789101112第二极数131415161718192021222324单层绕组特点1、每槽只放一个线圈边，与双层绕组比较，线圈数少，仅为槽数的一半，嵌线方便，可提高工效。2、槽内只有一层导体，不需层间绝缘，槽的利用率高。3、同一槽内不存在双层那样的层间绝缘击穿问题。4、amax=p。5、从电磁观点看，所有连接方式等效节距都为整距，故不能同时采用分布和任选节距之办法来有效抑制谐波，不易改善电势、磁势波形，而且漏抗较大，仅用于10KW以下的小电机上。

双层绕组：电机每一槽分为上下两层，线圈的一个边嵌在某槽的上层，另一边安放在相隔一定槽数的另一槽的下层。双层绕组的线圈结构和单层绕组相似，但由于其一槽可安放两个线圈边，所以双层绕组的线圈数和槽数正好相等。根据双层绕组线圈形状和连接规律，三相双层绕组可分为叠绕组和波绕组两大类。叠绕式：任何两个相邻的线圈都是后一个“紧叠”在前一个上面，故称为叠绕组。6.4三相双层叠绕组已知：Z=36，2P=4，试绘制a=1的三相双层叠绕组展开图计算基本参数1、极距（槽）2、每极每相槽数（槽）3、槽距电角度

4、节距

取节距

相带槽号极

对ABCXYZ1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,1819,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36第一对极下（1槽~18槽）第二对极下（19槽~36槽）各个相带的槽号分布

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536ττττNSSNa1x1x2a2a3x3x4a4绕组展开图123101112192021282930

-1-2-3--10-11-12--19-20-21--28-29-30-A相绕组线圈的连接图（一条并联支路）1—2—319—20—2110—11—1228—29—30A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）双层绕组特点1、线圈数等于槽数。和单层绕组相比，支路数可以多一倍，从而提高电机功率。2、可采用短距线圈以节约端部用铜，能改善