交流绕组及其电动势和磁动势解读

交流绕组及其电动势和磁动势解读第一页，编辑于星期六：十一点八分。4.1交流绕组的构成原则和分类一、构成原则

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.铜耗减小，用铜量减少。4.绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便第二页，编辑于星期六：十一点八分。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τ：2.线圈节距y：整距y=τ；短距y<τ。3.槽距角α（电角度）：第三页，编辑于星期六：十一点八分。4.每极每相槽数q:

5.电角度=p360°=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360°，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°。一般而言，对于p对极电机，电角度=p机械角度。6.并联支路数a第四页，编辑于星期六：十一点八分。7.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8.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第五页，编辑于星期六：十一点八分。第六页，编辑于星期六：十一点八分。第七页，编辑于星期六：十一点八分。相距360度电角度，导体电势时间上同相位

分析工具：槽导体电势星形图

把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形图第八页，编辑于星期六：十一点八分。4.2三相双层绕组一、特点：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每相线圈组数第九页，编辑于星期六：十一点八分。⑸每个线圈匝数为=每槽导体数/2⑹每个线圈组的匝数为*q⑺每相串联匝数N（即每极每条支路的匝数）第十页，编辑于星期六：十一点八分。二、优点：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——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——两个相连接的线圈成波浪式前进第十一页，编辑于星期六：十一点八分。三相双层绕组双层——每槽中有两个元件边，分为上下两层放置。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。第十二页，编辑于星期六：十一点八分。构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距,m=3)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。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接法第十三页，编辑于星期六：十一点八分。例：设相数m＝3，极数2p＝4，槽数Z＝24，则每极每相槽数q＝2，槽距角a＝30°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。第十四页，编辑于星期六：十一点八分。整矩绕组：跨距y＝τ＝6，每个元件的上层边与下层边相距6个槽。例如第l槽的上层边应与第7槽的下层边接成一个元件。同理2-8’，3-9’，4-10’，...相连，共计有24个元件。a相8个元件分成4个元件组，各元件组的连接规律为l-7‘-2-8’，7-13‘-8-14’，13-19‘-14-20’，19-1‘-20-2’，分别用I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示。第十五页，编辑于星期六：十一点八分。当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，I、Ⅲ组电势时间上同相，Ⅱ、IV组电势与I、Ⅲ组电势反相。各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不同连接方式，当通以电流形成4极磁场。第十六页，编辑于星期六：十一点八分。短距绕组取y＝5，每个元件跨5个槽，a相的4个元件组，分别是l-6'-2-7'，7-12'-8-13'，13-18'-14-19'，19-24'-20-l'第十七页，编辑于星期六：十一点八分。4.3三相单层绕组一、特点：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=每槽导体数⑹每个线圈组的匝数qNc⑺每相串联匝数N=每相总的串联匝数/a=pqNc/a=定子总导体数/2ma（即每条支路的匝数）第十八页，编辑于星期六：十一点八分。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）波形差三、分类⑴同心式绕组——由不同节距的同心线圈组成⑵链式绕组——由相同节距的同心线圈组成⑶采用不等距的线圈组成，节省铜线第十九页，编辑于星期六：十一点八分。4.4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：式中：为每个磁极基波电动势的大小。第二十页，编辑于星期六：十一点八分。二、线匝电动势及短矩系数，短矩系数：三、线圈电动势设线圈为Nc匝数，则有：第二十一页，编辑于星期六：十一点八分。四、线圈组电动势及分布系数

q个线圈组成，集中绕组：分布绕组：分布系数：绕组系数：第二十二页，编辑于星期六：十一点八分。五、相电动势和线电动势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对于单层绕组，因为每相有p个线圈组所以每相串联匝数对于双层绕组，因为每相有2p个线圈组所以每相串联匝数

式中:a为并联支路数第二十三页，编辑于星期六：十一点八分。若已知定子槽数为，每槽导体数为Z，则电机总导体数为，电机总匝数为每相全部线圈串联匝数为，每相支路串联匝数N=线电动势星接时

角接时若已知定子槽数为，每槽导体数为Z，则电机总导体数为，电机总匝数为每相全部线圈串联匝数为，每相支路串联匝数N=线电动势星接时

角接时第二十四页，编辑于星期六：十一点八分。4.5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γ=3，5，7，9，11……一、高次谐波电动势谐波电动势⑴谐波磁场的极对数：pγ=γpp——激波磁场的极对数⑵谐波磁场的极距：τγ=τ/γτ——激波磁场的极距⑶谐波磁场的槽距角：dγ=γd

第二十五页，编辑于星期六：十一点八分。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）EΦv=4.44fυNRwrΦr第二十六页，编辑于星期六：十一点八分。2、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=2mq±1）=kW13、谐波的相电动势和线电动势EΦ=ELEL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。第二十七页，编辑于星期六：十一点八分。4.谐波的弊害⑴使电动势波形变坏，发电机本身能耗增加，η↑，从而影响用电设备的运行性能⑵干扰临近的通讯线路第二十八页，编辑于星期六：十一点八分。二、消除谐波电动势的方法因为EΦv=4.44fυNRwvΦv所以通过减小KWr或Φr可降低EΦr1.采用短距绕组2.采用分布绕组，降低。3.改善主磁场分布4.斜曹或斜极第二十九页，编辑于星期六：十一点八分。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，

Nc匝，则每个气隙上的磁动势为：第三十页，编辑于星期六：十一点八分。结论：①波形：矩形波；②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。③分解：其中：用电角度表示的空间距离。④基波磁动势的幅值：第三十一页，编辑于星期六：十一点八分。第三十二页，编辑于星期六：十一点八分。第三十三页，编辑于星期六：十一点八分。第三十四页，编辑于星期六：十一点八分。第三十五页，编辑于星期六：十一点八分。⑤ν次谐波磁势的幅值：⑥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1.整距分布绕组的磁势（q个）2.双层短矩分布绕组的基波磁动势第三十六页，编辑于星期六：十一点八分。三、单相绕组的磁动势相电流为Iφ、每相串联匝数N、绕组并联支路数a、则单相磁动势为：第三十七页，编辑于星期六：十一点八分。单相脉动磁动势的分解结论：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：第三十八页，编辑于星期六：十一点八分。4.7通有对称的三相电流时三相绕组的磁动势1.圆形旋转磁动势①数学法分解后相加的三相合成磁动势为：