电机学课件-电动势及磁势解读

电机学课件--电动势及磁势解读第一页，共28页。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，共28页。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，共28页。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，共28页。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，共28页。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每相线圈组数第六页，共28页。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）第七页，共28页。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八页，共28页。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）第九页，共28页。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，节省铜线第十页，共28页。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。第十一页，共28页。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：第十二页，共28页。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：第十三页，共28页。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为并联支路数第十四页，共28页。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

角接时第十五页，共28页。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

第十六页，共28页。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第十七页，共28页。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。第十八页，共28页。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十九页，共28页。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.斜曹或斜极第二十页，共28页。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：第二十一页，共28页。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：第二十二页，共28页。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二十三页，共28页。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：第二十四页，共28页。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：第二十五页，共28页。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：第二十六页，共2