交流电机绕组的电动势和磁动势

交流电机绕组的电动势和磁动势第1页，课件共22页，创作于2023年2月4.1交流电机的绕组一、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4.1.1交流绕组的基本知识第2页，课件共22页，创作于2023年2月三、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）：

4.每极每相槽数q:5.电角度=p360°=p机械角度

6.并联支路数a

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。第3页，课件共22页，创作于2023年2月4.1.2三相双层绕组一、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）每个槽内放上下两层线圈的有效边，线圈的每一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相距一个节距y的另一槽的下层。构成原则、排列方法和联接步骤与单层绕组基本相同。第4页，课件共22页，创作于2023年2月二、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叠绕组展开图第5页，课件共22页，创作于2023年2月4.1.3三相单层绕组

单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于定子槽数的一半。排列方法和联接步骤为：1）分极、分相；2）连成线圈和线圈组；3）连成相绕组。一、单层交叉式绕组

由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。

交叉式绕组由两大一小线圈交叉布置。线圈端部连线较短，有利于节省材料，并且省铜。广泛用于q>1的且为奇数的小型三相异步电动机。第6页，课件共22页，创作于2023年2月二、单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而成，整个外形如长链。每个线圈节距相等并且制造方便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用于q=2的4、6、8极小型三相异步电动机。

第7页，课件共22页，创作于2023年2月三、单层同心式绕组

几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。

同心式绕组端部连线较长，适用于q=4、6、8等偶数的2极小型三相异步电动机。第8页，课件共22页，创作于2023年2月优点不适宜于大中型电机元件少，结构简单，嵌线方便，槽内无层间绝缘广泛应用于10kW以下的异步电动机定子绕组单层绕组为整距绕组缺点电动势和磁动势波形较差铁损和噪声较大起动性能较差三相单层绕组的优缺点第9页，课件共22页，创作于2023年2月

4.2交流电机绕组的电动势一、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：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10页，课件共22页，创作于2023年2月四、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：

五、相电动势和线电动势设一相绕组的串联匝数为N，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11页，课件共22页，创作于2023年2月若已知定子槽数为，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12页，课件共22页，创作于2023年2月六、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，故γ=3，5，7，9，11……1、高次谐波电动势

⑴谐波磁场的极对数：pγ=γpp——基波磁场的极对数⑵谐波磁场的极距：τγ=τ/γτ——基波磁场的极距⑶谐波磁场的槽距角：dγ=γd

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13页，课件共22页，创作于2023年2月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。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下降，从而影响用电设备的运行性能⑵干扰临近的通讯线路

第14页，课件共22页，创作于2023年2月七、消除谐波电动势的方法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Kqv;3.改善主磁场分布;4.斜槽或斜极.第15页，课件共22页，创作于2023年2月

4.3交流电机绕组的磁动势一、整距集中绕组的磁动势设气隙均匀，通以正弦交流电流，匝数为Nc，则每个气隙上的磁动势为：

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：

式中：为用电角度表示的空间距离。第16页，课件共22页，创作于2023年2月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④基波磁动势的幅值：第17页，课件共22页，创作于2023年2月三、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：单相脉动磁动势的分解第18页，课件共22页，创作于2023年2月结论：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19页，课件共22页，创作于2023年2月四、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20页，课件共22页，创作于2023年2月②图解法——不同时刻三相合成磁动势10i

合成磁动势的转向是从载有超前电流的相转到载有滞后电流的相。第21页，课件共22页，创作于2023年2月结论：⑴三相对称绕组流过三相对称电流产生的合成基波磁动势为圆形旋转磁动势；⑵性质：①幅值：