东北电力大学电气工程学院 电机学 第四章.ppt

4.1交流绕组的构成原则和分类,4.2三相双层绕组,4.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势,4.4通有正弦电流时单相绕组的磁动势,4.5通有三相电流时三相绕组的磁动势,第四章交流绕组的共同理论,东北电力大学电气工程学院,本章主要内容,1.交流绕组的连接规律,2.正弦磁场下交流绕组的感应电动势,,3.通有正弦电流时单相绕组的磁动势,4.通有对称三相电流时的磁动势,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于正,2、对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称，,弦形、幅值要大；,电阻、电抗要平衡；,二、分类,按相数单相和多相绕组；,按槽内层数单层和双层；,按每极下每相槽数整数槽和分数槽；,按绕法叠绕组和波绕组。,4、绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，,3、绕组的铜耗要小，用铜量要省；,制造要方便。,,的三相交流电机，其定子绕组大多采用,,（1）可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，,（3）端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械,（2）所有线圈具有相同的尺寸，便于制造；,主要优点,特点绕组的线圈数等于槽数。,4.2三相双层绕组,双层绕组。（双层绕组和单层绕组的比较、交流,绕组的模型）,以改善电动势和磁动势的波形；,强度。,一、槽电动势星形图和相带划分,,,,体（槽号）是如何分配的。,现以一台相数，极数，槽数的定子来说明槽内导体的感应电动势和属于各相的导,1、概念,定子每极每相槽数,,式中，,Q定子槽数；,p极对数；,m相数。,相邻两槽间电角度,,此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。,2、槽电动势的星形图,如图4－1表示36槽内导体感应电动势的相量图，,亦称为槽电动势星形图。,以A相位例，由于，故A相共有12个槽,相带每极下每相所占的区域。,A相带1、2、3线圈组（）,与19、20、21（）,X相带,10、11、12（）,,与28、29、30（）,将四个线圈组按照一定的规律连接，即可得到A相绕组。,同理，B相距离A相电角度处，C相距离A相,电角度处，可按图4－1所划分的相带连成B、C,,相带绕组每个相带各占电角度。,各个相带的槽号分布。,（表4-1）,两相绕组。由此可得到一个三相对称绕组。,二、叠绕组,叠绕组绕组嵌线时，相邻得两个串联线圈中，,,,串联时应将极相组和极相组反向串联，即首－首相,为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵消，,极相组的电动势、电流方向与极相组的电动势,（图4-3）,后一个线圈紧“叠”在前一个线圈上。（图4-2）,电流方向相反。,连把尾端引出，或尾－尾相连把首端引出。,,4.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势,一、导体的感应电动势,1、电动势的波形,,2、正弦电动势的频率,感应电动势的频率,,同步转速,,3、导体电动势的有效值,将代入上式得导体电动势为,二、整距线圈的电动势,匝电势,单匝线圈电动势的有效值,线圈有匝，则线圈电动势为,三、短距线圈的电动势，节距因数,短距线圈的节距，用电角度表示时，节距为,,,单匝线圈的电动势为,据相量图中的几何关系，得单匝线圈电动势的,（图4－4）,,,,,为线圈的基波节距因数，表示线圈短距时感应电动势比整距时应打的折扣，,,,有效值为,四、分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数,个线圈的合成电动势为,,式中，外接圆的半径。,,把代入上式，得,,（图4－5）,式中，个线圈电动势的代数和；,,,绕组的基波分布因数，,,,的意义由于绕组分布在不同的槽内，使得,,,,,,,个分布线圈的合成电动势小于个集中线圈的,合成电动势，由此所引起的折扣。,一个极相组的电动势为,,式中，个线圈的总匝数；,,绕组的基波绕组因数。,,的意义既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，,,整个绕组的合成电动势所须的总折扣。,五、相电动势和线电动势,设一相绕组的总串联匝数为，则一相的电动势应为,,,,,4.4通有正弦电流时单相绕组的磁动势,一相绕组的磁动势为,,则单相绕组的基波磁动势为,,式中，单相绕组基波磁动势的幅值，,,,单相绕组的基波磁动势在空间随角按余弦规律,单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势，其脉振频率,取决于电流的频率。,分布，在时间上随按余弦规律脉振。,（图4－6）,,4.5通有三相电流时三相绕组的磁动势,三相绕组基波合成磁动势为,,式中，三相绕组基波磁动势的幅值。,,,性质是一个沿着气隙圆周连续推移的旋转磁动势波。,a转速,,即。,,b幅值位置当某相电流达到交流的最大值时，基波,c方向取决于交流电流的相序。,的轴线重合。,合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组,,,,,,,,,图4－1三相双层绕组的槽电动势星形图,,,,,,,,,相带,槽号,极对,A,B,C,X,Y,Z,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,第一对极下,（1槽18槽）,第二对极下,（19槽36槽）,表4-1各个相带的槽号分布,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,1,2,3,10,11,12,19,20,21,28,29,30,,,,,,,,,图4-2三相双层叠绕组的A绕组的展开图,,,,,,,,,,-1-2-3-,-10-11-12-,,,,-19-20-21-,-28-29-30-,,,,,,图A相绕组线圈的连接图（一条并联支路）,,,123,,,,192021,,,,,,101112,282930,,,,,,,,,,,,,,,,,图4-3A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）,,,图4-5极相组的合成电动势,,,,,,,,,,,图4-6不同瞬间时单相绕组的基波脉振磁动势,,