交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場

1、交流電機可分為同步電機和異步電機兩大類，其中感應(yīng)電交流電機可分為同步電機和異步電機兩大類，其中感應(yīng)電機是一種最主要的異步電機。機是一種最主要的異步電機。兩類電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、工作原理、勵磁方式和性能雖有所兩類電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、工作原理、勵磁方式和性能雖有所不同，但是定子中所發(fā)生的電磁過程以及機電能量轉(zhuǎn)換的不同，但是定子中所發(fā)生的電磁過程以及機電能量轉(zhuǎn)換的機理和條件卻是相同的，可以采用統(tǒng)一的理論來研究。機理和條件卻是相同的，可以采用統(tǒng)一的理論來研究。本章首先簡述三相同步發(fā)電機和三相感應(yīng)電動機的基本工本章首先簡述三相同步發(fā)電機和三相感應(yīng)電動機的基本工作原理，之后重點將研究交流繞組的連接規(guī)律，正弦磁場作

2、原理，之后重點將研究交流繞組的連接規(guī)律，正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢中的高次諧波，通下交流繞組的感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢中的高次諧波，通有正弦電流時單相繞組的磁動勢，通有對稱三相電流時三有正弦電流時單相繞組的磁動勢，通有對稱三相電流時三相繞組的磁動勢，以及不對稱或非正弦電流下三相繞組的相繞組的磁動勢，以及不對稱或非正弦電流下三相繞組的磁動勢。磁動勢。 第四章第四章 交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場本章內(nèi)容本章內(nèi)容第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的

3、的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的的感應(yīng)電動勢第第4 4節(jié)節(jié) 交流繞組中的高次諧波電動勢交流繞組中的高次諧波電動勢第第5 5節(jié)節(jié) 通有正弦電流時單相繞組的磁動勢通有正弦電流時單相繞組的磁動勢第第6 6節(jié)節(jié) 通有正弦電流時三相繞組的磁動勢通有正弦電流時三相繞組的磁動勢思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題第四章第四章 交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場知識點知識點1 1三相交流電機繞組的結(jié)構(gòu)原理三相交流電機繞組的結(jié)構(gòu)原理2 2三相交流電機繞組的感應(yīng)電動勢三相交流電機繞組的感應(yīng)電動勢3 3正弦電流下三相交流電機繞組的磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁場正弦電流下三相交流電機繞組的磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁場學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)

4、要求1 1具備三相交流電機繞組的結(jié)構(gòu)特點和原理分析能力具備三相交流電機繞組的結(jié)構(gòu)特點和原理分析能力2 2具備三相交流電機繞組展開圖的繪制能力具備三相交流電機繞組展開圖的繪制能力3 3具備三相交流電機繞組感應(yīng)電動勢的分析計算能力具備三相交流電機繞組感應(yīng)電動勢的分析計算能力 第四章第四章 交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場交流電機的感應(yīng)電動勢和旋轉(zhuǎn)磁場4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 三相感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)三相感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)三個完全相同的線圈空間彼此互隔三個完全相同的線圈空間彼此互隔1200，分布在定子鐵芯內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了分布在定子鐵芯內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了三相對

5、稱定子繞組。當(dāng)三相對稱繞組接三相對稱定子繞組。當(dāng)三相對稱繞組接上三相對稱電源時，在繞組中將流過三上三相對稱電源時，在繞組中將流過三相對稱電流。相對稱電流。若各相電流的瞬時表達式為若各相電流的瞬時表達式為 tIimAsin120sintIimB120sintIimC第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 當(dāng)三相對稱電流通過三相對稱繞組時，必然產(chǎn)生一個大小不當(dāng)三相對稱電流通過三相對稱繞組時，必然產(chǎn)生一個大小不變，轉(zhuǎn)速一定的旋轉(zhuǎn)磁場。變，轉(zhuǎn)速一定的旋轉(zhuǎn)磁場。 tIimAsin120sintIimB120sintIimC 0t2tt23t2t第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的

6、基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 流入三相定子繞組的電流是按流入三相定子繞組的電流是按ABABC C的的相序達到最大值的，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)相序達到最大值的，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向也是從方向也是從A A相繞組軸線轉(zhuǎn)向相繞組軸線轉(zhuǎn)向B B相繞組軸線，相繞組軸線，再轉(zhuǎn)向再轉(zhuǎn)向C C相繞組軸線的，即按相繞組軸線的，即按ABABC C的順的順序旋轉(zhuǎn)，與三相交流電的變化順序一致。序旋轉(zhuǎn)，與三相交流電的變化順序一致。結(jié)論：在三相定子繞組空間排序不變的條結(jié)論：在三相定子繞組空間排序不變的條件下，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的件下

7、，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序，即從電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。相序，即從電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只需將三相電若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只需將三相電源進線中的任意兩相對調(diào)即可。源進線中的任意兩相對調(diào)即可。第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 p=1p=1時，電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過時，電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一周。一周。如果在定子鐵芯上放置如果在定子鐵芯上放置p p套三相繞組，套三相繞組，每套繞組占據(jù)的定子內(nèi)圓每套繞組占據(jù)的定子內(nèi)圓1/p1/p，將屬于，將屬

8、于同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)，即成為同相的線圈串聯(lián)或并聯(lián)，即成為2p2p極三極三相感應(yīng)電動機。三相繞組流入三相對稱相感應(yīng)電動機。三相繞組流入三相對稱電流時所建立的合成磁場，仍然是一個電流時所建立的合成磁場，仍然是一個旋轉(zhuǎn)磁場，不過當(dāng)電流變化一次，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場，不過當(dāng)電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場僅轉(zhuǎn)過磁場僅轉(zhuǎn)過1/p1/p轉(zhuǎn)。由此可知旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)。由此可知旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為的轉(zhuǎn)速為 (4-5(4-5）160 fnspfns160第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 在電機的氣隙中形成的空間旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)在電機的

9、氣隙中形成的空間旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速只取決于電源的頻率和電機的極對數(shù)，速只取決于電源的頻率和電機的極對數(shù)，因此把這個轉(zhuǎn)速稱為交流電機的同步轉(zhuǎn)因此把這個轉(zhuǎn)速稱為交流電機的同步轉(zhuǎn)速：速：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中形成感應(yīng)電流。形成感應(yīng)電流。有電流流過的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將在旋轉(zhuǎn)磁場中有電流流過的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將在旋轉(zhuǎn)磁場中受電磁力并在轉(zhuǎn)子軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，受電磁力并在轉(zhuǎn)子軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，拖著其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，拖著轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方

10、向旋轉(zhuǎn)，將輸入的電能變成旋轉(zhuǎn)的機械能。輸入的電能變成旋轉(zhuǎn)的機械能。pfns160第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒小于旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒小于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，因為只有這樣，轉(zhuǎn)子繞組才能轉(zhuǎn)速，因為只有這樣，轉(zhuǎn)子繞組才能“切割切割”產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機旋轉(zhuǎn)。從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機旋轉(zhuǎn)。可見可見nns是感應(yīng)電動機工作的必要條是感應(yīng)電動機工作的必要條件。由于感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場件。由于感應(yīng)電動機的

11、轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不同步，因此又稱為異步電動機。轉(zhuǎn)速不同步，因此又稱為異步電動機。第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.1 4.1.1 三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 4.1.2 4.1.2 三相同步發(fā)電機的工作原理三相同步發(fā)電機的工作原理 最簡單的兩極三相同步發(fā)電機模型最簡單的兩極三相同步發(fā)電機模型三個完全相同的線圈空間彼此互隔三個完全相同的線圈空間彼此互隔1201200 0，分布在定子鐵芯內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了分布在定子鐵芯內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了定子三相對稱繞組；定子三相對稱繞組；轉(zhuǎn)子磁極上套裝著直流勵磁繞組。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁極上套裝著直流勵

12、磁繞組。轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入勵磁直流，在電機內(nèi)建立勵磁繞組通入勵磁直流，在電機內(nèi)建立恒定兩極磁場，其主磁通穿過氣隙同時恒定兩極磁場，其主磁通穿過氣隙同時鉸鏈定子繞組。鉸鏈定子繞組。第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 作為發(fā)電機，原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子作為發(fā)電機，原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子感生交流電動勢，此電動勢和頻率為感生交流電動勢，此電動勢和頻率為 (4-1(4-1）(4-2(4-2）式中，式中，b b導(dǎo)體所在處的氣隙磁密；導(dǎo)體所在處的氣隙磁密； v v導(dǎo)體與氣隙磁密的相對線速度；導(dǎo)體與氣隙磁密的相對線速度； l l線圈導(dǎo)體的軸向長度；線圈導(dǎo)體的軸向長度； P

13、P電機的極對數(shù)；電機的極對數(shù)； n n轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)速； f f1 1定子感應(yīng)電動勢頻率。定子感應(yīng)電動勢頻率?？梢姡?dāng)電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速為一定時，可見，當(dāng)電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速為一定時，電機發(fā)出的交流電動勢的頻率也是一定的。電機發(fā)出的交流電動勢的頻率也是一定的。vlbe60pnf11第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.2 4.1.2 三相同步發(fā)電機的工作原理三相同步發(fā)電機的工作原理 假設(shè)轉(zhuǎn)子勵磁電流建立的氣隙磁場在轉(zhuǎn)子表面正弦分布。坐假設(shè)轉(zhuǎn)子勵磁電流建立的氣隙磁場在轉(zhuǎn)子表面正弦分布。坐標(biāo)取在轉(zhuǎn)子上，原點位于極間，標(biāo)取在轉(zhuǎn)子上，原點位于極間，為

14、距離原點的電角度，此為距離原點的電角度，此處氣隙磁密為處氣隙磁密為 。設(shè)。設(shè)t=0t=0時時A A相導(dǎo)體在極間，轉(zhuǎn)子相導(dǎo)體在極間，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角頻率為旋轉(zhuǎn)的角頻率為，則時間，則時間t t時，時，=t=t，A A相導(dǎo)體感應(yīng)電動相導(dǎo)體感應(yīng)電動勢為勢為 (4-3(4-3）sinBb1tsinE2tsinvlBe11A第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.2 4.1.2 三相同步發(fā)電機的工作原理三相同步發(fā)電機的工作原理 由于定子三相繞組在空間依次滯后電角由于定子三相繞組在空間依次滯后電角度，因此和相導(dǎo)體感應(yīng)電動勢為度，因此和相導(dǎo)體感應(yīng)電動勢為(4-4(4-4）可見

15、，三相同步發(fā)電機中，正弦分布的可見，三相同步發(fā)電機中，正弦分布的轉(zhuǎn)子氣隙磁場隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在定子轉(zhuǎn)子氣隙磁場隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在定子三相對稱繞組中感應(yīng)三相對稱正弦電動三相對稱繞組中感應(yīng)三相對稱正弦電動勢。如果定子繞組外加三相對稱負載，勢。如果定子繞組外加三相對稱負載，發(fā)電機將提供三相對稱正弦電流。發(fā)電機將提供三相對稱正弦電流。 120-tsinE2e1B240-tsinE2e1C第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.2 4.1.2 三相同步發(fā)電機的工作原理三相同步發(fā)電機的工作原理 定子外加三相對稱負載，三相繞組中將定子外加三相對稱負載，三相繞組中將流過頻

16、率為流過頻率為f f1 1的對稱三相電流，并在電的對稱三相電流，并在電機氣隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為機氣隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為n ns s的正向旋轉(zhuǎn)磁場。的正向旋轉(zhuǎn)磁場。定子繞組中感應(yīng)電動勢在時間上滯后于定子繞組中感應(yīng)電動勢在時間上滯后于轉(zhuǎn)子磁場在繞組中產(chǎn)生的磁通，因此定轉(zhuǎn)子磁場在繞組中產(chǎn)生的磁通，因此定子電流產(chǎn)生的磁場在空間滯后于轉(zhuǎn)子磁子電流產(chǎn)生的磁場在空間滯后于轉(zhuǎn)子磁場。場。兩個磁場之間將產(chǎn)生電磁力的作用，轉(zhuǎn)兩個磁場之間將產(chǎn)生電磁力的作用，轉(zhuǎn)子受的電磁轉(zhuǎn)矩是阻力轉(zhuǎn)矩。子受的電磁轉(zhuǎn)矩是阻力轉(zhuǎn)矩。第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.1.2 4.1.2 三相同步發(fā)電機的工作原理

17、三相同步發(fā)電機的工作原理 第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 外力持續(xù)作功，克服作用在轉(zhuǎn)子上外力持續(xù)作功，克服作用在轉(zhuǎn)子上的阻力轉(zhuǎn)矩，的阻力轉(zhuǎn)矩，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n1 1不變，不變，則在定子側(cè)就能得到持續(xù)的頻率為則在定子側(cè)就能得到持續(xù)的頻率為f f1 1的交流電能提供給負載，電機將機的交流電能提供給負載，電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。械能轉(zhuǎn)換為電能。此電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速此電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n1 1和定子電流產(chǎn)生的和定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n ns s相同，因此稱為同步相同，因此稱為同步發(fā)電機。發(fā)電機。60pnf11pfns1604.1.2 4.1.

18、2 三相同步發(fā)電機的工作原理三相同步發(fā)電機的工作原理 同步發(fā)電機和感應(yīng)電動機，兩類交流電機雖然轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、勵同步發(fā)電機和感應(yīng)電動機，兩類交流電機雖然轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、勵磁方式和運行特性有很大區(qū)別，但定子結(jié)構(gòu)相同，電機內(nèi)部磁方式和運行特性有很大區(qū)別，但定子結(jié)構(gòu)相同，電機內(nèi)部發(fā)生的電磁現(xiàn)象和機電能量轉(zhuǎn)換的原理基本上相同。發(fā)生的電磁現(xiàn)象和機電能量轉(zhuǎn)換的原理基本上相同。定子三相繞組和電磁旋轉(zhuǎn)理論是兩類交流電機共同的理論。定子三相繞組和電磁旋轉(zhuǎn)理論是兩類交流電機共同的理論。第第1 1節(jié)節(jié) 三相交流電機的基本工作原理三相交流電機的基本工作原理 4.2.1 4.2.1 交流繞組的構(gòu)成原則和分類交流繞組的構(gòu)成原則和分類

19、 交流繞組的構(gòu)成主要基于運行和設(shè)計制造兩方面的考慮。交流繞組的構(gòu)成主要基于運行和設(shè)計制造兩方面的考慮。定子繞組必須保證它通入三相交流電流以后，其旋轉(zhuǎn)磁場具定子繞組必須保證它通入三相交流電流以后，其旋轉(zhuǎn)磁場具有一定的極數(shù)、大小、在空間的分布波形以及由該旋轉(zhuǎn)磁場有一定的極數(shù)、大小、在空間的分布波形以及由該旋轉(zhuǎn)磁場在繞組中感應(yīng)的電勢也是對稱的。在繞組中感應(yīng)的電勢也是對稱的。交流繞組的型式各異，但構(gòu)成原則卻基本相同，具體要求是：交流繞組的型式各異，但構(gòu)成原則卻基本相同，具體要求是：1 1）合成電動勢和合成磁動勢的波形力求接近正弦波，數(shù)量上）合成電動勢和合成磁動勢的波形力求接近正弦波，數(shù)量上力求獲得較大

20、的基波電動勢和基波磁動勢，并要求電動勢和力求獲得較大的基波電動勢和基波磁動勢，并要求電動勢和磁動勢中的諧波分量應(yīng)盡可能?。淮艅觿葜械闹C波分量應(yīng)盡可能??；2 2）對三相繞組，各相的電動勢和磁動勢必須對稱，電阻、電）對三相繞組，各相的電動勢和磁動勢必須對稱，電阻、電抗要平衡；抗要平衡；3 3）繞組的銅耗要小，用銅量要省。）繞組的銅耗要小，用銅量要省。4 4）絕緣性能要可靠，機械強度、散熱條件要好、制造、維修）絕緣性能要可靠，機械強度、散熱條件要好、制造、維修要方便。要方便。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.1 4.2.1 交流繞組的構(gòu)成原則和分類交流繞組的構(gòu)成原則和分類 交流電機交

21、流繞組的種類很多，可按相數(shù)、槽內(nèi)繞組層數(shù)、交流電機交流繞組的種類很多，可按相數(shù)、槽內(nèi)繞組層數(shù)、每極下每相槽數(shù)和繞法來分類。每極下每相槽數(shù)和繞法來分類。從相數(shù)分，繞組可分為單相和多相繞組；從相數(shù)分，繞組可分為單相和多相繞組；按槽內(nèi)層數(shù)分，有單層、雙層和單雙層混合繞組；按槽內(nèi)層數(shù)分，有單層、雙層和單雙層混合繞組；按每極下每相所占的槽數(shù)等于整數(shù)或分數(shù)，分為整數(shù)槽和分按每極下每相所占的槽數(shù)等于整數(shù)或分數(shù)，分為整數(shù)槽和分數(shù)槽繞組；數(shù)槽繞組；按線圈連接時的繞法分，雙層繞組又分為疊繞組和波繞組，按線圈連接時的繞法分，雙層繞組又分為疊繞組和波繞組，單層繞組又分為鏈式、交叉式和同心式。單層繞組又分為鏈式、交叉式

22、和同心式。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 1 1）線圈）線圈線圈也稱繞組元件，是構(gòu)成繞組的最基本的元件，它可由一線圈也稱繞組元件，是構(gòu)成繞組的最基本的元件，它可由一匝或多匝串聯(lián)而成；匝或多匝串聯(lián)而成；多個線圈連接成一組就稱為線圈組；多個線圈連接成一組就稱為線圈組；由多個線圈或線圈組按照一定的規(guī)律連接在一起就形成一相由多個線圈或線圈組按照一定的規(guī)律連接在一起就形成一相繞組，三相交流電機定子有三相繞組。繞組，三相交流電機定子有三相繞組。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組

23、的基本知識 2 2）極距）極距兩個相鄰磁極軸線之間沿定子鐵芯內(nèi)表面的距離稱為極距兩個相鄰磁極軸線之間沿定子鐵芯內(nèi)表面的距離稱為極距，極距一般用每個極面下所占的槽數(shù)來表示。定子槽數(shù)為極距一般用每個極面下所占的槽數(shù)來表示。定子槽數(shù)為Q Q，磁，磁極對數(shù)為極對數(shù)為p p，則，則 (4-6)(4-6)pQ2第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 3 3）線圈節(jié)距）線圈節(jié)距一個線圈的兩個有效邊之間所跨過的距離稱為線圈的節(jié)距一個線圈的兩個有效邊之間所跨過的距離稱為線圈的節(jié)距y y1 1。節(jié)距一般用線圈跨過的槽數(shù)來表示。節(jié)距一般用線圈跨過的槽數(shù)

24、來表示。為使每個線圈獲得盡可能大的電動勢或磁動勢，節(jié)距為使每個線圈獲得盡可能大的電動勢或磁動勢，節(jié)距y y1 1應(yīng)等應(yīng)等于或接近于極距于或接近于極距。y y1 1=的繞組稱為整距繞組，的繞組稱為整距繞組，常用常用; ;y y1 1的繞組稱為長距繞組，的繞組稱為長距繞組，不用不用。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 4 4）機械角度和電角度）機械角度和電角度電動機圓周在幾何上分成電動機圓周在幾何上分成3603600 0，這稱為機械角度。從電磁觀，這稱為機械角度。從電磁觀點來看，若電動機的極對數(shù)為點來看，若電動機的極對數(shù)為p p，

25、則經(jīng)過一對磁極，磁場變化，則經(jīng)過一對磁極，磁場變化一周，相當(dāng)于電角度一周，相當(dāng)于電角度3603600 0。因此，電動機圓周按電角度計算。因此，電動機圓周按電角度計算就有就有p p3603600 0，即，即電角度電角度= =p p機械角度機械角度 (4-7(4-7）第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 5 5）槽距角）槽距角相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽距角相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽距角。因為定子槽在定子內(nèi)圓上是均勻分布的，所以若定子槽數(shù)為因為定子槽在定子內(nèi)圓上是均勻分布的，所以若定子槽數(shù)為Q Q，電機極對數(shù)為電機極對數(shù)為p p，

26、則，則 (4-8(4-8）Qp360第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 6 6）每極每相槽數(shù)）每極每相槽數(shù)q q每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)q q，若繞組相，若繞組相數(shù)為數(shù)為m m1 1，則，則 (4-9(4-9）若若q q為整數(shù)稱為整數(shù)槽繞組。為整數(shù)稱為整數(shù)槽繞組。若若q q為分數(shù)稱為分數(shù)槽繞組。分數(shù)槽繞為分數(shù)稱為分數(shù)槽繞組。分數(shù)槽繞組一般用在大型、低速的同步電機中。組一般用在大型、低速的同步電機中。對于三相電機，上式中的對于三相電機，上式中的m m1 1取取3 3；對

27、于單相電機，上式中的對于單相電機，上式中的m m1 1取取2 2。 pmQq12第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.2 4.2.2 交流繞組的基本知識交流繞組的基本知識 7 7）相帶）相帶每相繞組在一對極下所連續(xù)占有的寬度每相繞組在一對極下所連續(xù)占有的寬度( (用電角度表示用電角度表示) )稱為稱為相帶。相帶。在三相交流電機中，每個磁極下每相占有在三相交流電機中，每個磁極下每相占有60600 0的電角度，稱為的電角度，稱為60600 0相帶。相帶。由于三相繞組在空間彼此要相距由于三相繞組在空間彼此要相距120120電角度，所以相帶的劃電角度，所以相帶的劃分沿定子內(nèi)圓應(yīng)依次為分沿定

28、子內(nèi)圓應(yīng)依次為A A1 1、Z Z1 1、B B1 1、X X1 1、C C1 1、Y Y1 1等，如圖等，如圖4-84-8所所示。示。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.3 4.2.3 交流繞組展開圖的繪制方法交流繞組展開圖的繪制方法 要掌握三相交流繞組結(jié)構(gòu)，還必須能夠正確繪制其展開圖：要掌握三相交流繞組結(jié)構(gòu)，還必須能夠正確繪制其展開圖：畫槽：用槽內(nèi)的線圈邊表示槽，每一個畫槽：用槽內(nèi)的線圈邊表示槽，每一個槽槽都由一根實線和都由一根實線和一根虛線表示。一根虛線表示。分極：即根據(jù)公式分極：即根據(jù)公式 計算極距，然后在圖上標(biāo)出，計算極距，然后在圖上標(biāo)出，每一個磁極的極性可以任意假設(shè)。

29、每一個磁極的極性可以任意假設(shè)。分相：根據(jù)公式分相：根據(jù)公式 計算每極每相槽數(shù)，然后在圖上計算每極每相槽數(shù)，然后在圖上從左向右對每一個磁極下的槽進行分段，每段即為一個極相從左向右對每一個磁極下的槽進行分段，每段即為一個極相組，有組，有q q個連續(xù)分布的槽。個連續(xù)分布的槽。為保證三相繞組之間為保證三相繞組之間120120的空間相位差，將每一對磁極下的的空間相位差，將每一對磁極下的每個極相組按每個極相組按 分相。分相。pQ 21mqYCXBZA第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.3 4.2.3 交流繞組展開圖的繪制方法交流繞組展開圖的繪制方法 確定電動勢方向：確定電動勢方向的原則是每個

30、極相組確定電動勢方向：確定電動勢方向的原則是每個極相組( (一一個個) )的電動勢方向一致，相鄰極相組的電動勢方向相反。的電動勢方向一致，相鄰極相組的電動勢方向相反。連線：根據(jù)節(jié)距連線：根據(jù)節(jié)距y y1 1和繞組的具體結(jié)構(gòu)要求連接端線及引線，和繞組的具體結(jié)構(gòu)要求連接端線及引線，繞組的首端從繞組的首端從A A、B B和和C C引出，尾端從引出，尾端從X X、Y Y和和Z Z引出。引出。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.4 4.2.4 雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分 現(xiàn)代現(xiàn)代10kW10kW以上的三相交流電機，其定子繞組一般均采用雙層以上的三相交流

31、電機，其定子繞組一般均采用雙層繞組。繞組。雙層繞組的每個槽內(nèi)有上、下兩個線圈變。線圈的一條邊放雙層繞組的每個槽內(nèi)有上、下兩個線圈變。線圈的一條邊放在某一槽的上層，另一條邊則放在相隔在某一槽的上層，另一條邊則放在相隔y y1 1槽的下層，整個繞槽的下層，整個繞組的線圈數(shù)恰好等于槽數(shù)。組的線圈數(shù)恰好等于槽數(shù)。雙層繞組的主要優(yōu)點為：雙層繞組的主要優(yōu)點為：（1 1）可以選擇最有利的節(jié)距、）可以選擇最有利的節(jié)距、并同時采用分布繞組，來改善電并同時采用分布繞組，來改善電動勢和磁動勢的波形；動勢和磁動勢的波形；（2 2）所有線圈具有同樣的尺寸，）所有線圈具有同樣的尺寸，便于制造；便于制造；（3 3）端部形狀

32、排列整齊，有利）端部形狀排列整齊，有利于散熱和增強機械強度。于散熱和增強機械強度。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.4 4.2.4 雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分 交流繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢通常為正弦交流電動勢，故可以用交流繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢通常為正弦交流電動勢，故可以用相量來表示和運算，尤其用槽電動勢星形相量圖進行繞組、相量來表示和運算，尤其用槽電動勢星形相量圖進行繞組、相帶劃分簡單易行。相帶劃分簡單易行?，F(xiàn)用一臺三相四極現(xiàn)用一臺三相四極3636槽的定子來說明槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢槽的定子來說明槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢和屬于各相的導(dǎo)體（槽號）是如何分配

33、的。和屬于各相的導(dǎo)體（槽號）是如何分配的。由于極數(shù)由于極數(shù)2p=42p=4，槽數(shù)，槽數(shù)Q=36Q=36，相數(shù)，相數(shù)m m1 1=3=3，所以定子的每極每相，所以定子的每極每相槽數(shù)槽數(shù)q q為為相鄰兩槽間的電角度相鄰兩槽間的電角度為為角亦是相鄰兩槽中導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的相位差。角亦是相鄰兩槽中導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的相位差。33223621pmQq20363602360Qp第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.4 4.2.4 雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分 槽電動勢星形相量圖和槽電動勢星形相量圖和60600 0相帶劃分相帶劃分第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流

34、繞組 4.2.4 4.2.4 雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分 槽電動勢星形相量圖和槽電動勢星形相量圖和60600 0相帶劃分相帶劃分表表4-1 4-1 各個相帶的槽號分配（各個相帶的槽號分配（60600 0相帶）相帶） 相帶極對A相帶Z相帶B相帶X相帶C相帶Y相帶第一對極（118槽）1，2，34，5，6 7，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二對極（1936槽）19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.4 4.2.4 雙層繞組槽電動勢星

35、形圖和相帶劃分雙層繞組槽電動勢星形圖和相帶劃分 槽電動勢星形相量圖和槽電動勢星形相量圖和1201200 0相帶劃分相帶劃分60600 0相帶繞組的合成電動相帶繞組的合成電動勢要比勢要比1201200 0相帶大，所以相帶大，所以除少數(shù)特殊情況外，通除少數(shù)特殊情況外，通常的三相繞組都是常的三相繞組都是60600 0相相帶繞組。帶繞組。一對磁極下每相線圈串一對磁極下每相線圈串聯(lián)，兩種相帶電動勢比聯(lián)，兩種相帶電動勢比為：為： 3212060EE第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組1 1）雙層疊繞組線圈連接）雙層疊繞組線圈連接繞組嵌線時，相鄰的兩個串聯(lián)線

36、圈中，后一個線圈緊繞組嵌線時，相鄰的兩個串聯(lián)線圈中，后一個線圈緊“疊疊”在前一個線圈上，這種繞組稱為疊繞組。在前一個線圈上，這種繞組稱為疊繞組。線圈串聯(lián)時，若每串聯(lián)一個線圈，就向右移動一個槽，繞組線圈串聯(lián)時，若每串聯(lián)一個線圈，就向右移動一個槽，繞組稱為右行疊繞組，常用；稱為右行疊繞組，常用；若每串聯(lián)一個線圈，就向左移動一個槽，繞組稱為左行疊繞若每串聯(lián)一個線圈，就向左移動一個槽，繞組稱為左行疊繞組。左行繞組不方便嵌線，不用。組。左行繞組不方便嵌線，不用。下面舉例說明雙層疊繞組的連接規(guī)律并繪制繞組展開圖。下面舉例說明雙層疊繞組的連接規(guī)律并繪制繞組展開圖。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4

37、.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組1 1）雙層疊繞組線圈連接）雙層疊繞組線圈連接【例【例4-14-1】 設(shè)一臺三相四極設(shè)一臺三相四極3636槽的交流電機，線圈的節(jié)距槽的交流電機，線圈的節(jié)距y y1 1=8=8，試繪制其雙層疊繞組展開圖。，試繪制其雙層疊繞組展開圖。【解【解】畫槽：畫槽：Q=36Q=36，雙層；，雙層；分極：分極：2p=42p=4， ；分相：分相： 。確定線圈電動勢方向。假設(shè)繞組在磁極之上，磁極逆時針確定線圈電動勢方向。假設(shè)繞組在磁極之上，磁極逆時針向左移動，按電磁感應(yīng)右手定則確定線圈電動勢方向；向左移動，按電磁感應(yīng)右手定則確定線圈電動勢方向；端線及引線連接。端線及引線連

38、接。936pQ423391mq第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組1 1）雙層疊繞組線圈連接）雙層疊繞組線圈連接【例【例4-14-1】 設(shè)一臺三相四極設(shè)一臺三相四極3636槽的交流電機，線圈的節(jié)距槽的交流電機，線圈的節(jié)距y y1 1=8=8，試繪制其雙層疊繞組展開圖。，試繪制其雙層疊繞組展開圖。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組1 1）雙層疊繞組線圈連接）雙層疊繞組線圈連接【例【例4-14-1】 設(shè)一臺三相四極設(shè)一臺三相四極3636槽的交流電機，線圈的

39、節(jié)距槽的交流電機，線圈的節(jié)距y y1 1=8=8，試繪制其雙層疊繞組展開圖。，試繪制其雙層疊繞組展開圖。4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組2 2）雙層疊繞組支路連接）雙層疊繞組支路連接在疊繞組中，每一個極相組內(nèi)部的線圈是依次串聯(lián)的，不同在疊繞組中，每一個極相組內(nèi)部的線圈是依次串聯(lián)的，不同磁極下的各個極相組之間視具體需要即可接成串聯(lián)，亦可接磁極下的各個極相組之間視具體需要即可接成串聯(lián)，亦可接成并聯(lián)。成并聯(lián)。由于由于A A極相組的電動勢方向與極相組的電動勢方向與X X極相組的電動勢方向相反，電極相組的電動勢方向相反，電流方向亦相反，為避免電動勢互相抵消或者電流所形成的磁流方向亦相反，為避

40、免電動勢互相抵消或者電流所形成的磁場互相抵消，串聯(lián)時應(yīng)把場互相抵消，串聯(lián)時應(yīng)把A A極相組和極相組和X X極相組反向串聯(lián)，即首極相組反向串聯(lián)，即首端和首端相連把尾端引出，或尾端和尾端相連把首端引出。端和首端相連把尾端引出，或尾端和尾端相連把首端引出。若整個繞組僅需一條支路若整個繞組僅需一條支路: :第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組2 2）雙層疊繞組支路連接）雙層疊繞組支路連接如果希望獲得兩條并聯(lián)支路如果希望獲得兩條并聯(lián)支路 : :第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組2 2）雙層疊繞組支路連接

41、）雙層疊繞組支路連接如果希望獲得四條并聯(lián)支路如果希望獲得四條并聯(lián)支路 : :交流雙層疊繞組由于每相的交流雙層疊繞組由于每相的極相組數(shù)等于極數(shù)，所以雙極相組數(shù)等于極數(shù)，所以雙層疊繞組的最多并聯(lián)支路數(shù)層疊繞組的最多并聯(lián)支路數(shù)a等于等于2p。實際支路數(shù)。實際支路數(shù)a通通常小于常小于2p，且，且2p必須是必須是a的的整數(shù)倍，即整數(shù)倍，即 整數(shù)。整數(shù)。a2p第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.5 4.2.5 雙層疊繞組雙層疊繞組2 2）雙層疊繞組支路連接）雙層疊繞組支路連接優(yōu)點優(yōu)點: :短距時端部可以節(jié)約部分用銅量。短距時端部可以節(jié)約部分用銅量。缺點缺點: :一臺電機的最后幾個線圈的嵌線較

42、為困難，極間連線較一臺電機的最后幾個線圈的嵌線較為困難，極間連線較長，在極數(shù)較多時相當(dāng)費銅。長，在極數(shù)較多時相當(dāng)費銅。疊繞組線圈一般為多匝，主要用于一般電壓、額定電流不太疊繞組線圈一般為多匝，主要用于一般電壓、額定電流不太大的中、小型同步電機和感應(yīng)電機的定子繞組中。大的中、小型同步電機和感應(yīng)電機的定子繞組中。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組雙層波繞組繞組嵌線時，兩個相連接的線圈成波浪形前進，這種繞組稱繞組嵌線時，兩個相連接的線圈成波浪形前進，這種繞組稱為波繞組為波繞組和疊繞組相比較，兩者的相帶劃分和槽號分配完全相同，但和疊繞組相比較，兩者的相帶劃分和

43、槽號分配完全相同，但是線圈之間的連接順序和端部形狀不同。是線圈之間的連接順序和端部形狀不同。波繞組的連接規(guī)律波繞組的連接規(guī)律把所有同把所有同一極性下屬于同一相的線圈按波一極性下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成一組；浪形依次串聯(lián)起來，組成一組；再把所有另一極性（下屬于同一再把所有另一極性（下屬于同一相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，相的線圈按波浪形依次串聯(lián)起來，組成另一組；最后把這兩大組線組成另一組；最后把這兩大組線圈根據(jù)需要接成串聯(lián)或并聯(lián)，以圈根據(jù)需要接成串聯(lián)或并聯(lián)，以構(gòu)成一相繞組。構(gòu)成一相繞組。 第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組雙層波繞組相串

44、聯(lián)的兩個線圈，其對應(yīng)線圈邊之間的距離稱為合成節(jié)距，相串聯(lián)的兩個線圈，其對應(yīng)線圈邊之間的距離稱為合成節(jié)距，用用y y表示。表示。合成節(jié)距是表征繞組連接規(guī)律的一個基本數(shù)據(jù)，它表示每連合成節(jié)距是表征繞組連接規(guī)律的一個基本數(shù)據(jù)，它表示每連接一個線圈時，繞組在空間前進了多少個槽距。接一個線圈時，繞組在空間前進了多少個槽距。2mqpQy對每極每相為整數(shù)槽的波繞組，對每極每相為整數(shù)槽的波繞組，每連接一個線圈，就前進一對極每連接一個線圈，就前進一對極的距離，故合成節(jié)距應(yīng)的距離，故合成節(jié)距應(yīng)y y為為（槽）（槽） (4-10(4-10）第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組

45、雙層波繞組波繞組，在連續(xù)地連接波繞組，在連續(xù)地連接p p個線圈、前進了個線圈、前進了p p對極，即沿定子繞對極，即沿定子繞行一周以后，繞組將回到出發(fā)的槽號而形成閉合回路。為了行一周以后，繞組將回到出發(fā)的槽號而形成閉合回路。為了使繞組能夠連續(xù)的繞接下去，每繞行一周，就需要人為的后使繞組能夠連續(xù)的繞接下去，每繞行一周，就需要人為的后退（左行，常用）或前移（右行，不用）一個槽。這樣連續(xù)退（左行，常用）或前移（右行，不用）一個槽。這樣連續(xù)的繞接的繞接q q周，就可以把所有周，就可以把所有N N極下屬于極下屬于A A相的線圈（共相的線圈（共p pq q個）個）連成一組（連成一組（A A1 1A A2 2

46、組）。同理，把所有組）。同理，把所有S S極下屬于極下屬于A A相的線圈連相的線圈連成一組（成一組（X X1 1X X2 2組）。最后，用極間連線把兩組線圈串聯(lián)或并組）。最后，用極間連線把兩組線圈串聯(lián)或并聯(lián)起來，即可得到整個聯(lián)起來，即可得到整個A A相繞組。相繞組。2mqpQy第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組雙層波繞組【例【例4-24-2】 例例4-14-1中的三相四極中的三相四極3636槽的交流電機，線圈的節(jié)距槽的交流電機，線圈的節(jié)距仍然為仍然為y y1 1=8=8，試繪制其雙層波繞組展開圖。，試繪制其雙層波繞組展開圖?！窘狻窘狻慨嫴郏寒嫴郏篞=3

47、6Q=36，雙層；，雙層；分極：分極：2p=42p=4， ； 分相：分相： ；確定電動勢方向；確定電動勢方向；端線及引線連接：合成節(jié)距端線及引線連接：合成節(jié)距 ， ，繞，繞組為短距繞組。組為短距繞組。936pQ423391mq18236pQy1y第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組雙層波繞組【例【例4-24-2】 例例4-14-1中的三相四極中的三相四極3636槽的交流電機，線圈的節(jié)距槽的交流電機，線圈的節(jié)距仍然為仍然為y y1 1=8=8，試繪制其雙層波繞組展開圖。，試繪制其雙層波繞組展開圖。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2

48、.6 雙層波繞組雙層波繞組把兩個線圈組按要求結(jié)成串聯(lián)或并聯(lián)，就可以構(gòu)成把兩個線圈組按要求結(jié)成串聯(lián)或并聯(lián)，就可以構(gòu)成A A相繞組。相繞組。B B、C C兩相繞組可用同樣辦法構(gòu)成。兩相繞組可用同樣辦法構(gòu)成。由于同一相兩個線圈組的電動勢方向相反，把線圈組反向串由于同一相兩個線圈組的電動勢方向相反，把線圈組反向串聯(lián)（尾尾相連），每相繞組就一條支路（聯(lián)（尾尾相連），每相繞組就一條支路（a=1)a=1)。如果如果線圈組反向并聯(lián)線圈組反向并聯(lián)（首尾相連），（首尾相連），每相就有每相就有兩條并聯(lián)支路兩條并聯(lián)支路（a=2a=2）。）。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.6 4.2.6 雙層波繞組雙

49、層波繞組交流雙層波繞組的特點：交流雙層波繞組的特點：在整數(shù)槽波繞組中，無論極數(shù)等于多少，在自然連接的情況在整數(shù)槽波繞組中，無論極數(shù)等于多少，在自然連接的情況下，每相繞組只有兩大組。若支路數(shù)下，每相繞組只有兩大組。若支路數(shù)a=1，則每相只需一根，則每相只需一根組間連線。組間連線。此外，波繞時短距僅起改善電動勢、磁動勢波形的作用，而此外，波繞時短距僅起改善電動勢、磁動勢波形的作用，而不能節(jié)約端部用銅，因為波繞組的合成節(jié)距為一常值不能節(jié)約端部用銅，因為波繞組的合成節(jié)距為一常值（y=2），因此線圈節(jié)距變化時，端部用銅仍基本不變。），因此線圈節(jié)距變化時，端部用銅仍基本不變。整數(shù)槽波繞組在繞線型感應(yīng)電機的

50、轉(zhuǎn)子中獲得廣泛的應(yīng)用。整數(shù)槽波繞組在繞線型感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子中獲得廣泛的應(yīng)用。為減少組間連線，整數(shù)槽波繞組在大、中型水輪發(fā)電機中亦為減少組間連線，整數(shù)槽波繞組在大、中型水輪發(fā)電機中亦獲得一定的應(yīng)用。獲得一定的應(yīng)用。第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.8 4.2.8 繞組圓形接線圖繞組圓形接線圖 三相繞組的展開圖，由于線圈邊的重疊，畫起來比較復(fù)雜，三相繞組的展開圖，由于線圈邊的重疊，畫起來比較復(fù)雜，因此在實際接線時，為了能清楚地看出各線圈組之間的連接因此在實際接線時，為了能清楚地看出各線圈組之間的連接方式，常采用一種簡化了的圓形接線參考圖。畫接線圖時，方式，常采用一種簡化了的圓形接線參

51、考圖。畫接線圖時，不管一個極相組內(nèi)有幾個線圈，每一個極相組都用一根帶箭不管一個極相組內(nèi)有幾個線圈，每一個極相組都用一根帶箭頭的短圓弧線來表示，箭頭所指的方向表示感應(yīng)電動勢的正頭的短圓弧線來表示，箭頭所指的方向表示感應(yīng)電動勢的正方向。方向?，F(xiàn)以例現(xiàn)以例4-1所給電機為例，說明接線圖的畫法，所給電機為例，說明接線圖的畫法， 第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.8 4.2.8 繞組圓形接線圖繞組圓形接線圖 1 1）將定子圓周按極相組平均分成）將定子圓周按極相組平均分成2pm2pm段，每段表示一個極相段，每段表示一個極相組。組。2 2）極相組的排列次序應(yīng)與展開圖一致。順次給每個極相組編）

52、極相組的排列次序應(yīng)與展開圖一致。順次給每個極相組編號。號。3 3）三相繞組的首端應(yīng)相隔電角）三相繞組的首端應(yīng)相隔電角度，因而可確定：度，因而可確定：A A相的首端是相的首端是極相組極相組A A1 1的首端，的首端，B B相的首端是相的首端是極相組的極相組的B B1 1首端，首端，C C相的首端是相的首端是極相組極相組C C1 1的首端（逆時針排序）。的首端（逆時針排序）。4 4）根據(jù)各極相組間的連接規(guī)則）根據(jù)各極相組間的連接規(guī)則連接各相的極相組。連接各相的極相組。 三相三相4 4極極3636槽電機雙層繞組圓形接線圖槽電機雙層繞組圓形接線圖(a=1) (a=1) 第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相

53、交流繞組 第第2 2節(jié)節(jié) 三相交流繞組三相交流繞組 4.2.8 4.2.8 繞組圓形接線圖繞組圓形接線圖 根據(jù)各相相鄰極相組要產(chǎn)生異極性的原則，繞組一般采用根據(jù)各相相鄰極相組要產(chǎn)生異極性的原則，繞組一般采用“首首- -首、尾首、尾- -尾尾”的反串聯(lián)接法。如果繞組是幾路并聯(lián)的，的反串聯(lián)接法。如果繞組是幾路并聯(lián)的，可以將每個支路各自串聯(lián)后再并聯(lián)起來，連接的方向應(yīng)符合可以將每個支路各自串聯(lián)后再并聯(lián)起來，連接的方向應(yīng)符合上述要求。上述要求。 三相三相4 4極極3636槽電機雙層繞組圓形接線圖槽電機雙層繞組圓形接線圖(a=2(a=2和和a=4) a=4) 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電

54、動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 三相兩極同步發(fā)電機，忽略齒槽效應(yīng)，定子表面為光滑，定三相兩極同步發(fā)電機，忽略齒槽效應(yīng)，定子表面為光滑，定子槽放有線圈導(dǎo)體。轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流勵磁電流，在電子槽放有線圈導(dǎo)體。轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流勵磁電流，在電機內(nèi)建立恒定兩極主極磁場。當(dāng)用原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，機內(nèi)建立恒定兩極主極磁場。當(dāng)用原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子導(dǎo)體將定子導(dǎo)體將“切割切割”主極氣隙磁場而感生交流電動勢。主極氣隙磁場而感生交流電動勢。 設(shè)主磁場設(shè)主磁場b在氣隙內(nèi)為正弦分布，在氣隙內(nèi)為正弦分布，坐標(biāo)取在轉(zhuǎn)子上，原點位于極間位坐標(biāo)取在轉(zhuǎn)子上，原點位于極間位置，置，為距離原點的電角度，則為距離原點的電

55、角度，則 (4-11)式中，式中，B1氣隙磁密幅值。氣隙磁密幅值。轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體就連續(xù)不斷的轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體就連續(xù)不斷的交替切割交替切割N極和極和S極磁場，導(dǎo)體內(nèi)的極磁場，導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動勢就是一個交流電動勢。感應(yīng)電動勢就是一個交流電動勢。sinBb1第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 1 1）感應(yīng)電動勢的波形）感應(yīng)電動勢的波形設(shè)設(shè)t=0t=0時導(dǎo)體在極間、將進入時導(dǎo)體在極間、將進入N N極位置，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角頻率為極位置，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角頻率為，則時間，則時間t t時，導(dǎo)體

56、距極間為時，導(dǎo)體距極間為角，角， ；則導(dǎo)體中感應(yīng)；則導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢電動勢e e1 1為為 (4-12)(4-12)式中，式中，v v導(dǎo)體與氣隙磁密的相對線速度，導(dǎo)體與氣隙磁密的相對線速度，m/sm/s； l l線圈導(dǎo)體的有效長度，線圈導(dǎo)體的有效長度，m m； E E1 1導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值，導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值，V V。ttsinE2tlvsinBlvbe111第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 1 1）感應(yīng)電動勢的波形）感應(yīng)電動勢的波形由式可見，若磁場為正弦分布，主

57、極為恒速旋轉(zhuǎn)，則定子導(dǎo)由式可見，若磁場為正弦分布，主極為恒速旋轉(zhuǎn)，則定子導(dǎo)體上的感應(yīng)電動勢將是隨時間做正弦變化的交流電動勢體上的感應(yīng)電動勢將是隨時間做正弦變化的交流電動勢tsinE2tlvsinBlvbe1112lvBE11第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 2 2）感應(yīng)電動勢的頻率）感應(yīng)電動勢的頻率若電機為若電機為p p對極，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過對極，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過3603600 0機械角；轉(zhuǎn)子磁場機械角；轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過p p3603600 0電角度

58、，轉(zhuǎn)子電角度，轉(zhuǎn)子p p對極磁場切割定子線對極磁場切割定子線圈導(dǎo)體，感應(yīng)的電動勢交變?nèi)?dǎo)體，感應(yīng)的電動勢交變p p次。次。60pnf11設(shè)轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速為設(shè)轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速為n n，轉(zhuǎn)子主極磁，轉(zhuǎn)子主極磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為場每分鐘的轉(zhuǎn)速為n n1 1，對于同步電，對于同步電機，轉(zhuǎn)子磁場相對于轉(zhuǎn)子靜止，有機，轉(zhuǎn)子磁場相對于轉(zhuǎn)子靜止，有n n= =n n1 1，在此旋轉(zhuǎn)磁場下定子線圈導(dǎo)，在此旋轉(zhuǎn)磁場下定子線圈導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的頻率為體感應(yīng)電動勢的頻率為 （HzHz） (4-13)(4-13)第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)

59、體的感應(yīng)電動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 2 2）感應(yīng)電動勢的頻率）感應(yīng)電動勢的頻率在中國，工業(yè)用電標(biāo)準頻率規(guī)定為在中國，工業(yè)用電標(biāo)準頻率規(guī)定為5050HzHz，所以電機的極對數(shù)，所以電機的極對數(shù)p p和同步電機的轉(zhuǎn)速和同步電機的轉(zhuǎn)速n n1 1（主極磁場的轉(zhuǎn)速）有嚴格的對應(yīng)關(guān)系（主極磁場的轉(zhuǎn)速）有嚴格的對應(yīng)關(guān)系: :當(dāng)當(dāng)p p=1=1時，時，n n1 1=3000r/min=3000r/min；當(dāng)當(dāng)p p=2=2時，時，n n1 1=1500r/min=1500r/min；當(dāng)當(dāng)p p=3=3時，時，n n1 1=1000r/min=1000r/min；。這些固定的轉(zhuǎn)速稱為交流電機的同步轉(zhuǎn)速，

60、有時用這些固定的轉(zhuǎn)速稱為交流電機的同步轉(zhuǎn)速，有時用n ns s表示。表示。60pnf11第第3 3節(jié)節(jié) 正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動勢 4.3.1 4.3.1 正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢正弦磁場下導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢 3 3）導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值）導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值根據(jù)式根據(jù)式(4-11)(4-11)可知，導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值可知，導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的有效值E E1 1為為 (4-14)(4-14)其中導(dǎo)體切割磁場的線速度其中導(dǎo)體切割磁場的線速度v v為為 (4-15)(4-15)式中，式中，D D定子內(nèi)徑；定子內(nèi)徑； 氣隙磁場極距，用長度表示，氣隙磁場極距，用長