交流電機繞組的電動勢和磁動勢

1、交流電機繞組的電動勢和磁動勢第1頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日4.1 交流電機的繞組一、構(gòu)成原則 1.合成電動勢和合成磁動勢的波形要接近正弦形（基波、諧波）2.三相繞組對稱（節(jié)距、匝數(shù)、線徑相同、空間互差電角度）（即保證各相電動勢磁動勢對稱，電阻電抗相同）3.銅耗減小，用銅量減少。4.絕緣可靠、機械強度高、散熱條件好、制造方便二、交流繞組的分類按相數(shù)分為：單相、三相、多相按槽內(nèi)層數(shù)分為：單層（同心式、鏈式、交叉式）、雙層（疊繞組、波繞組）、單雙層每極每相槽數(shù)q：整數(shù)槽、分數(shù)槽4.1.1 交流繞組的基本知識第2頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日三、基本

2、概念1.極距：2.線圈節(jié)距y： 整距y=； 短距y1的且為奇數(shù)的小型三相異步電動機。第6頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日二、單層鏈式繞組 由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個外形如長鏈。每個線圈節(jié)距相等并且制造方便；線圈端部連線較短并且省銅。主要用于q=2的4、6、8極小型三相異步電動機。 第7頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日三、單層同心式繞組 幾個幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。 同心式繞組端部連線較長，適用于q=4、6、8等偶數(shù)的2極小型三相異步電動機。第8頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日優(yōu)點不適

3、宜于大中型電機 元件少，結(jié)構(gòu)簡單，嵌線方便，槽內(nèi)無層間絕緣廣泛應(yīng)用于10kW以下的異步電動機定子繞組單層繞組為整距繞組缺點電動勢和磁動勢波形較差鐵損和噪聲較大起動性能較差三相單層繞組的優(yōu)缺點第9頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日 4.2 交流電機繞組的電動勢一、一根導(dǎo)體的電動勢 1.電動勢頻率： 2.電動勢波形：由e=BLV可知，由氣隙磁密沿氣隙分布的波形決定； 3.基波電動勢大小： 二、線匝電動勢及短矩系數(shù) ，短矩系數(shù)： ；三、線圈電動勢 設(shè)線圈為Nc匝數(shù)，則有：第10頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日四、線圈組電動勢及分布系數(shù) q個線圈組成，集中繞組

4、： 分布繞組：分布系數(shù)： 繞組系數(shù)： 五、相電動勢和線電動勢設(shè)一相繞組的串聯(lián)匝數(shù)為N，則一相的感應(yīng)電動勢對于單層繞組，因為每相有p個線圈組所以每相串聯(lián)匝數(shù)對于雙層繞組，因為每相有2p個線圈組所以每相串聯(lián)匝數(shù) 式中:a為并聯(lián)支路數(shù)第11頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日 若已知定子槽數(shù)為 ，每槽導(dǎo)體數(shù)為Z，則電機總導(dǎo)體數(shù)為 ，電機總匝數(shù)為 每相全部線圈串聯(lián)匝數(shù)為 ，每相支路串聯(lián)匝數(shù)N= 線電動勢星接時 角接時 第12頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日六、感應(yīng)電動勢中的高次諧波 因為磁場波形相對于磁極中心線左右對稱，所以諧波磁場中無偶次諧波，故=3，5，7，

5、9，111、高次諧波電動勢 諧波磁場的極對數(shù)：p =p p基波磁場的極對數(shù) 諧波磁場的極距： =/ 基波磁場的極距 諧波磁場的槽距角：d =d 諧波磁場的轉(zhuǎn)速：nr = ns主磁極的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）諧波感應(yīng)電動勢的頻率：fv= pv* nv/60 = vp ns/60=vf1諧波感應(yīng)電動勢的節(jié)距因數(shù)kpv 諧波感應(yīng)電動勢的分布因數(shù)kdv諧波感應(yīng)電動勢的繞組因數(shù)kwv= kpv kdv諧波電動勢（相值） Ev = 4.44 fNRwrr第13頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日2、齒諧波電動勢齒諧波諧波次數(shù)v與一對極下的齒數(shù)Q1/p具有特定關(guān)系的諧波，即v = Q1/p1=2m

6、q1的諧波齒諧波的特點 kWV（V=2mq1）= kW1 3、諧波的相電動勢和線電動勢 E = EL EL中三次及3的倍數(shù)次諧波。因為3k次諧波電動勢同相位、幅值相同，所以星接時線電動勢為零角接時產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流產(chǎn)生的壓降恰好被抵消。4、諧波的弊害使電動勢波形變壞，發(fā)電機本身能耗增加，下降，從 而影響用電設(shè)備的運行性能干擾臨近的通訊線路 第14頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日七、消除諧波電動勢的方法Ev=4.44fNRwvv，所以通過減小KWr或r可降低Er 1.采用短距繞組; 2.采用分布繞組，降低Kqv; 3.改善主磁場分布; 4.斜槽或斜極 .第15頁，共22頁，20

7、22年，5月20日，9點2分，星期日 4.3 交流電機繞組的磁動勢一、整距集中繞組的磁動勢設(shè)氣隙均勻，通以正弦交流電流， 匝數(shù)為Nc ，則每個氣隙上的磁動勢為： 結(jié)論：波形：矩形波；脈動磁動勢：空間位置固定、幅值大小和方向隨時間而變化的磁動勢。分解： 式中： 為用電角度表示的空間距離。第16頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日次諧波磁勢的幅值： 基波磁動勢的性質(zhì)：按正弦規(guī)律變化的脈動磁動勢。二、分布繞組的磁勢1.整距分布繞組的磁勢（q個）2.雙層短矩分布繞組的基波磁動勢基波磁動勢的幅值：第17頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日三、單相繞組的磁動勢相電流為I

8、、每相串聯(lián)匝數(shù)N、繞組并聯(lián)支路數(shù)a、則單相磁動勢為：單相脈動磁動勢的分解第18頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日結(jié)論：兩個磁動勢的性質(zhì)： 圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢； 幅值為單相磁動勢幅值的一半； 轉(zhuǎn)速： 第19頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日四、三相繞組的磁動勢1.圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢 數(shù)學(xué)法分解后相加的三相合成磁動勢為： 第20頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日圖解法不同時刻三相合成磁動勢10i 合成磁動勢的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電流的相。第21頁，共22頁，2022年，5月20日，9點2分，星期日結(jié)論：三相對稱繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的合成基波磁動勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢；性質(zhì)：幅值： 轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)向：從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有