交流繞組-第六章

第6章交流電機(jī)的電樞繞組及其電動(dòng)勢(shì)6.0本章要求1.了解交流繞組的要求及分類(lèi)；2.了解非正弦分布磁場(chǎng)下電勢(shì)高次諧波及削弱方法；3.熟悉三相單層繞組及三相雙層疊繞組展開(kāi)圖的畫(huà)法；4.掌握交流繞組基本術(shù)語(yǔ)和槽電勢(shì)星形圖作法；5.掌握正弦分布磁場(chǎng)下繞組電勢(shì)的分析。6.1交流繞組的基本要求和分類(lèi)6.1.1基本要求1、能通過(guò)規(guī)定的電流（導(dǎo)體具有一定大小的截面積）。2、在一定導(dǎo)體數(shù)下，感應(yīng)較大的基波電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生較大的基波磁動(dòng)勢(shì)，且電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形盡量接近正弦波。3、在三相電機(jī)中，三相繞組要對(duì)稱(chēng)。（三相繞組有相同的阻抗，相同的線圈數(shù)和線圈分布，三相繞組的軸線在空間互差120度電角度）。4、在產(chǎn)生一定大小的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)，且保證絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度可靠的條件下，盡量減少用銅量。5、節(jié)約材料，制造工藝簡(jiǎn)單，安裝、維修方便。6.1.2繞組分類(lèi)1、槽內(nèi)層數(shù)單層（鏈?zhǔn)?、交叉式、同心式）；雙層（疊繞組、波繞組）。2、相數(shù)單相、兩相、三相、多相。3、每極每相槽數(shù)整數(shù)槽、分?jǐn)?shù)槽。4、繞法

疊繞組和波繞組。單雙層繞組、正弦繞組、變極繞組、延邊三角形繞組等。6.2.1交流繞組的基本術(shù)語(yǔ)1、極對(duì)數(shù)p電機(jī)主磁極對(duì)數(shù)，成對(duì)交替出現(xiàn)2、電角度α、機(jī)械角度β一個(gè)圓周是360°，指空間幾何角度或機(jī)械角度。一對(duì)磁極所占的空間距離，稱(chēng)360°空間電角度。α

=

pβ3、極距τ電機(jī)相鄰兩主磁極在電樞表面跨過(guò)的距離。τ=Z/（2P）；τ=πD/（2P）；τ=π

（180°）XACYBZXACYBZ6.2槽電勢(shì)星形圖4、每極每相槽數(shù)qq=Z/（2Pm）q=1的繞組稱(chēng)為集中繞組，q>1的繞組稱(chēng)為分布繞組。5、槽距角α相鄰兩槽占有的電角度，α=（P*360°）/Zα就是相鄰兩槽中導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)所差的角度數(shù)。6、相帶每相繞組在一個(gè)極距中連續(xù)占有的電角度。一般三相電機(jī)都采用60°相帶繞組。6.2.2槽電動(dòng)勢(shì)星形圖各導(dǎo)體電勢(shì)用相量表示構(gòu)成的圖形，是分析交流繞組的有效方法。

例：一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，已知2p=4,電樞槽數(shù)Z=24，相數(shù)m=3，轉(zhuǎn)子磁極逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，試?yán)L出槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。解：設(shè)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)的磁通密度沿電機(jī)氣隙按正弦規(guī)律分布，則當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，均勻分布在定子圓周上的導(dǎo)體切割磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于各槽導(dǎo)體在空間電角度上彼此相差一個(gè)槽距角α，因此導(dǎo)體切割磁場(chǎng)有先有后，各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)彼此之間存在著相位差，其大小等于槽距角α。三相雙層繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖從槽電動(dòng)勢(shì)星形圖上我們可以看出：槽電動(dòng)勢(shì)星形圖的一個(gè)圓周的距離使用電角度3600，即一對(duì)磁極的距離。所以，1—12號(hào)相量和13—24重合。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)用相量表示各槽的導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，由于一對(duì)磁極下有Z/p個(gè)槽，因此一對(duì)磁極下的Z/p個(gè)槽電動(dòng)勢(shì)相量均勻分布在3600的范圍內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)勢(shì)星形圖。6.3三相單層繞組

定子或轉(zhuǎn)子每槽中只有一個(gè)線圈邊的三相交流繞組稱(chēng)為三相單層繞組。6.3.1概述

1、線圈（元件）：是構(gòu)成繞組的基本元件，它由Nc根線匝串聯(lián)而成，線圈中嵌放在槽內(nèi)的部分稱(chēng)為有效線圈邊，線圈邊之間的連接部分稱(chēng)為端部。

y1：線圈兩有效邊之間的距離，常用槽數(shù)表示。

y1=τ，整距線圈；y1>τ，長(zhǎng)距線圈（幾乎不用）；y1<τ，短距線圈（縮短端接，節(jié)省材料，可改善電勢(shì)、磁勢(shì)波形，常用）。2、分類(lèi)：按照線圈的形狀和端部連接方法的不同，三相單層繞組主要可分為鏈?zhǔn)?、同心式和交叉式等型式。介紹一個(gè)相關(guān)概念：分相：由于繞組為三相繞組，因此還需把各槽導(dǎo)體分為三相，在槽電動(dòng)勢(shì)星形圖上劃分各相所屬槽號(hào)。分相的原則是使每相電動(dòng)勢(shì)最大，并且三相的電動(dòng)勢(shì)相互對(duì)稱(chēng)。通常三相繞組使用60°分相法，即把槽電動(dòng)勢(shì)星形圖6等分，每一等分稱(chēng)為一個(gè)相帶，依次分別為A、Z、B、X、C、Y相帶，如下所示：相帶極數(shù)AZBXCY第一極數(shù)123456789101112第二極數(shù)131415161718192021222324單層繞組特點(diǎn)1、每槽只放一個(gè)線圈邊，與雙層繞組比較，線圈數(shù)少，僅為槽數(shù)的一半，嵌線方便，可提高工效。2、槽內(nèi)只有一層導(dǎo)體，不需層間絕緣，槽的利用率高。3、同一槽內(nèi)不存在雙層那樣的層間絕緣擊穿問(wèn)題。4、amax=p。5、從電磁觀點(diǎn)看，所有連接方式等效節(jié)距都為整距，故不能同時(shí)采用分布和任選節(jié)距之辦法來(lái)有效抑制諧波，不易改善電勢(shì)、磁勢(shì)波形，而且漏抗較大，僅用于10KW以下的小電機(jī)上。

雙層繞組：電機(jī)每一槽分為上下兩層，線圈的一個(gè)邊嵌在某槽的上層，另一邊安放在相隔一定槽數(shù)的另一槽的下層。雙層繞組的線圈結(jié)構(gòu)和單層繞組相似，但由于其一槽可安放兩個(gè)線圈邊，所以雙層繞組的線圈數(shù)和槽數(shù)正好相等。根據(jù)雙層繞組線圈形狀和連接規(guī)律，三相雙層繞組可分為疊繞組和波繞組兩大類(lèi)。疊繞式：任何兩個(gè)相鄰的線圈都是后一個(gè)“緊疊”在前一個(gè)上面，故稱(chēng)為疊繞組。6.4三相雙層疊繞組已知：Z=36，2P=4，試?yán)L制a=1的三相雙層疊繞組展開(kāi)圖計(jì)算基本參數(shù)1、極距（槽）2、每極每相槽數(shù)（槽）3、槽距電角度

4、節(jié)距

取節(jié)距

相帶槽號(hào)極

對(duì)ABCXYZ1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,1819,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36第一對(duì)極下（1槽~18槽）第二對(duì)極下（19槽~36槽）各個(gè)相帶的槽號(hào)分布

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536ττττNSSNa1x1x2a2a3x3x4a4繞組展開(kāi)圖123101112192021282930

-1-2-3--10-11-12--19-20-21--28-29-30-A相繞組線圈的連接圖（一條并聯(lián)支路）1—2—319—20—2110—11—1228—29—30A相繞組線圈的連接圖（兩條并聯(lián)支路）雙層繞組特點(diǎn)1、線圈數(shù)等于槽數(shù)。和單層繞組相比，支路數(shù)可以多一倍，從而提高電機(jī)功率。2、可采用短距線圈以節(jié)約端部用銅，能改善