第16講 交流電機(jī)電樞繞組

第16講交流電機(jī)的電樞繞組一、交流繞組的基本概念二、劃分相帶三、三相單層繞組四、三相雙層繞組五、繞組的諧波電動(dòng)勢(shì)一、交流繞組的基本要求1）三相繞組對(duì)稱；2）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；3）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接近正弦；4）節(jié)省用銅量；5）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好；6）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。二、交流繞組的基本概念1、電角度

在電機(jī)里，我們把一對(duì)主磁極表面所占的空間距離用空間電角度表示時(shí)，定為360°。如果電機(jī)只有一對(duì)主磁極，則空間電角度與機(jī)械角度相等；如果電機(jī)有p對(duì)主磁極，則P對(duì)主磁極所對(duì)應(yīng)的空間電角度為：2、線圈由單匝或多匝串聯(lián)而成，是組成繞組的基本單元。3、極距

兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離?？梢杂么艠O所占范圍的長(zhǎng)度、定子槽數(shù)Z或電角度表示，若磁極對(duì)數(shù)為p則極距：4、線圈節(jié)距

一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的定子內(nèi)圓距離稱為線圈的節(jié)距y1，節(jié)距一般用槽數(shù)表示。若時(shí)為整距繞組；若時(shí)為短距繞組；若時(shí)為長(zhǎng)距繞組，較少采用。5、槽距角相鄰兩個(gè)槽之間的電角度：

每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為：設(shè)定子為m1相繞組。6、每極每相槽數(shù)二、交流繞組的基本概念7、相帶

每個(gè)極距內(nèi)同相的槽所占有的區(qū)域。一個(gè)極距τ占有180°空間電角度，由于三相均勻分布，每等分為60°電角度，稱為60°相帶。二、交流繞組的基本概念9、三相對(duì)稱繞組各相繞組在串聯(lián)匝數(shù)以及連法上都相同，只是在空間的位置，彼此互相錯(cuò)開(kāi)120°空間電角度。

由于交流繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通常為正弦交流電動(dòng)勢(shì)，故可用相量來(lái)表示和運(yùn)算。當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)分別用相量來(lái)表示時(shí)，這些相量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖，稱為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。8、槽電動(dòng)勢(shì)星形相量圖交流繞組的基本知識(shí)10、相帶劃分二、交流繞組的基本概念

每相繞組在每個(gè)磁極下所占有的電角度為繞組的相帶。因?yàn)槊總€(gè)磁極占有的電角度為180°，所以對(duì)于三相繞組而言，每相繞組在每個(gè)磁極下所占有60°電角度。顯然，每對(duì)磁極360°電角度，可分為6個(gè)相帶。若一個(gè)電機(jī)有p對(duì)磁極，就可劃分為6p個(gè)相帶。三相對(duì)稱繞組在一對(duì)磁極中相帶應(yīng)按A-Z-B-X-C-Y分布規(guī)律排列。A、Z、B、X、C、Y分別為一對(duì)磁極中各自一相的兩個(gè)相帶，相距180°電角度，且A、B、C三相互差120°電角度。P對(duì)的電機(jī)，相帶的排列為一對(duì)磁極的情況的p次重復(fù)。二、交流繞組的基本概念二、交流繞組的基本概念三、三相單層繞組1、三相單層集中整距繞組每相只有一個(gè)集中整距線圈，定子上每個(gè)槽里只放了一個(gè)線圈邊。缺點(diǎn)：這種繞組除了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形不好外，電樞表面的沒(méi)有被充分利用，不如分布繞組好。三、三相單層繞組2、三相單層分布繞組

單層分布繞組每個(gè)槽里只放置一個(gè)線圈邊，整臺(tái)電機(jī)的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。根據(jù)線圈形狀和端部連接方式，單層繞組有等元件式、鏈?zhǔn)?、同心式、交叉式等多種形式。例題：

一臺(tái)電機(jī)的繞組為三相單層分布繞組，極對(duì)數(shù)p=2，槽數(shù)Z1=24，每相并聯(lián)支路數(shù)a=1，試?yán)L出繞組展開(kāi)圖。解：

（1）計(jì)算參數(shù)P=2，Z=24的電機(jī)導(dǎo)體24與導(dǎo)體1的基波電動(dòng)勢(shì)相量三、三相單層繞組（2）畫(huà)基波電動(dòng)勢(shì)星形圖P=2，Z=24的電機(jī)P=2，Z=24電機(jī)的基波電動(dòng)勢(shì)星形向量圖（3）劃分相帶三、三相單層繞組第一對(duì)極第二對(duì)極相帶槽號(hào)相帶槽號(hào)AZBXCY1、23、45、67、89、1011、12AZBXCY13、1415、1617、1819、2021、2223、24槽號(hào)與相帶對(duì)照表（4）畫(huà)繞組連接圖三、三相單層繞組（5）單層繞組端部連接規(guī)律（以A相為例）

并聯(lián)支路a=1時(shí)，所有屬于A相的線圈組按電勢(shì)相加原則串聯(lián)，即頭尾相連。并聯(lián)支路a=2時(shí)，A1相帶和X1相帶線圈組按電勢(shì)原則串聯(lián)，即頭尾相連；A2相帶和X2相帶線圈組按電勢(shì)原則串聯(lián)，即頭尾相連；再把兩支路并聯(lián)，即頭接頭、尾接尾。單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是槽內(nèi)只有一個(gè)元件邊，無(wú)層間絕緣，槽的利用率較高。其缺點(diǎn)是不能利用短距來(lái)削弱電動(dòng)勢(shì)中和磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波，漏抗較大姑電機(jī)鐵耗和噪音較大，起動(dòng)性能不良。一般用于10kW以下的異步電機(jī)。三、三相單層繞組（6）計(jì)算相電動(dòng)勢(shì)由繞組展開(kāi)圖可以看出每對(duì)極下屬于同一相的線圈組，基波電動(dòng)勢(shì)都一樣，以A相為例為：當(dāng)并聯(lián)支路數(shù)用a表示時(shí)，每相基波電動(dòng)勢(shì)為：三、三相單層繞組四、三相雙層繞組

雙層繞組的每個(gè)槽有兩個(gè)線圈邊，分上下兩層嵌放，中間用層間絕緣隔開(kāi)，線圈的一個(gè)邊嵌在某槽的上層，其另一個(gè)邊則嵌在相距一個(gè)節(jié)距y1的另一槽的下層，故線圈數(shù)與槽數(shù)相等。雙層繞組的構(gòu)成原則與步驟與單層繞組基本相同，根據(jù)雙層繞組線圈的形狀和端部連接線的連接方式不同，分為雙層疊繞組和雙層波繞組。1、雙層繞組的概念3、雙層分布繞組展開(kāi)簡(jiǎn)圖2、雙層分布繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖四、三相雙層繞組例題：

一臺(tái)電機(jī)的繞組為三相雙層疊繞組，極對(duì)數(shù)p=2，槽數(shù)Z=36，節(jié)距y1=7個(gè)槽，每相并聯(lián)支路數(shù)a=1，連接成三相雙層短距分布繞組。解：（1）計(jì)算參數(shù)：四、三相雙層繞組為了改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形以及節(jié)省端部連接材料，上層繞組通常都取τ<y1的短距線圈，一般均取y1等于或接近于5τ/6，取y1=7槽。

（2）畫(huà)基波電動(dòng)勢(shì)星形圖四、三相雙層繞組

（3）劃分相帶第一對(duì)極第二對(duì)極相帶槽號(hào)相帶槽號(hào)AZBXCY1、2、34、5、67、8、910、11、1213、14、1516、17、18AZBXCY19、20、2122、23、2425、26、2728、29、3031、32、3334、35、36槽號(hào)與相帶對(duì)照表

（4）畫(huà)繞組展開(kāi)圖四、三相雙層繞組（5）雙層繞組端部連接規(guī)律（以A相為例）

并聯(lián)支路a=1時(shí)，所有屬于A相的線圈組按電勢(shì)相加原則串聯(lián)，即頭接頭、尾接尾。并聯(lián)支路a=2時(shí)，A1相帶和X1相帶線圈組按電勢(shì)原則串聯(lián)，即頭尾相連；A2相帶和X2相帶線圈組按電勢(shì)原則串聯(lián)，即頭尾相連；在把兩支路并聯(lián)，即頭接頭、尾接尾。雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是可以靈活地選擇線圈節(jié)距來(lái)改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形，一般用于10kW以上的交流異步電機(jī)多采用雙層繞組。雙層繞組的缺點(diǎn)是線圈組間連接線較長(zhǎng)，極數(shù)多時(shí)耗銅多。四、三相雙層繞組（6）計(jì)算相電動(dòng)勢(shì)（以A相為例）短距線圈基波電動(dòng)勢(shì)為：極相組基波電動(dòng)勢(shì)為：相繞組基波電動(dòng)勢(shì)為：四、三相雙層繞組其中，kdp=kd*kp為基波繞組系數(shù)；

N=2pqNy/a為每相串聯(lián)匝數(shù)。例6-4

在電機(jī)氣隙