電機學(xué)課件第六章交流繞組的共同問題(華夏)

第六章交流電機電樞繞組的電動勢與磁動勢交流電機電樞繞組的電動勢與磁動勢交流電機主要包括異步電機和同步電機兩大類；兩類電機在結(jié)構(gòu)上既具有共同之處，又各有其自身特點。

共同之處在于定子鐵心和繞組，不同之處在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和繞組。

交流電機的共同問題包括：

(1)三相交流繞組的結(jié)構(gòu)；

(2)三相交流繞組產(chǎn)生的磁勢分析；

(3)三相交流繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢分析；

交流電機圖片同步發(fā)電機定子結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機定子下線汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子1汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子3汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子4水輪電機組裝水輪電機組裝

掌握交流電機三相繞組構(gòu)成原則。

能夠繪制三相單層和三相雙層短距分布繞組展開圖。

本章要求：

掌握基波磁場下雙層、短距分布繞組相電勢計算。掌握三相電機線、相電勢關(guān)系。掌握單相繞組產(chǎn)生脈振磁勢及其主要結(jié)論。熟練掌握單相繞組產(chǎn)生脈振磁勢基波可以分解為兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁勢。掌握三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢的條件、性質(zhì)及其主要結(jié)論。熟練掌握三相對稱繞組產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢基波的大小、轉(zhuǎn)向、速度

。掌握基波磁場下集中、分布繞組線圈組電勢計算。

§6-1交流繞組的感應(yīng)電動勢在交流電機中，一般要求電機繞組中的感應(yīng)電動勢隨時間作正弦變化，這就要求電機氣隙中磁場沿空間為正弦分布。要得到完全嚴格的正弦波磁場很難實現(xiàn)，但是可以采取各種結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸使磁場盡可能接近正弦波，例如從磁極形狀、氣隙大小等方面進行考慮。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，常用波形正弦性畸變率來控制電動勢波形的近似程度。本節(jié)首先研究在正弦分布磁場下定子繞組中感應(yīng)出的電動勢，我們先看一根導(dǎo)體內(nèi)的電動勢的大小，再看一個線圈內(nèi)的,最后得出一相繞組的感應(yīng)電勢6.1.1導(dǎo)體電動勢NSAOnα展開Bm⊙⊙NSω0Bπα2πα=ωtBδ空間電角度α：一對主磁極表面所占的空間距離，用空間角度表示時，定為3600

。

機械角度β：電機整個轉(zhuǎn)子表面所占空間幾何角度3600

。

β

＝α×3600

。當(dāng)氣隙磁場的磁通密度

在空間按正弦波分布時，設(shè)其最大磁密為Bm，則：=Bmsinα于是導(dǎo)體切割氣隙磁場時：其中：所以導(dǎo)體電動勢的有效值為：可見導(dǎo)體中感應(yīng)電勢隨時間變化的波形，決定于氣隙中磁密的分布波形。0eEmπ2πωtω+j04極電機，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢為50Hz,轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？又因為正弦波磁通密度的平均值為：每極磁通為：都代入上式：這是一根導(dǎo)體內(nèi)的電動勢。小結(jié)：繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢有效值/頻率/波形均相同；但是他們的相位不相同。

例：在電機的定子上放了相距1500空間電角度的兩根導(dǎo)體A與X；轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁電流產(chǎn)生一對極性的氣隙磁密，并規(guī)定導(dǎo)體電動勢出紙面為正，如圖所示。已知原動機拖動電機轉(zhuǎn)子逆時針方向以n的轉(zhuǎn)速恒速旋轉(zhuǎn)時，在每根導(dǎo)體中感應(yīng)的基波電勢有效值都是10V。畫出圖示瞬間兩根導(dǎo)體A與X的感應(yīng)基波電勢相量在復(fù)平面上的位置。NSAn1500X+j15006.1.2整距線匝基波電動勢線圈一般由w匝構(gòu)成，當(dāng)w=1時，為單匝線圈。稱為整距線圈。如圖所示：由于整距線匝兩有效邊感應(yīng)電動勢的瞬時值大小相等而方向相反，故整距線匝的感應(yīng)電動勢為：y1=τ+j

其有效值為:Bm⊙⊙NSn0Bπα2πAX+j6.1.3整距線圈基波電動勢如果線圈不只一匝，而是匝，則：6.1.4短距線圈基波電動勢而對于的短距線圈，其線圈節(jié)距，其中y1<τ⊙⊙NSn0Bπα2πAX+j6.1.5線圈組電動勢和分布系數(shù)：線圈在下線時，是以線圈組為單位的，每個極（雙層繞組時）或每對極（單層繞組時）下有q個線圈串聯(lián)，組成一個線圈組，所以線圈組的電動勢等于q個串聯(lián)線圈電動勢的相量和?！选选选选选薛?231’2’3’eq槽距角每極每相槽數(shù)一個線圈的電勢為:由圖可知，線圈組電動勢的有效值為：式中：當(dāng)q=1時，kq=1，稱為集中繞組。線圈組電動勢的有效值為：由于短距和分布引起線圈組電動勢減小的程度。相電動勢和線電動勢：我們知道在多極電機中每相繞組均由處于不同極下一系列線圈組構(gòu)成，這些線圈組既可串聯(lián)，也可并聯(lián)。此時繞組的相電動勢等于此相每一并聯(lián)支路所串聯(lián)的線圈組電動勢之和。如果設(shè)每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)（即每一并聯(lián)支路的總匝數(shù)）為N，每相并聯(lián)支路數(shù)為a時，相電動勢為：ANSn1A’6.2交流電機的磁勢§

交流電機的繞組交流電機的繞組由嵌放在定子鐵心槽內(nèi)的線圈按一定規(guī)律聯(lián)接而成的。交流電機的繞組分為：單相繞組（m=1）和三相繞組（m=3）交流電機:異步電機、同步電機（電動機、發(fā)電機）一、交流電機的基本工作原理

1、同步發(fā)電機的基本工作原理三相電勢波形圖2

三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理二、旋轉(zhuǎn)磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生oo規(guī)定

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出(

)電流入

tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60°合成磁場旋轉(zhuǎn)90°600oAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場

即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。動畫任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖)AXCZBY0

to3.旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，即：o

tAXBYCZAXYCBZ

若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速工頻：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0

toAXYCBZAXYCBZAXYCBZp=2時0旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?7.2.2電動機的轉(zhuǎn)動原理1.轉(zhuǎn)動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2