《电机与拖动》第六章 交流电机的电枢绕组及其电动势

第2篇交流电机的共同问题 第六章交流电机的电枢绕组及其电动势 6.1交流电机的基本要求和分类 61.1基本要求 前面我们已经讲过电机的分类其中有很大一部 分由交流电机构成交流电机包括同步电机和异 步电机两大类。虽然同步电机和异步电机在运行 原理和结构上有很多不同,但它 间也有许多 相同之处,例如交流绕组构成及其感应电动势和 磁动势。因此,在这一章里我们将着重对交流 电机的共同问题给予讲解

第2篇 交流电机的共同问题 第六章 交流电机的电枢绕组及其电动势 6.1 交流电机的基本要求和分类 6.1.1基本要求: 前面我们已经讲过电机的分类,其中有很大一部 分由交流电机构成.交流电机包括同步电机和异 步电机两大类。虽然同步电机和异步电机在运行 原理和结构上有很多不同，但它们之间也有许多 相同之处，例如交流绕组构成及其感应电动势和 磁动势。因此，在这一章里,我们将着重对交流 电机的共同问题给予讲解

和变压器相仿,在交流电机中要进行能量的转换 必须要有绕组。交流绕组尽管形式多样,但其基 本功能相同,即感应电动势、导通电流和产生电 磁转矩,所以其构成原则也基本相同。一般来说, 对交流绕组有以下一些基本要求: 1)在一定的导体数下,有合理的最大绕组合 成电动势和磁动势。 (2)各相的相电动势和相磁动势波形力求接近 正弦波,即要求尽量减少它们的高次谐波分量。 (3)对三相绕组,各相的电动势和磁动势要求 对称(大小相等且相位上互差120°),并且三 相阻抗也要求相等。 (4)绕组用铜量少,绝缘性能和机械强度可靠, 散热条件 ■(5)绕组的制造、安装和检修要方便

和变压器相仿，在交流电机中要进行能量的转换 必须要有绕组。交流绕组尽管形式多样，但其基 本功能相同，即感应电动势、导通电流和产生电 磁转矩，所以其构成原则也基本相同。一般来说， 对交流绕组有以下一些基本要求: ◼ （1）在一定的导体数下，有合理的最大绕组合 成电动势和磁动势。 ◼ （2）各相的相电动势和相磁动势波形力求接近 正弦波，即要求尽量减少它们的高次谐波分量。 ◼ （3）对三相绕组，各相的电动势和磁动势要求 对称（大小相等且相位上互差120°），并且三 相阻抗也要求相等。 ◼ （4）绕组用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠， 散热条件 ◼ （5）绕组的制造、安装和检修要方便

61.2绕组的分类: 由于交流电机应用范围非常广,不同类型的交流 电机对绕组的要求也各不相同,因此交流绕组的 种类也非常多。其主要分类方法有: (1)按槽内层数分,可分为单层和双层绕组。 其中,单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式 绕组;双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。 (2)按相数分,可分为单相、两相、三相及多 相绕组。 (3)按每极每相槽数,可分为整数槽和分数槽 绕组。 ■尽管交流绕组种类很多,但由于三相双层绕组能 较好地满足对交流绕组的基本要求,所以现代动 力用交流电机一般多采用三相双层绕组

6.1.2 绕组的分类: ◼ 由于交流电机应用范围非常广，不同类型的交流 电机对绕组的要求也各不相同，因此交流绕组的 种类也非常多。其主要分类方法有： ◼ （1）按槽内层数分，可分为单层和双层绕组。 其中，单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式 绕组；双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。 ◼ （2）按相数分，可分为单相、两相、三相及多 相绕组。 ◼ （3）按每极每相槽数，可分为整数槽和分数槽 绕组。 ◼ 尽管交流绕组种类很多，但由于三相双层绕组能 较好地满足对交流绕组的基本要求 ，所以现代动 力用交流电机一般多采用三相双层绕组

6.2槽电动势星形图 62.1相关概念的介绍 54 (1)极对数:指电机主 (2)电角度:在电机理 占的空间距离,称为3 824 (3)机械角度:一个圆 度360°。很明显,电 (4)槽距角:相邻两槽 110 b21 做槽距角,用a表示。 13 19 140 18

6.2 槽电动势星形图 6.2.1 相关概念的介绍: （1）极对数：指电机主磁极的对数，通常用p表示。 （2）电角度：在电机理论中，我们把一对主磁极所 占的空间距离，称为360°的空间电角度。 （3）机械角度：一个圆周真正的空间角度为机械角 度360°。很明显，电角度=极对数×机械角度。 （4）槽距角：相邻两槽间的距离用电角度表示，叫 做槽距角，用α 表示。 Z p  360  =

(5)极距:极距指电机一个主磁极在电枢表面所 占的长度。其表示方法很多,可用槽数: 空间长度 (6)每极每相槽数:在交流电机中,每极每相占 有的平均槽数q是一个重要的参数,如电机槽数 为z,极对数为p,相数为m。则得: 2 pm q=1的绕组称为集中绕组,q>1的绕组称为分布 绕组

（5）极距：极距指电机一个主磁极在电枢表面所 占的长度。其表示方法很多，可用槽数： 空间长度 （6）每极每相槽数：在交流电机中，每极每相占 有的平均槽数q是一个重要的参数，如电机槽数 为Z，极对数为p，相数为m。则得： q=1的绕组称为集中绕组，q>1的绕组称为分布 绕组。 p Z 2  = p D 2  pm Z q 2 =

62.2槽电动势星形图: 槽电动势星形图:当把电枢上各槽内导体按 正弦规律变化的电动势分别用相量表示时, 这些相量构成一个辐射星形图,槽电动势 星形图是分析交流绕组的有效方法,下面 我们用具体例子来说明。 例:下图是一台三相同步发电机的定子槽内 导体沿电枢内圆周的分布情况,已知 2p=4电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方 向旋转,试绘出槽电动势星形图

6.2.2 槽电动势星形图： 槽电动势星形图：当把电枢上各槽内导体按 正弦规律变化的电动势分别用相量表示时， 这些相量构成一个辐射星形图，槽电动势 星形图是分析交流绕组的有效方法，下面 我们用具体例子来说明。 例：下图是一台三相同步发电机的定子槽内 导体沿电枢内圆周的分布情况，已知 2p=4,电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方 向旋转，试绘出槽电动势星形图

解:先计算槽距角: a:2×36002×3600 309 24 设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气 隙按正弦规律分布,则当电机转子逆时针旋转时 均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线,感应 出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相 差一个槽距角a,因此导体切割磁场有先有后, 各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差,其 大小等于槽距角α

解：先计算槽距角： 设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气 隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时， 均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应 出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相 差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后， 各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其 大小等于槽距角α。 0 0 0 30 24 360 2 360 =  =  = Z p 

16 M 824 己3 101 h22 13L 110 b21 20 13 19 18 15617 22

从槽电动势星形图上我们可以看出: 槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电 角度3600,即一对磁极的距离。所以, 1-12号相量和13-24重合。 般来说当用相量表示各槽的导体的感应电 动势时,由于一对磁极下有Z/P个槽,因此 对磁极下的z/P个槽电动势相量均匀分布 在3600的范围内构成一个电动势星形图

从槽电动势星形图上我们可以看出： 槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电 角度3600，即一对磁极的距离。所以， 1—12号相量和13—24重合。 一般来说,当用相量表示各槽的导体的感应电 动势时,由于一对磁极下有Z/P个槽,因此一 对磁极下的Z/P个槽电动势相量均匀分布 在3600的范围内,构成一个电动势星形图

6.3三相单层绕组和平层绕组 定义:定子或转子每槽中只有 流绕组称为三相单层绕组。 、相关概念: 1、线圈(元件):是构成 它由Nc根线匝串联而成,线 部分称为有效线圈边,线圈 yu 称为端部。如图: Y1:线圈的第一节距,常用

6.3 三相单层绕组和双层绕组 定义:定子或转子每槽中只有一个线圈边的三相交 流绕组称为三相单层绕组。 一、相关概念: 1、 线圈（元件）：是构成绕组的基本元件， 它由Nc根线匝串联而成，线圈中嵌放在槽内的 部分称为有效线圈边，线圈边之间的连接部分 称为端部。如图： Y1：线圈的第一节距，常用槽数来进行表示