电机学电机绕组教学教材课件.ppt
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1、交流电机的电枢绕组,基本概念:, 线圈(绕组元件):是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。线圈可以区分为多匝线圈和单匝线圈。,与线圈相关的概念包括:有效边;端部;线圈节距等, 极距:沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围; 用长度表示/用槽数表示;, 电角度:电势变化一个周期(360电角度) 转子铁心的横截面是一个圆,其几何角度为360度。 从电磁角度看,一对N,S极构成一个磁场周期,即1对极为360电角度;,电机磁极对数为p时,气隙圆周的角度数为p 360电角度。,单层绕组一个槽中只放一个元件边; 双层绕组一个槽中放两个元件边。,单层绕组和双层绕组,一个槽所占的电角度数称为槽距
2、角,用表示; 每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数,用q表示。,槽距角,相数,每极每相槽数,均匀原则:每个极域内的槽数(线圈数)要相等,各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等; 对称原则:三相绕组的结构完全一样,但在电机的圆周空间互相错开120电角度。 如槽距角为,则相邻两相错开的槽数为120/。 电势相加原则:线圈两个圈边的感应电势应该相加;线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 如线圈的一个边在N极下,另一个应在S极下。,二、交流绕组的构成原则,对交流绕组的要求,(1)交流绕组通电后, 必须形成规定的磁场极数;(2)多相绕组必须对称, 不仅要求m相绕组的匝数N、跨距y1、线径及在圆周上的
3、分布情况相同, 而且m相绕组的轴线在空间上互差3600/m电角度。(3)交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布,且旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。 采用分布绕组和短距绕组。(4)在一定的导体数之下, 建立的磁场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距y1尽可能接近极距, 而且对于三相绕组尽可能采用600相带。(每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续所占有的电角度区域称为相带)。(5)用铜少;下线方便;强度好。,相带与电势星形图,交流绕组,同心式绕组,链式绕组,交叉链式绕组,等元件式整距叠绕组,交流绕组的形式,绕组展开图,表示定子绕组的联结关系主要两种:单层、双
4、层画法:计算极距每极每相槽数计算相带数、分相带相带数=总槽数/q 或 =极数*3 即:6p构成线圈构成线圈组(极相组)构成相绕组:反相串联(不同极面下线圈组的电流方向相反),等元件式整距单层叠绕组,同心式绕组,链式绕组,交叉链式绕组,双层叠绕组,单层叠绕组的构成,1. 分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开(N、S极相邻分布)并标记假设的感应电势方向。 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,实例:Z24(槽)、m3(相)、2p4(极)的单层叠绕组,基本步骤:,每极每相槽数,2. 连线圈和线圈组: 将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈,共有q个线圈。 将一对
5、极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组;(共有多少个线圈组?) 以上连接应符合电势相加原则。,连线圈和线圈组,线圈组连接,将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组,并标记首尾端。 串联与并联:电势相加原则。最大并联支路数ap。,连相绕组,将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组; 接法或Y接法;,连三相绕组,实例:Z1=24,2p=4,整距,m=3 双层叠绕组,分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开(N、S极相邻分布)并标记假设的感应电势方向; 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,双层叠绕组的构成,每极每相槽数,根据给定的线圈节距连线圈(上层边与下层边合一个线圈);
6、以上层边所在槽号标记线圈编号; 将同一极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈(共有q个线圈,为什么?); 将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组(共有多少个线圈组?); 以上连接应符合电势相加原则 。,连线圈和线圈组,将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组,并标记首尾端。 串联与并联,依照电势相加原则。最大并联支路数a2p 按照同样的方法构造其他两相。 连三相绕组。 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组。,连相绕组,连三相绕组,关于绕组一些概念复习,一根导体(一匝线圈的一个有效边)一匝线圈一个线圈一个极相组(一个线圈组)相绕组(一相绕组)电机绕组(三相绕组)并联支路数每相串联匝
7、数极数极相组数(每相),旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋转磁场: (1) 机械旋转磁场 通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场;(2) 电气旋转磁场 三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间产生电气旋转磁场; 交流绕组处于旋转磁场中,并切割旋转磁场,产生感应电势。,43 交流绕组的感应电动势,电气旋转磁场,机械旋转磁场,旋转磁场,交流绕组的构成:导体-线圈-线圈组-一相绕组-三相绕组 。,一、相绕组中的基本电动势,感应电势随时间变化的波形和磁感应强度在空间的分布波形相一致。 只考虑磁场基波时,感应电势为正弦波。,1、导体中的感应电势,感应电势的波形
8、,磁场转过一对极,导体中的感应电势变化一个周期; 磁场旋转一周,转过p(电机的极对数)对磁极; 转速为n(r/min)的电机,每秒钟转过(pn/60)对极; 导体中感应电势的频率f=(pn/60)Hz. 问题:四极电机,要使得导体中的感应电势为50Hz,转速应为多少?,感应电势的频率,感应电势的大小,导体感应电势 导体与磁场的相对速度:,磁感应强度峰值和平均值之间的关系: 感应电势最大值: 感应电势的有效值:,绕组中均匀分布着许多导体,这些导体中的感应电势有效值,频率,波形均相同;但是他们的相位不相同。,导体感应电势小结:,整距线圈中的感应电势,2、线圈中的感应电势,线圈的两个有效边处于磁场中
9、相反的位置,其感应电势相差180电角度。,整距线圈的感应电势:,考虑到线圈的匝数后:,线圈的两个有效边在磁场中相距为y1,其感应电势相位差是180-电角度。,短距线圈中的感应电势,短距角:,短距线圈的感应电势:,短距系数:,短距系数小于1,故短距线圈感应电势有所损失;但短距可以削弱高次谐波.,每对极下属于同一相的q个线圈,构成一个线圈组。图中q=3 每个线圈的感应电势由两个线圈边的感应电势矢量相加而成。 整个线圈组的感应电势由所有属于该组的导体电势矢量相加。,线圈组的感应电势,矢量式,分布系数:,线圈组的电势:,线圈组的感应电势,3、一相绕组的电势,单层绕组的相电势,单层绕组每对极每相q个线圈
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