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最新交流电机电枢绕组的电动势与磁通势教学教材

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电机学交流绕组及其电动势和磁动势课件

电机学交流绕组及其电动势和磁动势课件

22
电机学
Electric Machinery
4-21 试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势，转向怎样？ （1）对称两相绕组内通以对称两相正序电流时（图4-26）； 三相绕组的一相（例如C相）断线时（图4-27）。
(1)
B
iB iA A
23
电机学
Electric Machinery
解(1)
单相交流绕组产生脉振磁动势
三相交流电机定子绕组设计成分布及短距以后，
其优点主要是__(_1_) _： ⑴改善了电动势和磁动势 的波形； ⑵可以增加基波电动势和磁动势。
19
电机学
Electric Machinery
当采用短距绕组希望同时削弱定子绕组中的五次和七次 谐波电动势，线圈节距应当为
_(3_)_⑴（4τ/5）； ⑵（6τ/7）τ； ⑶（5τ/6） ⑷τ
它们的平均值之比也满足这个关系，即：B5av 1 , B7av 1 B1av 25 B1av 49
且已知基波磁通量1 B1avl 0.74Wb
5次谐波磁通量 5
B5avl 5
1 25
B1avl 5
1 125
1
0.00592(Wb)
7次谐波磁通量 7
B7avl 7
1
49 B1avl 7
1 343
21
电机学
Electric Machinery
一台50HZ的三相电机通以60 HZ的三相对称电流, 保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁 动势的幅值大小 不变 转速 变大 极数 不变 。
三相对称绕组极对数及有效匝数一定，当接三 相对称电源后产生的基波旋转磁动势幅值大小 由__三__相_电_流__的_大__小__决定， 其转向由 __三_相__电_流__的_相__序__决定， 其转速由 _三__相_电__流_的__频_率___决定。

8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势

8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势

电机与拖动
2、线圈中的感应电势 ：
（1）整距线匝中 的感应电势（线匝 首尾两端相距一个 整极矩） 两导体感应电动势 分别为Ea1和Ea2


线匝基波电动势向量ET
E T E a1 E a 2
整矩线匝基波电 E 2 E 2 2 . 22 f 4 . 44 f A 动势（有效值） T
E AB 3 E A 3 E B 3 0 三相采用△接法：
三次谐波感应电动势会在绕组回路中产生三次 谐波环流，整个闭合绕组三次谐波感应电动势恰好 与环流在三次谐波阻抗上产生压降相等，因此线电 压中也没有三次谐波分量。
同理：适合于3k次谐波
思考题：三相交流发电机定子绕组一般接成什 么形式？
E 4 . 44 fqW y k q p 4 . 44 f pqW a 4 . 44 fWk q
W pqW a
y
1 a

y
kq
是一相绕组串连的总匝数
（3） 三 相 双 层 叠 绕 组
电机与拖动
一交流机：Z=24，2P=4，m=3，y1=5,画出 双层叠绕组展开图。
1、画出结构图，标出槽号 B2 21 1817 22 2、标出AZBXCY的位置 Y2 16 Z 23 2 15 24 Z 24 S1 q 2 14 2 pm 223 1 n N N2 A1 1 13A2 2 Z 24 S2 12 6 3 2p 4 Z1 4 11 Y1 56 10 y1=5 B1 7 8 9 C 1 X1 上下 C2
三相交流电机中线电压的三次谐波 三相交流电机三相绕组在空间上互隔120 度空间电角度，他们的基波感应电动势时间 相位互隔120度。三次谐波感应电动势相位互 隔360度；并且三次谐波感应电动势幅值大小 相等。

交流电机电枢绕组电动势和磁通势

交流电机电枢绕组电动势和磁通势

交流电机电枢绕组电动势和磁通势1.几个基本概念（1）极距相邻两个磁极轴线之间的距离，称为极距，用字母“”表示。

极距的大小可以用长度表示，或用在铁心上线槽数表示，也可以用电角度表示。

由于各磁极是匀称分布的，所以极距在数值上也等于每极所占有的线槽数，但极距与磁极所占有槽的空间位置不同。

以24槽4极电动机为例，每极所占槽数是24/4=6槽，各极中心轴线到与它相邻的磁极中心轴线的距离，也就是极距，明显也是6糟。

一般地说，总槽数为Z1.有2P个磁极的电动机，其极距为=Z1/2P（2）电角度与槽距角α一个圆周的机械角度是360°，在讨论电动机问题时，把这种定义的角度称为空间机械角度，用θ表示。

假如铁心圆周上分布有一对磁极，那么沿铁心圆周转1周，则经过了空间机械角360°，同时从磁场变化方面来说也完成了一个周期的变化，即N-S-N，或S-N-S，为了更加清楚地描述磁场，我们沿用机械角度变化1周为360°空间机械角的描述，就说磁场变化1周在电空间也变化360°电角度。

这种状况(指有1对磁极状况)下，电角度(用α’表示)和空间机械角度数是相等的，即α’=θ假如是四极电动机，就是定子内圆上匀称分布着两对磁极，沿铁心圆周转动，每经过1对磁极，从电的方面讲就完成了1对磁场周期的变化，也就是转过了360°电角度。

沿铁心圆周转1周，转过的空间机械角仍是360°，但在电的方面完成了2周变化，转过的电角度就是α’=360°×2=720°。

对于有P对磁极的电动机来说，铁心圆周的空间机械角当然还是360°，而对应的电角度则是α’=360°×P需要留意的是，按式求得的电角度α是铁心整个圆周的电角度。

在后面的分析中，更多用到的是“槽间电角度”，即铁心上相邻两槽中心间隔的电角度，它也等于每一个槽子所占据的电角度。

槽间电角度的计算公式为α=360°×P/Z1式中Z1——电动机铁心总槽数。

交流电机的绕组、磁通势和电动势

交流电机的绕组、磁通势和电动势
机。
绕组的连接方式
01
02
03
04
并联
将两个或多个绕组并联连接， 以增加电机输出电流。
串联
将两个或多个绕组串联连接， 以增加电机输出电压。
星形连接
将绕组的三个末端连接在一起 ，形成一个中性点，通常用于
三相电机。
三角形连接
将三相电机的三个绕组首尾相 接，形成一个闭合回路，通常
用于高压电机。
02 交流电机磁通势
作用。
转矩产生
02
反电动势与电源电动势的相互作用产生转矩，驱动电机旋转。
调速控制
03
通过改变电源电动势的相位和大小，可以调节电机的转速，实
现调速控制。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
基于磁路的分析
通过对电机磁路的建模和分析，可以计算出磁通 势的大小和分布。这种方法需要建立磁路的数学 模型，并进行求解。
实验测量
通过实验测量电机的磁场强度和分布，可以间接 得到磁通势的大小和分布。这种方法需要专业的 测量设备和实验条件。
03 交流电机电动势
电动势的概念
电动势是描述电源将 其他形式的能量转换 为电能的能力的物理 量。
电动势的方向规定为 电源内部电流的方向， 即从负极指向正极。
在电路中，电动势表 示为电压源或电压降 落。
电动势的计算方法
欧姆定律
E=IR，其中E为电动势，I为电流， R为电阻。
基尔霍夫定律
在电路中，电动势的代数和等于零 ，即∑E=0。
叠加原理
在多个电源共同作用的电路中，每 个电源产生的电动势单独作用，然 后求和。
电动势的分类与特性
直流电动势
方向和大小保持不变的电动势 ，如电池提供的电源。

交流电机电枢绕组的电动势与磁通势

交流电机电枢绕组的电动势与磁通势

Eq1 Ey1
2
sin
qEy1
2
sin
qEy1kq1
2
2
sin q
kq1

q
2
sin
2
--绕组的分布因数
二、线圈组的感应电动势
Eq1 qE k y1 q1
Ey( y ) 4.44 f1N yk y11
一个线圈组电动势的有效值为：
Eq( y ) 4.44 f1qN ykq1ky11 4.44 f1(qN y )k11
设短距线圈的节距缩短的角度为 y1 ：
1
t
t N y B1mLr sintd (t) N y B1mLr
cost t t
N yB1mLr cos t cost
1

Ny
B1m Lr
6.2 交流电机电枢绕组
分类：
（1）按相数: 分为单相、两相、三相及多相绕组。
（2）按槽内层数: 分为单层和双层绕组。 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。
（3）按每极每相槽数: 分为整数槽和分数槽绕组。
6.2 交流电机电枢绕组
6.2 交流电机电枢绕组
三相六极异步电动机，额定频率50Hz。已 知定子槽数36，绕组为单层整距分布绕组， 每相两条支路，每个线圈的匝数为40匝， 每相绕组的基波感应电势为200V，求每极 磁通量。
q Q 36 2 p 360 0 3 360 0 300
2 pm 2 3 3
交流电机电枢绕组的 电动势与磁通势
电枢
是电机中机电能量转换的关键部分。 直流电机电枢：转子 交流电机电枢：定子

6交流电机电枢绕组的电动势和磁通势解析

6交流电机电枢绕组的电动势和磁通势解析

ET 2 10 0.965 1放 到一起，每个线圈 的基波电动势大小 相等，相位相同， 则线圈组总基波电 动势为qEy。但是 线圈分布开来后， 线圈的基波电动势 却为Eq
C
B A
D
q q OCD CDO COD 2 R sin sin Eq 2 2 2 qE k Eq qE y y d qE y 2qR sin q sin 2 2 基波分布
60
频率和电角速度的关系为
2pn 2f 60
导体中感应基波电动势的最大值为
2 Em B lv B l 2 f 2 fBavl f
Bav

1

0
B sin d
2

B
Bavl
4.44 f N y k p
y 其中 k p sin 2
基波短距 系数
例题6-2 如果把相距150°空间电角度的A，X两根导 体组成线匝，每根导体的电动势为10V，求线匝的 基波电动势。
解
y1 y 150

180
150 y 0.833 180
y k p sin sin 0.833 90 0.965 2
第六章交流电机电枢绕组的电动 势与磁通势
交流电机包括：同步电机和异步动机（感 应电机）。 电枢是电机中机电能量转换的关键部分， 直流电机电枢指转子部分，而交流电机的 电枢是指定子部分。
第6章 交流电机电枢绕组的电
动势和磁通势
6.1 交流电机电枢绕组的电动势 6.2 交流电机电枢绕组 6.3 交流电机电枢单相绕组产生的磁通势 6.4 三相电枢绕组产生的磁通势 6.5 两相电枢绕组产生的磁通势

电机学3交流绕组的电动势和磁动势

第2篇 交流电机的共同问题
第五章 交流绕组和电动势 第六章 交流绕组的磁动势
李艳
第五章 交流绕组和电动势
5.1交流电机的基本工作原理及对绕组的要求 5.2三相单层集中整距绕组及其电动势 5.3三相单层分布绕组及其电动势 5.4三相双层分布短矩绕组及其电动势
第六章 交流绕组的磁动势
6.1单层集中整距绕组的磁动势
基波磁动势最大值为:
4 2 F NI 0 . 9 NI y 1 y y 2
整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线， 空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化——仍然为脉动磁动势。
单相脉动磁动势的分解
1 1 f(, t ) F c o s t c o s F c o s ( t ) F c o s ( t ) 1 1 1 1 2 2 + = f(, t ) + f(, t ) 1 1
5.4三相双层分布短距绕组及其电动势
短距线圈的电动势
E 4 . 4 4 f N Φ k y 1 ( y ) y 1 1 y 1
1
2 B m1 l
E y y 1 ( y τ ) 0 1 k s in ( 9 0 ) y 1 E τ y 1 ( y τ )
ห้องสมุดไป่ตู้
称为短距系数： 线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
Z q 2 pm
• 7.相带：60度相带——将一个磁极分成m份，每份 所占电角度 120度相带——将一对磁极分成m份，每份 所占电角度 • 8.极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个 相带）的q个线圈，按照一定方式串联成一组，称 为极相组（又称为线圈组）。 • 9.线圈组数 = 线圈个数/ q

电机与拖动基础第六章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势(第一部分)


多个线匝串联成一个线圈，匝数用Ny表示。
一个线圈两边之间的距离为节距y1，用空间电 角度表示。
y1= ：整距线圈 ，y1< ：短距线圈，y1> ：
长距线圈。
端接
整距线圈基波电动势Ey
Ey=NyET=4.44 f Ny
Ny：线圈匝数
y1
A
X
头
尾
11
6.1.4 短距线圈电动势
短距线圈的节距：y1＝y （0＜y＜1）
kdp kd k p ：基波绕组系数
15
16
6.2 交流电机电枢绕组
三相对称绕组：指三相绕组在匝数、阻抗、形状等参数完 全相同，在空间位置上彼此互相错开120°空间电角度。
6.2.1 三相单层绕组
定子每个槽中只放置一个圈 边，每相绕组是由均匀分布在电 枢表面的整距线圈组成，单层分 布绕组的线圈数等于总槽数的一 半。
第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
交流电机电枢绕组的电动势 交流电机电枢绕组 交流电机电枢单相绕组产生
的磁通势 三相电枢绕组产生的磁通势
1
尼古拉•特斯拉（1856年7月10日－1943 年1月7日），塞尔维亚裔美籍发明家、 物理学家、机械工程师、电机工程师和 未来学家。他被认为是电力商业化的重 要推动者，并因主要设计了现代交流电 力系统而为人知。他的多项相关的专利 以及电磁学的理论研究工作是现代的无 线通信和无线电的基石。 名言：并不是我很聪明，而只是我和问 题相处得比较久一点。
3
6.1.1 导体电动势
b
A
o
N
α
b
n
S
2
O A
N
S
坐标原点：两个主磁极的中间点
横轴：α轴，与转子表面重合，表示磁极表面各点与坐标原点之

第4章交流绕组及其电动势和磁动势ppt课件

1800
E1'
2
E1''
ns N E1'
E1'' S
y1
EC1
单匝线圈短距时感应电动势相量求和
匝电动势
四、分布绕组的电动势、分布因数和绕组因数
一个极相组由q个嵌放在相邻槽内的线圈串联组成，它们在切
割磁力线时相位依次相差α角， 60o q。每极每相绕组的合成电
动势 Eq1 应为q个线圈的电动势相量的相量和。C
单层有同心式绕组、链式绕组和交叉式绕组
二、交流绕组的构成原则
1、合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦波，数量上以 求获得较大的基波电动势和基波磁动势。
2、对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称，电阻、电抗要 平衡。 3、绕组的铜耗要小，用铜量要省。
4、绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造要方便。
29
12 11
13531634 35 Y
17
18 36
为使合成电动势最大，在第一个N极 下选取相邻的q个槽作为A相带，q个 槽中上层边所在的相邻线圈串联，构 成每极每相线圈组（简称极相组）， 合成电动势最大。相隔1800在第一S个
28 10
1 19
27 9
2 20
B
8
26
7
25
6
24
3 21 5 422 23
600相带绕组.
Z N1（N2）
60O相带绕组
2）120O相带绕组
B
C
3031133124
29
12 11
13531634 35
17
18 36
28 10
1 19
27 9
2 20

第4章交流磁势与电势ppt课件

磁观点来看，若电动机的极对数为p，则每经过一对磁极，
磁场就变化一周，相当于360°电角度。因此，电动机圆周按 电角度计算为p×360°，即
电角度＝p×机械角度
（4.1.1）
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势
2） 槽距角α
相邻两个槽之间的电角度称为槽距角α。 因为定子槽在定 子内圆上是均匀分布的，所以若定子槽数为Z1，电动机极对数 为p， 则
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势 图4.1.6 单层交叉式U相绕组展开图
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势 图4.1.7 三相单层交叉式绕组展开图
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势 3. 单层同心式绕组
同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形 状的线圈组所构成。
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势 图4.1.4 单层链式U相绕组展开图
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势
用同样的方法，可以得到另外两相绕组的连接规律。V、 W两相绕组的首端依次与U相首端相差120°和240°空间电角度。 图4.1.5为三相单层链式绕组的展开图。
链式绕组主要用于q＝2的4、6、8极小型三相异步电动机
V1
7,8,9 25,26,27
U2
10,11,12 28,29,30
W2
13,14,15 31,32,33
V2
16,17,18 34,35,36
第4章 交流电机的定子绕组、 磁动势及感应电动势
(3) 构成一相绕组，绘出展开图根据U相绕组所占槽数不同， 把U相所属的每个相带内的槽导体分成两部分2—10，3—11构 成两个节距y1＝8的大线圈；1—30构成一个y1＝7的小线圈。 同理，20—28，21—29构成两个大线圈，19—12构成一个小线 圈，形成两对极下依次出现两大一小的交叉布置。根据电动势 相加的原则，线圈之间的联接规律是：两个相邻的大线圈之间 应按“头—尾”相联，大、小线圈之间应按“尾—尾”、 “头—头”规律相联。展开图如图4.1.6。这种联接方式的绕组 称为交叉式绕组。
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解： y1＝10
＝Q 48＝12
2p 4
q Q1 48 ＝4 2pm 223
一、线圈的感应电动势
1、整距线圈的电动势
设 d 1 为在电角度 d ( t ) 内所通过的磁通，则
d 1 B x L r d (t) B 1 m L r s intd (t)
d 1N yB 1 m L rsintd(t)
1 t t N y B 1 m L r s i n t d ( t ) N y B 1 m L r c o s t t t 2 N y B 1 m L r c o s t
1 N y B 1 m L r c o s t c o s t 2 N y B 1 m L r c o s 2 c o s t 2 N y 1 c o s 2 c o s t 2
短距线圈电动势的瞬时值:
d e y(y ) d t N y 1c o s2 sin (t 2 )
每极磁通 1 为：
1 B c p L 2B 1 m L 2B 1 m L 2 r B 1 m L 1Ny1cost
一、线圈的感应电动势
1、整距线圈的电动势
整距线圈电动势的瞬时值:
ey(y)dd t Ny 1sint
整距线圈电动势的有效值为：
1
Ey(y) 2Ny 14.44f1Ny 1
三相六极异步电动机，额定频率50Hz。已 知定子槽数36，绕组为单层整距分布绕组， 每相两条支路，每个线圈的匝数为40匝， 每相绕组的基波感应电势为200V，求每极 磁通量。
q Q 36 2 p360033600300
2pm 233
Q
36
q 2300
sin sin
kq1
qs
i2n2s
i2n300 0.96,6
短距线圈电动势的有效值为：
1
1
E y (y )2 N y c o s 2 1 2 N y k y 1 1 4 .4 4 f1 N y k y 1 1
ky1cos2siny190 ---线圈的节距因数
二、线圈组的感应电动势
二、线圈组的感应电动势
线圈组的总电动势是q个线圈电动势的相量和
Eq1
qN y
双层绕组相电动势的有效值为：
E 1 2 a p E q ( y ) 2 a p 4 . 4 4 f 1 q N y k 1 1 4 . 4 4 f 1 2 p a q N y k 1 1 4 . 4 4 f 1 N k 1 1
旋转磁场的气隙磁密分布波形不是理想的 正弦波，电动势中含有谐波。
交流绕组采用短距和分布的结构，可以削 弱每相电动势中的谐波含量，使电动势波 形得到改善。
三、相绕组的感应电动势---相电势
相电动势中高次谐波电动势有效值：
E4.44fNk
f f1
k y cos 2
sin q
k q
2 q sin
2
k
ky kq
cos
2
sin q
2
qsin
2
2
Bm
L
相电动势求出以后，根据星形或三角形的接法，可以求出线电动势。
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
本节讨论：由正弦分布、以同步转速旋转的旋转磁场在定子绕 组中所感应产生的电动势。
一、线圈的感应电动势
一根导体电势
Bx
v0
n0
A
A B 1m
o v0 N
Bx
பைடு நூலகம்
B1m sin
x
x --离开坐标原点的电角度
X
x
X
Bx B1msint
--每秒钟转过的电角度
2n0p/60260 pf1p/602f1
qN y
---q个线圈的总串联匝数
k1 ky1kq1 ---绕组的绕组因数
k 1 的意义：既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，整个绕 组的合成电动势所打的总折扣。
三、相绕组的感应电动势---相电势
单层绕组:每个相绕组有p个线圈组，并联支路数为a，每个线圈
的匝数为Ny，每条支路串联匝数：N
p a
qN y
电枢
是电机中机电能量转换的关键部分。 直流电机电枢：转子 交流电机电枢：定子
交流电机电枢绕组的要求
能感应出有一定大小而波形为正弦的电动势
三相电机：三相电动势对称
因此，电枢绕组每一个线圈除了有一定的匝数 外，还要在定子内圆空间按一定的规律分布与 连接。
安排绕组时，既能满足电动势要求，又能满足 绕组产生磁通势的要求。
2Rsin
q
2
R E y1
2 sin
sinq
sinq2
Eq1 Ey1
2
qEy1
2
qEy1kq1
sin
sin
2
2
sin q
k q1
2 q sin
2
--绕组的分布因数
二、线圈组的感应电动势
Eq1 qEy1kq1
Ey(y)4.44f1N yky1 1
一个线圈组电动势的有效值为：
E q ( y ) 4 . 4 4 f 1 q N y k q 1 k y 1 1 4 . 4 4 f 1 ( q N y ) k 1 1
一、线圈的感应电动势
2、短距线圈的电动势
设短距线圈的节距缩短的角度为y1 ：
1 t t N y B 1 m L r s i n t d ( t ) N y B 1 m L r c o s t t t N y B 1 m L r c o s t c o s t
ky1 1
2
2
kw1 0.966
E 14.4f4 1N 1kw 1 m
N1paqyN 32240 12匝 0
1 ＝ 4 .4E f1 4 1 N k w 1 4 .4 5 42 1 00 2 0 .9 0 0 6 0 .0 60 韦 7/m 8 2 伯
一台三相异步电动机，PN＝40 kW，Ｕ1N＝380 V， I1N＝75 A，nN=1430r/min，定子三角形联接，双层迭 绕组，四极，48槽，ｙ1＝10槽，每槽内导体数Ｓ＝22， 并联支路a＝2，试求：三相合成磁势基波、11次谐波 的幅值和转速。
单层绕组相电动势的有效值为：
E 1 a p E q ( y ) a p 4 . 4 4 f 1 q N y k 1 1 4 . 4 4 f 1 p q a N y k 1 1 4 . 4 4 f 1 N k 1 1
双层绕组:每个相绕组有2p个线圈组，
每条支路串联匝数为：
N
2p a