交流电机绕组电动势(4)解读

交流电机的绕组和电动势
§8-1 交流绕组的基本概念
➢交流绕组的定义
感应交流电的绕组叫交流绕组
同步电机电枢绕组和异步电机定子、转子绕组结构相同， 因此统称为“交流电机绕组”，简称为交流绕组。
交流电机的绕组和电动势
§8-1 交流绕组的基本概念
➢对交流绕组的要求 1）良好的导电性能； 2）一定导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势； 3）在三相绕组中，对基波而言，三相电动势必须对称，即三相 的幅值相等而相位互差120度电角度，并且三相的阻抗也要求相 等； 4）电动势和磁动势波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁 动势中的谐波分量尽量小； 5）用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠，散热条件好； 6）制造工艺简单，检修方便。
8
9
10
S2
11 12 13
A
18
17 16 15 14
动势最大，应将第一个N极下的7、8槽也划
Y
24 12
13 1
14 2
归A相，作为X相带。因为7、8槽与l、2槽
23 11
Z 3 15
相隔一个极距，它们可分别构成整距线圈，
22 10
4 16
第二对极下13、14槽为A相带，19、20槽则 C
为X相带。
§8-2 三相单层绕组
➢三相单层集中整距绕组
槽电势星形图：连成的绕组能否得到三
1
相对称电动势呢？可以作三相绕组电动
势相量的方法来说明。因槽间角 1 60 6 电角度，若规定导体电动势穿进纸面为
60°
2
正，则图8- 4(a)所示瞬间1槽导体电动势
为正的最大，当转子转过 1角后，2槽导
体电动势才最大，因此2槽导体电动势落 5

B A
C
(1)旋转磁场的产生: )
定子三相电流瞬时表达式:
i A = I m cos ω t i B = I m cos( ω t 120 i C = I m cos( ω t 240 ) )
选择0度,120度,240度,360度四个旋转瞬时分 析,规定电流为正时:从首端ABC流出 ; 电流为负时,从首端ABC流入 .
5,槽电势星形图和分相:
1,2,3; 10,11,12 7,8,9; 16,17,18 13,14,15; 4,5,6
19,20,21;28,29,30 25,26,27; 34,35,36 31,32,33; 22,23,24 A X 12 29 11 28 10 2 3 30 B Y C Z
1
3,线圈与节距y1: 线圈:由一匝或多匝导线串联而成,有两个引出 线圈 线,一个称为首端,一个称为末端. 节距y1:线圈两个有效边沿定子内圆的距离 整距(y1 = τ),短距(y1 < τ),长距τ(y1 > τ) y τ y τ τ y τ 4.槽距角α: 相邻两槽之间的电角度 5.每极每相槽数q: 每相绕组在每一磁极下所占有的槽数 q = Z / 2pm (整数槽和分数槽) α = p*360 / Z
谐波磁势的特点: pν = ν p fν = f
τ τν = ν
利用付氏级数展开,坐标原点在线圈的中心线上, 单个线圈的磁势分解为:
f c (θ , t ) = ( Fc1 cos θ Fc 3 cos 3θ + Fc 5 cos 5θ + ) cos ω t 4 2 其中: Fc1 = N c I c = 0 .9 N c I c π2 1 Fcν = Fc1
y1
k q1
4,相电势和线电势:

Y.Q.Xiong 2010-06 第4章 交流电机绕组的基本理论
15
相绕组磁动势及 其基波分量动画
基波表达式 f1(t, ) Fm1 sin t cos
基波振幅
Fm1

0.9
NkN1I p
串联匝数
N


2 pqNc a
pqN c a
(双层绕组) (单层绕组)
电机学 Electric Machinery
华中科技大学 电气与电子工程学院
熊永前
2010.06
Y.Q.Xiong 2010-06 第4章 交流电机绕组的基本理论
1
4.3 交流绕组磁动势
1. 单相绕组磁动势
(1) 单层集中相绕组的磁动势
Z=6，p=1，三相单层绕组。q=1，相当于集中绕组，每相只 有1个整距线圈。
磁动势空间矢量的长度代 表幅值的大小，矢量的位 置代表幅值所处的空间位 置。
将各线圈的基波磁动势矢
量相加得到分布相绕组磁
动势基波矢量。
Y.Q.Xiong 2010-06 第4章 交流电机绕组的基本理论
8
考虑到一般情况，对于q个线 圈，合成磁动势基波是q个依 次位移α1度的正弦波叠加而成 。
采用磁动势迭加原理，三个线圈分别产生矩形波磁动势。
将三个矩形波叠加起来，得到阶梯波脉振磁动势。
Y.Q.Xiong 2010-06 第4章 交流电机绕组的基本理论
7
用迭加原理求合成磁动势
三个线圈分别产生矩形波 磁动势。磁动势波形一样 ，依次位移槽距电角α1度 。
各线圈磁动势的基波分量 为空间分布正弦波，和时 间相量相似，可以用空间 矢量来表示。

f y (t, ) Fy cos 1,3,5,

60 f p
三相笼形异步电机和三相绕线式异步电动机
4.1 交流电机绕组产生的磁动势
定子绕组： 安放在定子铁心
槽里的交流电
枢绕组。
线圈
交流绕组的一些基本量
(1)电角度与机械角度 • 电机圆周在几何上分成 360°，这个角度称为机
械角度 • 若电机磁场在空间按正弦规律分布 • 当有导体经过 N、S 一对磁极时 • 导体中所感应（正弦）电动势的变化为一个周期，
1t
)
121NNy 2
y
2I cos1t 2I cos1t
2
2
3
2
2
4.1 交流电机绕组产生的磁动势
4.1.1 单相集中整距绕组的磁动势
4. 磁动势的幅值随时间变化
• 时间不同，磁动势的幅值大小也不同，磁动势的 幅值在随时间交变。(P74 图4-2)
• 或者可以把这种交变称为脉振。 • 这种不能移动只能脉振的磁动势，叫脉振磁动势。
磁动势以傅氏级数展开后的表示式为：
f ( ,1t) f1 f3 f5...
41
2
2
I1N1 p
c os1t
cos
1 3
4
1 2
2
I1N1 p
c os1t
cos3
1 4 1
5 2
2
I1N1 p
c os1t
cos5
...
公式中只列出了基波、3次和5次谐波，还有7次、9 次等高次谐波。
图4.4 矩形波磁动势的基波及谐波分量
fy
X
A2
X
O
1
2 iN y
a
A
X
2
4.1 交流电机绕组产生的磁动势