电机拖动与基础_第2篇交流电机的共同理论问题.ppt

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。 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 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。 （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，q1的绕组称为分布绕组。 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： 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。 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。 y1 =τ，则称线圈为整距线圈，y1τ为短距，y1τ为长距。 2、单层绕组： 三相交流绕组由于每槽中只包含一个线圈边，所以其线圈数为槽数的一半。三相单层绕组比较适合于10KW以下的小型交流异步电机中，很少在大、中型电机中采用。 3、 分类：按照线圈的形状和端部连接方法的不同，三相单层绕组主要可分为链式、同心式和交叉式等型式。 介绍一个相关概念： 分相：由于绕组为三相绕组，因此