电机学共同理论.ppt

《电机学》第三章　交流电机的共同理论 第二篇交流电机的共同理论 3.1 交流电机的工作原理 序 交流电机： 异步电机 同步电机 同步与异步 旋转磁场：定子三相定子绕组流过三相电流，形成旋转磁场（后面将详细讨论）。 电机实际转速n＝同步转速n0：同步电机 电机实际转速n≠同步转速n0：异步电机 一、基本结构 定子与转子两大部分 1　定子 固定不动的部分 铁芯、绕组、机坐 (1) 定子铁芯 希望较强的磁场 导磁好、损耗小 硅钢片 内表面开槽：放绕组 (2) 定子绕组 线圈 按一定规律放 单层绕组、双层绕组 (3) 机坐 2.转子 同步机与异步机转子不一样 铁芯 外表面开槽 绕组 二、同步电机工作原理 基本概念： 定子绕组：对称三相绕组（电枢绕组） 转子：励磁绕组（产生磁场） 原理：励磁绕组＝＞通入直流电＝＞外力使转子旋转＝＞转子旋转磁场＝＞穿过气隙＝＞切割定子绕组＝＞三相感应电势＝＞当接负载＝＞电流＝＞电能输出 四、异步电机工作原理（可以放在后面讨论） 1. 静止起动 三相电流=三相绕组=旋转磁场B1 =B1切割转子导条（因为转子静止） =感应电势E2 =感应电流I2（因为转子闭合） =B1与I2作用=电磁转矩T =当T＞T0＋TL时，转子从静止开始起动 其中：T0空载转矩 　　　TL负载转矩 2. 平衡 转动：n增加=转差减小： “切割”速度下降=E2 ↓ =I2 ↓ =T ↓ = 当T＝T0＋TL时，转子匀速转动 3. 干扰： 若TL↑ = T0＋TL＞T时，失去平衡= 转速n ↓ =转差↑ = “切割”速度↑=E2 ↑ =I2 ↑ =T ↑ =直到T＝T0＋TL，自动重新平衡 3.2 交流电机绕组和电动势 3.2.1　交流绕组 作用： 通入电流→磁场（电动机） 磁场与定子绕组切割→电势→电流（发电机） 分类（类型） 相数：单相、三相 层数： 单层：同心式、交叉式、链式 双层：叠绕组、波绕组 宽度：整距、短距 分布性：分布绕组、集中绕组 交流绕组的基本述语 电角度与机械角度 机械角度:电机圆周在几何上分成360° 电角度:电势变化一个周期(360电角度) 关系: 相带：每极面下每相绕组所占范围（60度） 每极每相槽数： 槽距角：相邻两槽之间的角度 极距：相邻两磁极对应位置两点之间圆周距离,定子内表面弧长（槽数）： 节距（跨距）：线圈宽度 y у =τ称为整距， у τ称为短距， у τ称为长距 相带与电势星形图 交流绕组基本要求: 1 三相基波电动势和磁动势要对称. 2 力求获得较大的基波电动势和磁动势,尽量减小或消除谐波分量. 3 提高导线的利用率,提高制造的工艺性. 绕组展开图 表示定子绕组的联结关系 主要两种：单层、双层 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） 三相单层绕组（了解） 每槽只有一个线圈边,结构和嵌线较简单,适用于10kv以下的小型交流电机. 分类： 链式绕组： 交叉式绕组： 同心式绕组： 例：Q1=24，2p=4 3.2.2 三相双层绕组 每绕组两有效边 每槽有上下两个线圈边（属于不同的线圈） 整距、短距绕组 例：Q1=24，2p=4 τ =24/4=6 q=24/(2mp)=24/(2*3*2)=2 12个相带 A-Z-B-X-C-Y-A-Z-B-X-C-Y 并联支路数 条件:不改变和极相组内的电流方向 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 每相串联匝数 极数 极相组数（每相） 例：某交流电机定子绕组，Q1=24,2p=4,y=5/6τ，a=2,Ny=10，m=3 求： 一匝线圈有几个有效边 一相线圈有几匝； 一个极相组有几个线圈，几匝线圈 一相有几个极相组，几个线圈，几匝线圈 并联支路数 每相串联匝数 一个电机有几相、几个极相组、几个相绕组 3.2.3 三相定子绕组的电动势（以三相同步电机为例） 1、整距绕组的电动势 旋转磁场每极磁通 切割定子绕组（以发电机为例） 形成感应电动势（电势）(Ec 或 Ey) Ny —— 线圈匝数 有效值： 比较：与变压器相同形式 区别：磁通大小变化与相对运动“切割” 2、短距绕组的电动势 2、短距绕组的电动势 短距＝＞线圈两边切割B产生的E不是正好差180度＝＞合成时，乘一系数 或：短距＝＞线圈中交链的磁通减少＝＞电势减少。 短距系数 短距系数相当于：短距线圈时的感应电动势与整距时的感应电动势相比需打