电机学电子教案习题解答08第8章三相交流绕组电动势及磁动势.ppt

1 8 第8章 三相交流绕组、电动势及磁动势 1 [内容] [要求] 8.3 交流绕组产生的磁动势 8.1 三相交流绕组 8.2 交流绕组的感应电动势 掌握交流绕组的构成及连接规律。 掌握每相绕组基波感应电动势公式，短距系数、分布系数公式及物理意义。 掌握采用短距绕组和分布绕组可以削弱高次谐波电动势的原理。 掌握单相绕组基波磁动势和三相绕组基波合成磁动势的性质。 1 8.1 三相交流绕组 一、交流绕组的分类 单层绕组：链式、同心式、等元件绕组 双层绕组：叠绕组、波绕组 二、交流绕组的几个基本概念 Z为定子槽数 p 为磁极对数 1．极距 ：相邻两个磁极轴线之间所跨过的槽数。 2．线圈节距 y ：线圈两个有效边之间所跨过的槽数。 短距绕组（双层绕组采用） 整距绕组（单层绕组采用） 长距绕组（端部连线长，不采用） 单层 双层 3．电角度 电机一个圆周的几何角度为360°，这称为机械角度。 磁场变化一个周期，一对磁极（N、S）范围的角度为360°，称为电角度。 即 电角度= p ×机械角度 4．槽距角 相邻两个槽之间的电角度: 要排列出对称三相绕组，必须将每个磁极范围分成三等份，分别安放U、V、W 三相绕组。每个磁极内每相绕组所占的槽数称为每极每相槽数。 6．相带: 每个磁极内每相绕组所占的电角度 称为相带。 称为三相60°相带。 5．每极每相槽数 q (m为相数) 三．三相交流绕组的构成原则及分布规律 （1）对称原则：三相绕组结构相同，在电机圆周互相错开120°电角度； （2）电动势相加原则：线圈两个边的电动势应相加，线圈串联时电动势也应相加； （3）均匀原则：各相绕组在每个磁极范围内所占的槽数应相等，均等于 。 1．三相交流绕组的构成原则 2．三相绕组按相带分布规律 U1、W2、V1、U2、W1、V2 它们各自占q个槽（一个相带） 满足以上三个原则时的分布规律： U1、V1、W1相隔120o 电角度 每相首末端均相隔180o 电角度 四、三相单层绕组 [例8.1.1] 有一台三相交流电机，极数2p=4，定子槽数Z=24，试画出单层绕组展开图。 (2) 分相 23，24 21，22 19，20 17，18 15，16 13，14 11，12 9，10 7，8 5，6 3，4 1，2 槽号 V2 W1 U2 V1 W2 U1 V2 W1 U2 V1 W2 U1 相带 S 极 N 极 S 极 N 极 磁极 （3）组成线圈，构成一相绕组 单层绕组的三种形式如图： 组成线圈和构成一相绕组，应遵循电动势相加原则，以U相为例， [解]（1）计算极距、每极每相槽数 链式绕组的线圈端部连线较短，比较省铜。 同心式绕组的制造工艺比较简单，但端部连线较长。 等元件绕组特点是各线圈（又称元件）尺寸相同， 比较三个图形可以看出： ●等元件绕组节距为整距，链式和同心式绕组节距不为整距。 ●无论哪一种接法，组成U相的8根导体并未改变，只是串联先后次序 不同而已，因此这三种接法的感应电动势一样大。 ●链式和同心式绕组与等元件绕组一样，在电磁性能上，都属于整距绕组。 ●单层绕组的线圈数少，仅为槽数的一半，每相线圈组数等于磁极对数。 ●单层绕组一般用于10kW 以下的小容量异步电动机的定子绕组。 五、三相双层绕组 [例8.1.2] 一台三相交流电机，极数2p=4，定子槽数Z=24，试画出双层叠绕组展开图。 （2） 分相 （3）组成线圈，构成一相绕组 为了改善电动势和磁动势的波形，双层绕组多采用短距绕组。 取 将槽依次编号，每槽的上层边用竖实线，下层边用虚线。 按60°相带（每一相带占2个槽）对上层有效边进行分相， 各相带排列次序为：U1、W2、V1、U2、W1、V2。 [解]（1）计算极距、每极每相槽数 双层绕组的主要优点是： ●所有线圈尺寸相同，有利于绕制，端部排列整齐，有利于散热； ●各线圈组可以串联也可以并联，每相线圈组数等于磁极数， ●最大可能并联支路数amax等于每相线圈组数，也等于磁极数，即amax=2p。 ●通过采用适当的短距，可以改善电动势和磁动势的波形。 ●双层绕组主要应用在中、大型交流电机中。 8.2 交流绕组的感应电动势 交流电机气隙中有一个以同步速n1旋转的磁场， 它将在定子绕组中感应电动势。 一、一根导体的电动势 设气隙旋转磁场由转子磁极产生，它沿空间分布为正弦波， 当转子以转速n1旋转时，定子绕组中将感应出一定频率和 大小的正弦波电动势。 1．电动势的频率 则每秒钟感应电动势变化的周期数，即频率为 每当转子转过一对磁极，导体电动势就变化一个周期。 若电机有p对