《电机与电力拖动（》课件_第4章.pptx

第4章交流绕组及其电动势

和磁动势;

交流绕组是实现电机能量转换的重要部件,通过它可以感应电动势并对外输出电功率(发电机),或输入电流建立磁场产生电磁转矩(电动机)。因此,交流绕组被称为电机的心脏。;

4.1交流绕组的结构;;

4.1.1交流绕组基础知识

对交流绕组的基本要求主要是从运行方面和设计制造方面考虑的,具体要求如下:

(1)在导体数目一定的情况下,绕组的合成电动势和磁动势在波形上力求接近正弦波,在数量上力争获得较大的基波电动势和基波磁动势。

(2)对于三相绕组,各相电动势和磁动势要对称,各相阻抗要平衡。

(3)用铜量少,绝缘性能和机械强度高,散热性好。

(4)制造、安装、检修方便。;

一、交流绕组的分类

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,这些绕组被称为电枢绕组。交流电机的电枢绕组尽管形式多样,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,所以其构成也基本相同。;

其主要分类方法有以下几种:

(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。;

二、交流绕组的基本术语

在介绍交流电机电枢绕组的结构及绕制方法之前,先来熟悉一些与之相关的名词术语。

(1)极对数p:电机主磁极的对数。

(2)电角度:电机转子铁心的端面是个圆,从几何的角度来说可以分为360°,这样划分的角度为机械角度,即电机铁心圆周为360°机械角度。然而从磁场角度看,一对磁极便是一个交变周期,把电机的一对极(一个N极,一个S极)所对应的机械角度定为360°电角度。如果电机有p对极,则电角度=p×机械角度。在图4-2中,将电机沿气隙展开,一个圆周长用360°机械角度表示。;;

(3)极距τ:电机一个主磁极在电枢表面所占的长度。其表示方法很多,一般可以用空间长度(πD/(2p))、所占槽数(Z/(2p))、电角度(180°或π)等方式来表示。其???D为电机

电枢直径,Z为电枢铁心槽数,p为电机极对数。;

(4)线圈:是组成绕组的基本单元,又称元件。线圈可以是单匝的,也可以是多匝的。每个线圈都有首端和尾端两根引出线。线圈的直线部分,即切割磁力线的部分,称为有效边,嵌在定子槽的铁心中。连接有效边的部分称为端接部分,置于铁心槽的外部。如图4-3所示,在双层绕组中,一条有效边在上层,另一条有效边在下层,故分别称为上层边、下层边。

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(5)节距:线圈的两个边所跨定子圆周上的距离。节距的长短通常用元件所跨过的槽数表示。节距分为第一节距、第二节距和合成节距,如图4-4所示。

①第一节距y1:同一线圈的两个有效边间的距离,用y1表示。y1=τ时称为整距绕组;y1≤τ时称为短距绕组;y1τ时称为长距绕组。

②第二节距y2:第一个线圈的下层边与相连接的第二个线圈的上层边间的距离,用y2表示。

③合成节距y:第一个线圈与相连接的第二个线圈的对应边间的距离,用y表示。;

(6)每极每相槽数q: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

q=1的绕组称为集中绕组;q1的绕组称为分布绕组。;

(7)槽距角α:相邻两槽间的电角度,用α表示。若交流电机的极对数为p,槽数为Z,则槽距角为;

4.1.2三相单层绕组

三相单层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,即为Z/2。和三相双层绕组相比,三相单层绕组具有线圈数量少、制造工时省、槽内无层间绝缘、槽利用率高等优点,但却不能像双层绕组那样能通过选择短距线圈来削弱电动势和磁动势中的高次谐波,并且由于同一槽内的导体均属于同一相,故其槽漏抗较大。;

1.三相单层链式绕组

三相单层链式绕组是由形状、几何尺寸和节距都相同的线圈连接而成的,整体外形像一条长链子。下面以Z=24,极数2p=4的异步电动机定子绕组采用三相单层链式绕组为

例来说明链式绕组的构成,并绘制其展开图。

(1)通过计算可得极距τ=6,每极每相槽数q=2,槽距角α=30°。

(2)分相,将槽依次编号,绕组采用60°相带,则每个相带包含2个槽,相带和槽号的对应关系如表4-1所示。;;

(3)构成一相绕组,绘出展开图。

将属于A相导体的2和7、8和13、14和19、20和1相连,构成4个节距相等的线圈。4个线圈按“尾—尾”“头—头”相连的原则构成A相绕组,其展开图如图4-5所示。

用同样的方法可以得到另外两相绕组