交流电机的绕组

• ∆接法或 接法； 接法或Y接法 接法；
小结：三相单层绕组 小结：三相单层绕组 • 在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、 在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、 短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线， 短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线， 简化工艺。 简化工艺。 • 分析相电势：采用槽电势星形图。绕组型式不同 分析相电势：采用槽电势星形图。 只不过是元件构成方式不同、 只不过是元件构成方式不同、导体连接先后次序 不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的， 不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的， 都在属两个相差180°电角度的相带内， 都在属两个相差180°电角度的相带内，三相单层 绕组的节距因数均为1 绕组的节距因数均为1，具有整距绕组性质 • 优点：绕组因数中只有分布因数，基波绕组因数 优点：绕组因数中只有分布因数， 较高，无层间绝缘， 较高，无层间绝缘，槽利用率高 • 缺点：对削弱高次谐波不利，无法改善电势波形 缺点：对削弱高次谐波不利， 和磁势波形， 和磁势波形，漏电抗较大 • 使用：一般用于 使用：一般用于10kW以下小功率电机。（功率较 以下小功率电机。（ 以下小功率电机。（功率较 大或对波形要求较高的电机， 大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕 组。）
线圈组连接
连相绕组
将属于同一相的p 将属于同一相的 个线圈组连成一相 绕组， 绕组，并标记首尾 端。 • 串联与并联：电势 串联与并联： 相加原则。 相加原则。 •最大并联支路数 最大并联支路数a 最大并联支路数 ＝p。 。
连三相绕组
• 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组； 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组；
相带与电势星形图
术语3：每极每相槽数q
• 每个极面下每相占有的槽数 。 已知总槽数 Z 、 极 每个极面下每相占有的槽数。 已知总槽数Z 对数p和相数m 对数p和相数m为，则
Z q= 2 pm
• q>1——分布绕组 分布绕组 • 整数槽绕组 整数槽绕组——q为整数 为整数 • 分数槽绕组——q为分数 为分数 分数槽绕组
分析工具：槽导体电势星形图
把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别 用矢量表示， 用矢量表示，构成一辐射星形图
相距360度电角 度电角 相距 度，导体电势 时间上同相位
绕组展开图
• 表示定子绕组的联结关系 • 主要两种：单层、双层 主要两种：单层、 • 画法： 画法： • 1、计算极距、每极每相槽数、计算相带数、 、计算极距、每极每相槽数、计算相带数、 分相带
为定子内圆直径。 设D为定子内圆直径。 为定子内圆直径 • 槽数表示极距： 槽数表示极距：
τ=
Z 2p
即基波磁场每极所对应的槽数
术语6：节距 y (跨距)
• 表示元件的宽度 。 元件放在槽内 ， 其宽度 表示元件的宽度。 元件放在槽内， 用元件两边所跨越的槽数表示。 可用元件两边所跨越的槽数表示。
元件(线圈)
单层绕组和双层绕组
• 单层绕组一个槽中只放一个元件边； • 双层绕组一个槽中放两个元件边。
术语1：电角度 电角度
• 磁场每转过一对磁极， 电势变化一个周期， 磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期， 称为（ 一个周期） 称为 （ 一个周期 ） 360° 电角度 。 在电机 ° 电角度。 一对磁极所对应的角度定义为360 360° 中一对磁极所对应的角度定义为360°电角 几何上， 度 。 （几何上， 把一圆周所对应的角度定 义为360°机械角度。） 义为 °机械角度。 • 磁极对数为 磁极对数为p 圆周机械角度为360° 圆周机械角度为 ° 电角度为 p*360 °
二、交流绕组的构成原则
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，
相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； 相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； • 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆 对称原则：三相绕组的结构完全一样， 周空间互相错开120电角度。 电角度。 周空间互相错开 电角度 • 如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。 如槽距角为 ，则相邻两相错开的槽数为 。 • 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加； 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加； 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。 • 如线圈的一个边在 极下，另一个应在 极下。 如线圈的一个边在N极下 另一个应在S极下 极下， 极下。
三相双层绕组
• 双层 双层——每槽中有两个元件边，分为上下 每槽中有两个元件边， 每槽中有两个元件边 两层放置。靠近槽口的为上层， 两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底 部为下层。每个元件均有一个边放在上层， 部为下层。每个元件均有一个边放在上层， 一个边放在另一槽的下层， 一个边放在另一槽的下层，相隔距离取决 于节距。 于节距。 • 元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽 元件的总数等于槽数， 数的三分之一。 数的三分之一。
交流绕组的形式
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组 双层叠绕组
双层绕组
单层绕组
交流绕组
双层波绕组
等元件式整距单层叠绕组
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组
双层叠绕组
交流电机的电枢绕组
基本概念： 基本概念：
线圈（绕组元件）： ）：是 ★ 线圈（绕组元件）：是 构成绕组的基本单元。 构成绕组的基本单元。绕 组就是线圈按一定规律的 排列和联结。线圈可以区 排列和联结。 分为多匝线圈和单匝线圈。 分为多匝线圈和单匝线圈。 与线圈相关的概念包 有效边；端部； 括：有效边；端部； 线圈节距等
单层叠绕组的构成
实例： ＝ （ ）、m＝ （ ）、2p＝ （ 实例：Z＝24（槽）、 ＝3（相）、 ＝4（极）的 单层叠绕组
基本步骤： 基本步骤：
1. 分极分相： 分极分相： • 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分 将总槽数按给定的极数均匀分开（ 、 极相邻分 并标记假设的感应电势方向。 布）并标记假设的感应电势方向。 • 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错 将每个极域的槽数按三相均匀分开。 电角度。 开120电角度。 电角度 每极每相槽数
Z q= 2 pm
Z q = 2 pm
连线圈和线圈组
2. 连线圈和线圈组： 连线圈和线圈组： 一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成 内属于同一相的某两个线圈边 • 将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成 一个线圈，共有q个线圈。 一个线圈，共有 个线圈。 个线圈 • 将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个 一对极域内属于同一相的 个线圈 内属于同一相 个线圈连成一个 线圈组；（线圈组数目等于极对数） 线圈组；（线圈组数目等于极对数） ；（线圈组数目等于极对数 • 以上连接应符合电势相加原则。 以上连接应符合电势相加原则。
对交流绕组的要求
规定的磁场极数； （1）交流绕组通电后， 必须形成规定的磁场极数； ）交流绕组通电后， 必须形成要求 相绕组的匝 ）多相绕组必须对称， 不仅要求m相绕组的匝 数N、跨距 、线径及在圆周上的分布情况相同， 、跨距y1、线径及在圆周上的分布情况相同， 而且m相绕组的轴线在空间上互差 相绕组的轴线在空间上互差3600/m电角度。 电角度。 而且 相绕组的轴线在空间上互差 电角度 磁场在空间的分 （3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分 ）交流绕组通过电流所建立的磁场 布为正弦分布 且旋转磁场在交流绕组中感应电动 正弦分布， 布为正弦分布，且旋转磁场在交流绕组中感应电动 必须随时间按正弦规律变化 采用分布绕组和 按正弦规律变化。 势必须随时间按正弦规律变化。 采用分布绕组和 短距绕组。（ 。（4）在一定的导体数之下， 短距绕组。（ ）在一定的导体数之下， 建立的磁 场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距y 场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距 1尽 可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用60 可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用 0 相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续 。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上 相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续 所占有的电角度区域称为相带）。（5）用铜少； 相带）。（ 所占有的电角度区域称为相带）。（ ）用铜少； 下线方便；强度好。 下线方便；强度好。
术语4：槽距角α
• 相邻两槽之间的电角度 相邻两槽之间的电角度 • 已知总槽数Z、极对数p 已知总槽数Z 极对数p p * 360° α = Z
圆周的电角度
术语5：极距τ
• 相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离 几何尺寸——每极所对应的定子内圆弧长 几何尺寸 每极所对应的定子内圆弧长
τ=
πD
2p
交流电机的绕组
• 交流电机：产生或使用交流电能的旋转电 交流电机： 机。 • 两大类： 两大类： 同步电机——速度等于同步速 速度等于 同步电机 速度等于同步速 异步电机——速度不等于同步速 速度不等于 异步电机 速度不等于同步速 同步速——旋转磁场的转速 旋转磁场的转速 同步速
交流绕组的基本概念
• 相带数 总槽数/q 或 =极数 即：6p 相带数=总槽数 极数*3 总槽数 极数
2、构成线圈 、 3、构成线圈组（极相组） 、构成线圈组（极相组） 4、构成相绕组：反相串联 、构成相绕组：
• （不同极面下线圈组的电流方向相反） 不同极面下线圈组的电流方向相反）
三相单层绕组
• 单层 单层——每槽中只放置一层元件边，元件 每槽中只放置一层元件边， 每槽中只放置一层元件边 数等于槽数的一半，无需层间绝缘， 数等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构 和嵌线较简单 • 单层绕组只适用于 单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电 以下的小型异步电 动机，其极对数通常是p＝ 动机，其极对数通常是 ＝l,2,3,4 • 单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等 单层绕组通常有链式、 三种不同排列方式