第六章 交流电机绕组及其感应电动势

9
对交流电机绕组的基本要求：
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.

11
一、三相单层绕组
12
Z A Y 0
B X C
图6-3 最简单的三相交流电机定子模型（p =1）
13
1
2
3
4
5
6
x
A
1
Y
2
C
3
X
4
B
5
Z
6
(a) (b)
A
X
1
2
3
4
5
6
(c)
A
X
图6-4 最简单的三相电机绕组
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
A
X
图6-5 两极12槽同心式交流绕组
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
A
X
16
图6-6 两极12槽等元件交流绕组
1
2
3456来自789 10 11 12
Ec
N c
2
m cos

2
4.44 fN c m cos

2
33

定义节距因数（短距系数）：
Kp E c y E c y 4.44 fN c m cos 4.44 fN c m

2 cos 2
一个线圈感应电动势的有效值：
Ec = 4.44fNcKpm
• 关于绕组的一些概念：
一根导体——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）
26
3－3 绕组的感应电动势
27
28
b
e
e t
a
0
x N S
x
0 90o 180 o 270o 360o
(a)交链磁通最大
b
(c)磁通与电动势波形
Im
a
0
x N S
x E
(b) = t磁链的变化
线圈边
端部 引出线 首端 引出线 末端
图 6-1 线 圈
7
8
21 9
22 10
23 11 12 24 113
c' b a' c
a
b'
c a' b c'
208 19 7 18 6 5 17
b' a
2
14
3 4 15 16 (a)60o相带的划分（p =2） (b)槽导体电动势星形图
图6-2 槽导体电动势星形图（Z=24, p =2, =30o ）
X A
A' X'
17
图6-7 12槽4极交流绕组
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
A
X
A'
图6-8 24槽4极同心式交流绕组
X'
18
19
24槽4极等元件交流绕组
20
二、三相双层绕组
21
1
2
3
4
5
6 (a)示意图

谐波频率：
p n1 pn1 f f1 60 60
谐波磁场的每极磁通： m 2 Bm l

谐波绕组因数：
K d
sin q qsin

2
y K p sin 90
2
K p cos

2
或
K N K d K p
60o
R 120o
o
R
(a)60 相带
(b)120 o 相带
38
图6-16 绕组分布因数的极限
6－4 谐波电动势及其削弱方法
39
一、非正弦磁场下绕组的感应电动势
b Bm1 Bm3 x
0
Bm5 N S
图6-17 凸极同步电机气隙磁密波的分解
40
次谐波的电动势：
E = 4.44fNKNm
1
2
3
4
5
6 (b)展开图
图6-9 6槽2极交流电机双层绕组
22
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
图6-10 12槽2极双层整距绕组
23
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
图6-11 12槽2极双层短距绕组
24
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
图6-12 支路数为2的双层短距绕组
25
• 交流绕组的小结
41
【例6-2】三相4极交流电机，
定子槽数Z = 36，按下列方式接线， 试求其基波和5次谐波的绕组因数。 （1）单层交叉式绕组；（2）双层
短距绕组，节距y = 8。
42
二、谐波电动势的削弱方法
（一）使气隙磁场接近正弦分布
（二）采用短距绕组
（三）采用分布绕组
（四）3次和3次的倍数奇次谐波的消除
43
【例6-3】三相双层绕组，槽数Z = 36，极数2p = 2，频率f = 50 Hz，线圈 节距y = 14，线圈匝数Nc = 1，基波磁 通m1 = 2.63 Wb。试求： （1）导体电动势； （2）匝电动势； （3）线圈电动势； （4）线圈组电动势； （5）绕组相电动势。
44
34
线圈组的感应电势：
e
e c1 e c 2 e c 3 t R
E c1
E c 2 E c3 Eq R q
0
90o
180 o
270o
360o
0
(a)电动势波形
(b)相量图
35
图6-15 分布因数的推导
q sin 分布因数 ： Eq 2 Kd qEc qsin 2
线圈组感应电动势的有效值：
m cos
2
但线圈中磁通随时间变 化的规律不变，即:
m cos

2
cost
31
b
a
a'
x'
x
0
y 2 2 图6-14 短距线圈中的磁链
32
短距线圈感应电动势的瞬时值为
d ec N c N c m cos sin t dt 2
其感应电动势的有效值为
Eq = KdqEc = 4.44fqNcKdKpm = 4.44fqNcKNm 其中KN为绕组因数
36
每相绕组的合成电动势：
E = 4.44fNKNm

单层绕组： 双层绕组：
pqN c N a
2 pqN c N a

设每槽导体数为S ，则
pqS N a
37
【例6-1】设有一三相电机， 定子绕组为连续分布，试求相带 为60和120的分布因数。
第二篇
交流电机的共同问题
1
第六章 交流电机绕组及其感应电动势
2
6-1 旋转电机的基本作用原理
3
6－2 交流电机的绕组
4
有关的术语
（一）线圈 （二）空间电角度与空间机械角度 （三）相带
（四）每极每相槽数q
（五）槽距角
（六）极距
（七）节距（跨距）y
5
6
端部
线圈边
(d)相量图
图6-13 线圈中磁链变化的感应电动势
29
旋转磁场每极磁通： = mcost

线圈感应电动势的瞬时值为
d ec N c N c msin t dt

感应电动势的有效值为
Ec
N c m
2
4.44 fN c m
30
短距绕组：
设短距角为电角度， 此时线圈中匝链磁通的 最大值不再是一个磁极 的全部磁通m，而是