交流电机绕组的基本理论

第四章 交流电机绕组的基本理论

4．1交流绕组的基本要求

1． 电势和磁势波形接近正弦，各谐波分量要小。 2． 三相绕组基波电势、基波磁势对称。

3． 在导体数一定时，获得较大的基波电势和基波磁势。 4． 节省有效材料，绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。 5． 制造工艺简单，检修方便。

a. 要获得正弦波电动势或磁动势，则根据e=blv, 只要磁场B 在空间按正弦规律分布，则它在交流绕组中感应的电动势就是随着时间按正弦规律变化。

b. 用槽电势星形图保证三相绕组基波电势、基波磁势对称

槽电势星形图： 把电枢上各槽内导体感应电势用矢量表示，构成的图。

概念：槽距角----相邻两个槽之间的自然（机械）角度，Z

360=α

槽距电角----用电角度来表示的相邻两个槽之间的角度，Z

p 0

1360=α

电角度---是磁场所经历的角度。

c. 用600相带的绕组获得较大的基波电动势

相带：（1）360度的星形图圆周分成三等分，每等分占1200，成为120度相

带；这种分法简单，但电势相量分散，其相量和较小，获得的电动势较小。

（2）若分成六等分，则称600相带；这种分法同样可以保证电势对称，

且合成感应电动势较大，是常用的方法。 4．2三相单层绕组

特点：线圈数等于二分之一槽数；通常是整距绕组；嵌线方便；无层间绝缘；槽利用率高。

缺点：电势、磁势波形比双层绕组差。一般用于小型（10kW 以下）的异步电动机。

例题：一台交流电机定子槽数z=36, 极数2p=4,并联支路数a=1，绘制三相单层绕组展开图。 解：

步骤 1 绘制槽电势星形图 槽距电角Z

p 0

1360=α=200, 槽电势星形图如上图

（注意：不是槽星形图，而是槽电势星形图）

步骤2 分相、构成线圈 每极每相槽数pm

Z

q 2=

=36/4/3=3；每相在每个极下所占有的槽数。

步骤3 极距p

Z 2=

τ=36/4=9 ；一个极在定子圆周上所跨的距离，用槽数计。

节距y 1=τ，整距;一个线圈的两边在定子圆周上所跨的距离，用槽数计。 y 1<τ,短距；y 1>τ,长距 根据极距画磁极（笔记），根据节距画线圈；绘制绕组展开图。

步骤4 由于相同极相组的绕组串联连接，与端部无关，可以把单层叠绕变成单

层同心绕制。

各线圈边连接的先后次序不影响每相电势的大小，适当改变每相线圈边

的连接顺序，除了同心式外，还可以得到交叉式、链式绕组的展开图。

步骤5 确定并联支路数。（一般单层绕组每相最大并联支路数等于极对数）.本

例a=1

步骤6 把属于A 相的所有极相组串联起来，形成A 相。同理可得B 、C 相。

A —1,10—2,11—3,12—--19,28—20,29—21,30—X

4．3三相双层绕组(适合10kW 以上交流电机)

步骤 1 绘制槽电势星形图 槽距电角Z

p 0

1360=α=200, 槽电势星形图如上图

（注意：不是槽星形图，而是槽电势星形图）

步骤2 分相、构成线圈 每极每相槽数pm

Z

q 2=

=36/4/3=3；每相在每个极下所占有的槽数。 步骤3 极距p

Z 2=

τ=36/4=9 ；一个极在定子圆周上所跨的距离，用槽数计。

节距y 1=7<τ,短距;一个线圈的两边在定子圆周上所跨的距离，用槽数

计。

交流绕组中，通常5次和7次谐波对电势、磁势波形影响比较大，为此

选择双层短距绕组，节距τ6

51=y 。这里y 1=7说明线圈的一个边放在m

槽上层，另一边放在m+y 1槽的下层。

步骤4 极相组划分（按上层边划分） 步骤5 确定并联支路数。（一般双层绕组每相最大并联支路数等于极数）.本例a=2

步骤6 展开图

4．4在正弦分布磁场下的绕组电动势 1．导体电势

导体电势幅值 lv B E m m c 11= 导体电势有效值 1111111122.22

26026022121φφπ

ττf f pn l B n p l

B lv B E m m m c ====

=

2．匝电势、短距系数

（1） 整距线匝：线匝电势为两个导体电势矢量和，1.

'

1.1.

1.

2c c c t E E E E =-=

线匝电势有效值 11144.42φf E E c t ==

（2） 短距线匝：此时两个导体电势矢量夹角为

1y τ

π

，根据矢量图得1

1

12)21sin(c t E E y =τπ，合成矢 量有效值为，

⎪

⎪⎭

⎫

⎝⎛=τπ1112s i n 2y E E c t ，记

1112y c t k E E =，称

⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=τπ112s i n y k y 为短距系数。

其物理意义：线圈短距时的电动势比整距时（k y1=1）应打

折扣。k y1<1

线圈有N c 个线匝时，线圈的基波电动势为

11t c y E N E ==112y c c k N E

3．线圈组电势、分布系数

每个线圈组由q 个线圈串联组成，这q 个线圈电势的相量和就是线圈组电动势。每个线圈电动势为E y1，线圈间相差槽距电角α。q 个分布线圈相位关系假设如图示（笔记）则：

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧

=

=R E q R E y q 2

2sin 2sin 211

11αα

因此线圈组电动势

：

111

1

1

1

111

1

12sin 2sin

2sin

2sin

y q q q y y q qE E q q k k

qE q q qE E ==

==αααα<1 物理意义：线圈分布时的电势比集中绕组应该打的折扣。

绕组系数： 111q y N k k k = 它是考虑到绕组短距、分布排列后感应电动势需要打的折扣。

整距绕组k y1=1；短距绕组k q1=1.

4．相电势

一相绕组中一条支路所串联的线圈组电动势和就是每相电动势。

1111144.42φφπϕN N fNk fNk E == 1.

ϕE 滞后磁通.

φ900

N 每相绕组每条支路串联总匝数。N=电机绕组总匝数/3a

或者 c qN a p N 2=

（双层）c qN a

p

N =（单层）