电机绕组理论z版

角度与电角度
p 机械角度 空间电角度
区分旋转电机中机械周期与 电周期的不同。 第二节 交流绕组的基本概念 一、交流绕组的构成原则 （一）合成电动势和合成磁动势的波形力求是正弦波， 尽量削弱谐波； （二）三相绕组各相电动势和磁动势要对称，电阻、 电抗要平衡； （三）绕组铜耗小，用铜量要节省； （四）绝缘可靠、机械强度、散热条件要好，制造简 单、维修方便。
（五）相绕组感应电动势
2p 2p E1 Eq1 4.44 f qN c kw11 4.44 fNkw11 a a
二、非正弦分布磁场下电动势中的高次谐波及其削弱方法 （一）感应电动势中的高次谐波
E 4.44 f Nkw
1.ν次谐波的频率
p n f f 60
Ec1 4.44 fNc 1
（三）短距线圈的电动势
短距线匝电动势 Kp1 sin 90 1 整距线匝电动势
短距线圈虽然对基波电动势的大小稍有影响，但当主 极磁场中含有谐波时，它能有效抑制谐波电动势，故 一般的交流绕组大多采用短距绕组。
（四）线圈组感应电动势
Ec3
E c2
2.ν次谐波磁场的每极磁通
Bm l
2
3.ν次谐波电动势的绕组因数
k p sin

y1
90

kd
q sin 2 q sin 2
（二）削弱谐波电动势的方法
E E E E E1 1 (
2 1 2 3 2 5
E 3 E1
习题 5-5，5-6
第六章 交流电机绕组的磁动势 交流旋转电机气隙磁场是电机机电能量转换的枢纽 三相绕组空间位置不同,三相电流时间有相位差 假设:气隙均匀,铁心磁导率无穷大,槽内电流集中在槽 中心 第一节 单相交流绕组的磁动势——脉振磁动势 一、整距线圈的磁动势
1 2 设：ic 2 Ic cos t , 则：fc Ncic IcNc cos t 2 2
f A1 f B1 f C1
F1 2 F1 2 F1 2
cos( t ) cos t cos t
F1 2 F1 2 F1 2
cos( t ) cos t 240 cos t 120
f1 F1 cos cos t
F1 2 IN kw1 2 p 4
3.某相电流达到最大值时，基波磁动势正幅值在该相绕 组轴线上。
单相基波脉振磁动势的分解 一个脉振磁动势 二个旋转磁动势 第二节 三相绕组的合成磁动势 一、三相绕组的基波合成磁动势
iA 2 I cos t iB 2 I cos t 120 iC 2 I cos t 240
5. 当磁极磁场沿空间不按正弦规律分布时，磁场中 的高次谐波将在定子绕组内感应出相应的谐波电动 势。为了削弱谐波，可用改善凸极极靴外形或隐极 励磁绕组的分布，以及采用短距和分布绕组等措施。 由于三相绕组采用星形和三角形联结时线电压中已 经消除了3次及3的倍数次谐波电动势，所以选择节 距时主要考虑削弱5、7次等低次谐波电动势。



Ec1



E c2 Ec3



Ec1

2
Eq
q
(a) (b)


2
q q个分布线圈的合成电势 sin 2 Kd 1 1 q个集中线圈的合成电势 q sin 2
Eq1 q 4.44 fNc k p11kd 1 4.44 f (qN c )kw11
kw1 k p1kd 1
（二）极距
Z 2p
（三）节距 一个线圈的两边在定子圆周上所跨的距 离，一般以槽数计 （四）槽距电角
p 360 相邻两槽之间的电角度 Z Z （五）每极每相槽数 q 2 pm
安排每极每相占60度空间电角度，称为60度相带法。 据此，每个360度空间电角度范围内，可均匀分成6个 相带，若依次命名为：A、Z、B、X、C、Y，且匝数、 线径绕制形式均相同，则可构成三相对称绕组。
二、双层绕组的特点 （一）槽内上、下层线圈边之间要加强层间绝缘，用 料多，槽的利用率较低。 （二）整个绕组的线圈数等于总槽数，绕线和嵌线的 工时较长，但所有线圈具有同样的尺寸，便于制造。 （三）端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强 度。 （四）一般为短距线圈，既节省线圈端部用铜，又改 善了电磁性能。采用短距线圈改变了导体电流的分 布，有效地抑制了谐波，电动势和磁动势波形比单 层绕组好。所以现代10kW以上的三相交流电机，其 定子绕组一般均采用双层绕组。 （五）有的槽内导体不属同一相，因此槽漏抗比单层 绕组小。
第三节 三相单层绕组 三相单层绕组每槽只嵌放一个 线圈边，因此线圈数等于槽 数的一半。一般的单层绕组 都是整距绕组。 一、三相单层集中整距绕组 每相只有一个集中整距线圈， 定子上每个槽里只放一个线 圈边 二、三相单层分布整距绕组 所有的线圈是同一节距又是整 距的。
A Y Z
C X
B
三、单层绕组的特点 （一）每个槽内只有一个线圈边，没有层间绝缘，槽 利用率较高。 （二）整个绕组的线圈个数等于总槽数的一半。节省 绕线和嵌线的工时，并且嵌线比较方便。 （三）由于不能采用短距的方法来有效地抑制谐波， 电动势和磁动势波形比双层短距绕组稍差，故一般 用在7～10kW以下的小型异步电动机中。 （四）同一槽内导体均属同一相，因此槽漏抗比双层 短距绕组大。 （五）每相最大并联支路数等于极对数。
第二篇 交流电机的绕组、电动势和磁动势 产生或使用交流电能的旋转电机称为交流电机， 主要分为同步电机和异步电机两类,结构上分定子和 转子二部分。
同步电机 含直流励磁绕组的转子 定子 异步电机 含三或多相闭合绕组的转子
虽然同步电机与异步电机在原理、性 能、励磁等方面差异很大，但在定子的铁 心结构、绕组特点、感应电势、产生旋转 磁场等方面是相同的。
整距线圈产生的磁动势的特点是： 1.矩形波磁动势可分解为基波及一系列奇次谐 波，不存在=2、4、6...等偶数次谐波。当电 流随时间按余弦规律变化时，各次谐波磁动 势的幅值都随时间按电流的余弦变化规律变 化，即在时间上均为同频率的脉振波。 2.基波的幅值最大。谐波次数越高，即值越大， 该谐波磁动势的最大幅值越小。 3.基波的极对数就是电机的极对数p， 次谐波 p p 的极对数为 ，极距为 。 4.基波和谐波的波幅都在线圈的轴线上。
可见，三次谐波电动势正好等于三次谐波环流所引起的 阻抗压降，在线电动势中仍然没有3次谐波。但3次谐 波环流在回路中会引起附加损耗。 在对称三相绕组中，三相绕组的联结消除了线电动势中 的3次及其倍数次奇次谐波。


3.采用短距绕组
y1 (1 ) 1

4.采用分布绕组 当每极每相槽数q越大时，谐波电动势的分布因数的 总趋势变小，从而抑制谐波电动势的效果越好。一 般交流电机选择2≤q≤6。采用分布绕组时，基波 分布因数略小于1，而5、7次谐波分布因数就小很 多，因此可以改善电动势波形。


二、单相绕组的磁动势
k w3 kw 2 IN f ( , t ) (kw1 cos cos 3 cos ) cos t 2 p 3 4
Kd sin q 2
q sin

2
k p sin

y1
90

双层短距分布绕组的磁动势的特点是： 1.相绕组磁动势包含基波和奇次谐波。基波磁动势占主 要成份，采用短距和分布绕组可以削弱高次谐波。 2.单相双层短距分布绕组产生的基波磁动势和幅值为：
f A1 F1 cos cos t f B1 F1 cos 120 cos t 120 fC1 F1 cos 240 cos t 240
三相绕组空间 互差１２０° 三相电流时间 互差１２０°
f c ( )
1 N c ic 2


2 A

2
×
X
3 A 2
fc具有驻波性质，称为脉振磁动势，由傅氏分解得：
2 fc ( , t ) NcIccos cos 3 cos 5 cos 7 cos t 2 4 2 其中：fc1 NcIc cos cos t F 1 cos cos t 2 4 2 F1 NcIc 0.9 NcIc 2 1 4 2 而：fc NcIc cos cos t 2 2 1 F NcIc F 1 2 1 4 4
二、交流绕组的分类 从相数上看，交流绕组可分单相和多相绕组。 按每一极下每一相所占的槽数等于整数或分数，则 分为整数槽和分数槽绕组。 按槽内层数，可分为双层绕组和单层绕组两大类。 按绕法双层绕组又分为叠绕组和波绕组两种。 现代电力用交流电机的定子绕组大多为三相绕组， 本章将着重介绍三相绕组。三相电机的绕组均采 用分布结合短距绕组。 三、交流绕组的基本量 （一）线圈（绕组元件）线圈的两个线圈边放在电 机铁心的两个槽里。线圈由一匝或几匝组成，它 有两个引出端，一个叫首端，另一个叫末端。
第五节 交流绕组的感应电动势 一、正弦分布磁场下的绕组电动势
Bx Bm sin
e1 Bxlv Bmlv sin t 2E1 sin t
t
pn f 60
时空转换 电频率与机械转速
2 2 E1 f ( Bml ) 2.22 f 1 2
（二）整距线圈感应电动势
第四节 三相双层叠绕组 双层绕组的线圈数等于槽数。每个槽上下放两个线 圈边，每个线圈的一个边放在一个槽的上层，另 外一个边则放在相隔y1槽的下层。 例：槽数Z=36、极数2p=4
Z 36 9 2 p 2 2
p 360 2 360 20 Z 36