第4章 交流绕组—构成
交流绕组的构成原则
交流绕组的构成原则交流绕组是电机中的重要部分，它的构成原则对于电机的性能和使用寿命有着至关重要的影响。
本文将从交流绕组的构成原则入手，探讨交流绕组的设计和制造。
一、绕组的结构交流绕组的结构主要包括导线、绕组骨架和绝缘材料。
导线是绕组的主体，它的截面积和材料的选择直接影响着绕组的电阻、电感和耐久性。
绕组骨架是支撑导线的结构，它的材料和形状也会影响绕组的性能。
绝缘材料则是保护导线和骨架的重要层，它的质量和厚度直接关系到绕组的耐压和耐热性能。
二、绕组的布局交流绕组的布局有两种，一种是分布式绕组，另一种是集中式绕组。
分布式绕组是将导线分散在绕组骨架的不同位置上，这样可以减小电阻和电感，提高绕组的效率。
集中式绕组则是将导线集中在绕组骨架的一个位置上，这样可以减小绕组的尺寸和重量，提高电机的功率密度。
三、绕组的匝数和层数绕组的匝数和层数是绕组设计的重要参数，它们直接影响着绕组的电阻、电感和电容。
匝数越多，电阻越小，电感越大；层数越多，电容越大，电阻越大。
因此，在绕组设计中需要根据电机的使用要求和空间限制来确定匝数和层数。
四、绕组的相序和相间距交流绕组的相序和相间距是绕组设计的另外两个重要参数。
相序是指绕组中相邻两个导线的电位差，它的选择直接影响着电机的转向和运行效率。
相间距是指绕组中相邻两个导线的距离，它的选择直接影响着绕组的电容和电阻。
五、绕组的制造工艺交流绕组的制造工艺包括导线的绕制、骨架的加工和绝缘材料的涂覆。
导线的绕制需要考虑导线的截面积、匝数和层数，以及绕制的精度和速度。
骨架的加工需要考虑骨架的材料和形状，以及加工的精度和效率。
绝缘材料的涂覆需要考虑绝缘材料的质量和厚度，以及涂覆的均匀性和耐久性。
交流绕组的构成原则包括结构、布局、匝数和层数、相序和相间距，以及制造工艺。
在绕组设计和制造中，需要根据电机的使用要求和空间限制来确定各项参数，以达到最佳的性能和使用寿命。
同时，还需要注意绕组的质量和可靠性，以确保电机的安全和稳定运行。
华中科技大学_电机学__第四章_交流绕组
（4）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y1尽可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用 600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）。
电角度处，可按(4－2)所划分的相带连成B、C两相绕组。 由此可得到一个三相对称绕组。
相带绕组：每个相带各占 电角度。 各个相带的槽号分布 （看表）。
3. 采用600相带可获得较大的基波电势 如右侧图比较
三、分类
按相数 ：单相和多相绕组； 按槽内层数：单层和双层； 按每极下每相槽数：整数槽和分数槽； 按绕法：叠绕组和波绕组。
连线圈和线圈组：
连 相 绕 组
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。
△接法或者Y接法：
★
等元件式整距叠绕组
单
层
组
分
类
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组 单层绕组主要用于小型异步电动机。
4.3 三相双层绕组
的三相交流电机，其定子绕组大多 采用双层绕组。（双层绕组和单层绕组的比较、交 流绕组的模型） 特点：绕组的线圈数等于槽数。 主要优点： （1） 可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，
（5）用铜少；下线方便合成磁动势的波形要接近于正 弦形、幅值要大；
(2) 对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称， 电阻、电抗要平衡；
(3) 保证留下基波电动势（磁动势）而削弱谐波电 动势（磁动势）；
(4) 绕组的铜耗要小，用铜量要省； (5) 绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造
第四章交流电机绕组的基本理论(春)PPT课件
5. 极距τ： D或 Z
2p
2p
6. 线圈节距y： 整距y=τ； 短距y<τ。 一般不用长距。
§4.1 交流绕组的基本要求
四、交流绕组的分类
1. 叠绕组与波绕组 2. 单层绕组与双层绕组 3. 短距、整距、长距绕组
§4.2 单层绕组的构成
一、单层三相绕组（等元件）
§4.2 单层绕组的构成
一、单层三相绕组（同心式）
2. 如何计算高次谐波电动势和总的相电动势: (2)相绕组的谐波电动势:
Ep 4.44fNykkq
k y1
sin
vy
π 2
k Nv k yv • k qv
4.44fNN k
sin q v
k qv
q sin
2 v
2
§4.5 在非正弦分布磁场下电动 势的高次谐波及其削弱方法
一、感应电动势中的高次谐波
§4.6 单相绕组的磁动势
一、p=1，q=1双层短距绕组磁动势
结论： 1. 空间分布波形——矩形波； 2. 磁动势性质——脉动磁动势： 空间位置固定、幅值大小和方向
第四章 交流电机绕组的基本理论
第1节
第2节 第3节 第4节 第5节
第6节
第7节 第8节 第9节 第10节
主要内容
说明
本章为电机学课程重点内容和难点内容之一， 是学习交流电机的基础。 必须理解和掌握相关的基本概念、基本原理和 基本分析方法。
主要内容
了解交流绕组的基本构成方法； 理解和掌握交流绕组电动势的计算 ； 理解和掌握交流绕组磁动势的计算与分析。
§4.5 在非正弦分布磁场下电动 势的高次谐波及其削弱方法
一、感应电动势中的高次谐波
2. 如何计算高次谐波电动势和总的相电动势:
第四章-交流绕组的基本问题
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.交流绕组的基本要求:(1)绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波；(2)三相绕组的基波电动势（磁动势）必须对称；(3)在导体数一定时能获得较大的基波电动势（磁动势）。
2.槽距角α:相邻两槽之间的机械角度槽距电角α1:相邻两槽间相距的电角度4.2三相交流绕组1.极距一个极在电机定子圆周上所跨的距离，一般以槽数计每极每相槽数整个电机定子中每相在每个极下所占有的槽数2.线圈组：每相绕组中相邻的线圈串联在一起称为一个线圈组，一个线圈组中的线圈个数为每极每相槽数q4.3交流绕组的电动势1.短距系数短距系数的物理意义：是短距线圈电动势与对应的整距线圈电动势之比分布系数分布系数的物理意义：分布线圈组合成感应电动势比集中线圈组合成电动势所打的折扣绕组系数2.导体电势，匝电势，线圈电势，线圈组电势和相电势的求法(重点)导体电势匝电势线圈电势线圈组电势相电势(附：4.高次谐波感应电动势的危害：(1)使发电机的电动势波形变坏(2)发电机本身损耗增加，温升增高(3)谐波电流串入电网，干扰通信5.削弱感应电动势谐波的方法:(1)使气隙中的磁场分布尽可能接近正弦波(2)采用对称的三相绕组(使线电动势不存在3次谐波及其倍数的奇次谐波)(3)采用短距绕组(4)采用分布绕组(5)采用磁性槽楔、斜槽或分布槽绕组6.采用短距绕组削弱谐波电动势(通常选y1=5/6τ以同时削弱5、7次谐波)7.对称三相绕组线电动势中不存在3及3的倍数次谐波的原因是：三相相电动势中的三次谐波在相位上彼此相差3*120°=360°，即它们是同相位、同大小的。
当三相绕组接成星形时，E AB3=E A3-E B3=0,所以对称三相绕组的线电动势中不存在3次谐波，同理也不存在3的倍数次谐波。
4.4交流绕组的磁动势1.脉振磁动势：空间位置固定不动，但波幅的大小和正负随时间变化的磁动势2.一个线圈所产生的磁动势的基波幅值：一个极相组所产成的磁动势基波幅值：一相绕组产生的磁动势每极基波幅值：第n次谐波磁动势（1）单相绕组磁动势是脉振磁动势，既是时间t的函数又是空间θ角的函数（2）单相绕组磁动势v次谐波的幅值与v成反比，与对应的绕组系数成正比（3）基波、谐波的波幅必在相绕组的轴线上（4）为了改善磁动势波形，可以采用短距和分布绕组来削弱高次谐波3.三相基波合成磁动势:三相基波合成磁动势的性质(重点):(1)三相合成磁动势的基波是一个波幅恒定不变的旋转波(2)当电流在时间上经过多少电角度，旋转磁动势在空间上转过同样数值的电角度(3)旋转磁动势基波旋转电角速度等于交流电流角频率；旋转磁动势的转速n1为同步转速(4)旋转磁动势由超前相电流所在的相绕组轴线转向滞后的相电流所在的相绕组轴线，因此，哪相电流达到最大值，旋转合成磁动势的幅值就在那相绕组的轴线上(5)合成磁动势的旋转方向取决于三相电流相序。
交流绕组的构成
极 槽号
A
对
第一对极下
（1槽~18槽）
1,2,3
第二对极下 19,20,21
（19槽~36槽）
Z
4,5,6 22,23,24
B
7,8,9 25,26,27
X
C
Y
10,11,12 13,14,15 16,17,18 28,29,30 31,32,33 34,35,36
重庆电力高等专科学校
4.2交流绕组的构成
重庆电力高等专科学校
4.2交流绕组的构成
三、三相单层绕组 2．单层等元件式绕组 （2）各相带槽号分配表
第一对极区 第二对极区
相带 槽号 相带 槽号
A1 1,2 A2 13,14
Z1 3,4 Z2 15,16
B1 5,6 B2 17,18
X1 7,8 X2 19,20
C1 9,10 C2 21,22
四、三相双层绕组
N
1 23
S
N
S
10 11 12 19 20 21 28 29 30
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
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4.2交流绕组的构成
四、三相双层绕组
叠绕组： 绕组嵌线时，相邻得两个串联线圈中，后一个线圈紧“叠”在前一个线圈上 并联支路a=1时，属于A相的所有线圈组按电势相加原则串联，即头接头、 尾接尾。 并联支路a=2时，A1相带和X1相带线圈组按电势相加原则串联，即尾接尾； A2相带和X2相带线圈组按电势相加原则串联，即尾接尾；再把两支路并联， 即头接头、尾接尾。
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4.2交流绕组的构成 四、三相双层绕组 双层叠绕组 优点：可以灵活地选择线圈节距来改善电动势和磁动势波形。 缺点：线圈组间连接线较长，极数多时耗铜多。 主要用于10kW以上异步电动机以及同步电机的定子绕组。
电机学第4章 交流电机的绕组、电动势和磁动势
第四章交流电机的绕组、电动势和磁动势学习指导学习目标与要求交流电机的绕组，电动势及磁动势（1）三相绕组的构成原则和连接方法。
（2）交流绕组电动势的分析和计算方法。
绕组系数的物理意义及其对改善波形的作用。
（3）交流绕组磁动势的性质及其表示和分析方法。
单相绕组脉振磁动势。
三相绕组合成磁动势的基波。
椭圆形旋转磁动势、圆形旋转磁动势和脉振磁动势三者的区别和相互关系。
谐波旋转磁动势概念。
学习重点1．交流绕组的连接规律和绕组电动势的计算和高次谐波电动势的削弱和消除方法。
2．介绍了单相绕组产生磁动势和三相绕组产生磁动势的性质。
学习难点1．交流绕组的连接规律2．三相绕组产生的旋转磁动势。
现代工农业生产中采用的电机大多数是交流电机。
交流旋转电机可以分为同步电机和异步电机两类。
同步电机按转子结构形成分为凸极同步电机和隐极同步电机。
同步电机主要用作发电机，也有用作电动机和调相机。
异步电机中主要是感应电机，感应电机的转子电流是由定子电流感应产生的，故称之为感应电机。
感应电机运行时，其转速不同于同步转速，故又称为异步电机，习惯上所称的异步电机即为感应电机。
感应电机可分为笼型感应电机、绕线型感应电机和换向器型感应电机，笼型感应电机应用最为普遍；感应电机主要用作电动机，很少作为发电机使用，风力发电机组中有采用感应电机。
同步电机和感应电机虽然励磁方式和运行特性有很大的差别，但电机内部发生的电磁现象和机电能量转换的原理却基本上是相同的，存在共性的问题，本篇所要论述的是：交流电机绕组的连接规律、正弦分布磁场下绕组的电动势、非正弦分布磁场下的谐波电动势及其抑制和通有正弦电流时绕组产生的磁动势。
这些问题为后文研究感应电机和同步电机的运行性能提供基础。
4.1 交流电机的工作原理一、同步电机的工作原理以同步发电机为例来说明同步电机的工作原理。
同步电机由定子和转子两部分组成，定、转子之间有气隙，如图4-1所示。
定子上嵌放AX 、BY 、CZ 三相对称绕组。
第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解
11 13 15 17 19 21
A
图4-8
X
单层链式绕组中A相的展开图 (2p=6,Q=36)
这种绕组主要用在q=偶数的小型四极、六极感应电动机中。如q 为奇数，则一个相带内的槽数无法均分为二，必须出现一边多， 一边少的情况。因而线圈的节距不会一样，此时采用交叉式绕组。
交叉式绕组 主要用于q=奇数的小型四极、六极电机中，采用不等距线圈。 三相四极36槽定子，绘制交叉式绕组展开图
§2 三相双层绕组
本节介绍三相双层绕组展开图。 对于10kw以上的三相交流电机，其定子绕组一般均采用双层绕组。 双层绕组每个槽内有上、下 两个线圈边，每个线圈的一 个边放在某一个槽的上层， 另一个边则放在相隔节距为 y1槽的下层。
绕阻的线圈数正好等于槽数
a)双层绕组在槽内的分布 b)有效部分和端部 图4-1 双层绕组
二路并联 波绕组的最大并联支路数为2
§3 三相单层绕组
单层绕组每槽只有一个线圈边，所以线圈数等于槽数的一半。这种 绕组下线方便，槽利用率高（无层间绝缘）。分同心式、链式和交 叉式。 3.1同心式绕组 同心式绕组由不同节距的同心线圈组成。 以2极三相24槽电机为例进行说明。
p 1
Q 24
m3
在交流电机中有一以ns转速旋转的旋转磁场，本节讨论旋转磁场在 空间正弦分布时，交流绕组中感应电势的公式。 由于旋转的磁场切割定子绕组，所以在定子绕组中将产生感应电势 首先求出一根导体中的感应电势，然后导出一个线圈的感应电势， 再讨论一个线圈组(极相组)的感应电势，最后推出一相绕组感应
电势的计算公式。
交流绕组内的感应电动势通常为正弦交流电动势，因此可用相量表
示和计算。 当把各槽内导体感应的电势分别用相量表示时，这些相量构成一个
第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解
2 Bav B1
Bav ：平均磁密
f f E1 B1 2f B1l Bav l 1 2.22 f1 2 2 2 2
l f 2
E1 2.22 f1
1 ：一极下磁通量
整距线圈的感应电动势Ec1 y1 则线圈的一根导体位于N极下最大磁密处时，另一根 导体恰好处于S极下的最大磁密处。所以两导体感应电势瞬时值总 是大小相等，方向相反，设线圈匝数Nc，则整距线圈的电势为
节距 线圈两边所跨定子圆周上的距离，用y1表示，y1应接近极距τ
＝整距 Q y1 短距 ＝ 2p 长距
槽距角 相邻两槽间的电角度
p 3600 Q
每极每相槽数
Q : 定子槽数
Q m:相数 p:极对数 q 2 pm 即每一个极下每相所占的槽数
2.1 槽电势星形图和相带划分
11 13 15 17 19 21
A
图4-8
X
单层链式绕组中A相的展开图 (2p=6,Q=36)
这种绕组主要用在q=偶数的小型四极、六极感应电动机中。如q 为奇数，则一个相带内的槽数无法均分为二，必须出现一边多， 一边少的情况。因而线圈的节距不会一样，此时采用交叉式绕组。
交叉式绕组 主要用于q=奇数的小型四极、六极电机中，采用不等距线圈。 三相四极36槽定子，绘制交叉式绕组展开图
E E 2E 4.44 fN E c1 1 1 1 c 1
短距线圈的电动势，节距因数 短距线圈的节距y1<τ，用电角度表示时
y1
180
E E E c1 1 1
180 y1 Ec1( N c 1 ) 2 E1 cos 2 E1 sin 90 2 y1 4.44 f sin 90 4.44 fk p1
电机学 04 交流绕组理论
1. 等元件式 特点：每个 线圈的节距 都是相等的
12.4 三相单层绕组
2. 同心式和交叉式 同心式绕组的特 点：同一线圈组 的线圈大小不同， 但其中心线是重 合的。 交叉式绕组与等 元件绕组比较， 只改变了同一相 中各线圈边电势 相加的先后次序， 并不影响相电势 的大小，但比等 元件式绕组省铜。
aN 2 pqN c 2 qN N ，整理后可得 c p 。则相绕组的基波合成磁势的 a
I a
基波磁势瞬时值的表达式为：
I aN IN 0.9 0.9 k w1 a p p
1. 叠绕组 例： 一台三相交流电机磁极数为 2p=4，定子槽数为Q=36，试绘制并 联支路数a=1的三相双层叠绕组展开 图。 （1）画槽电势星形图 （2）分相
（3）绘制绕组展开图
12.3 三相双层绕组
三相 双层 叠绕 组A 相展 开图
2. 波绕组
略
12.4 三相单层绕组
在功率较小的三相电机中常采用单层绕组，单层绕组的每个槽 内只有一条线圈边，所以整个绕组的线圈数等于总槽数的一半。 单层绕组的形式很多，根据线圈的形状和端部的连接方式不同， 单层绕组可分为等元件式、同心式、和交叉式等
第四篇 交流电机绕组理论
交流电机主要包括：感应电机和同步电机。尽管这两 种电机的结构、工作原理、励磁方式和性能有所不同， 但电机绕组的结构、感应电势的大小和波形、产生磁 势的大小和波形等是相同的，因此放到一起学习。
第四章交流电机的绕组
第四章 交流电机的绕组、电动势和磁动势交流绕组是按一定规律排列和连接的线圈的总称。
是电机实现机电能量转换的一个主要部件。
交流绕组的种类很多，不同类型的绕组，其构成规则既有不同又有一定的相似性。
本 章主要介绍交流电机绕组，交流绕组的电动势和礠动势等基本知识第一节交流电机的绕组电机的绕组是电机实现机电能量转换的主要部件之一，是电机的电路组成部分。
研究绕 组是研究电机电磁关系、电动势、磁动势的关键。
下面介绍交流绕组基本概念。
一、交流绕组基本知识 （一）交流绕组的构成原则在制造线圈，构成绕组时，对交流绕组提出如下原则： 1、 在一定导体数下，获得较大的电势和磁势。
2、 对于三相绕组，各相电势和磁势要对称，各相阻抗要平衡。
3、 绕组的合成电势和磁势在波形上力求接近正弦波。
4、 用铜量要少，绝缘性能和机械强度高，散热好。
制造检修方便。
一个电机的绕组首先由绝缘漆包线经绕线机绕制成单匝或多匝线圈； 再由若干个线圈组成线圈组，各线圈组的电势的大小和相位相同，根据需要，各相线圈可并联或串联，从而构 成一相绕组；三相绕组之间可接成 丫形或△形。
在此构成过程中，需要遵循上述交流绕组的 构成原则。
图4— 1双层迭绕组元件构成 图4 — 2绕组元件示意图线圈是组成绕组的元件，每一嵌放好的绕组元件都有两条切割磁力线的边， 称为有效边。
有效边嵌放在定子铁芯的槽内。
在双层绕组中，一条有效边在上层，另一条在下层，故分别称为上元件边、下元件边，也称为上圈边、下圈边，在槽外用以连接上、下圈边的部分称为 端接。
如图所示。
（二）交流绕组的基本术语1、电角度与机械角度电机圆周在几何上分为 360度，这个角度称为机械角度。
从电磁的观点看，一对极所占 空间为360度，这是电角度；因为若磁场在空间上为正弦分布，则一对NS 极的分布范围刚 好是一个磁场的分布周期，如图所示。
若导体切割磁场，经过一对 NS 极时，感应产生的电势的变化也是一个周期，即 360度。
电机学-交流绕组
第四章 交流绕组理论
4.1 交流绕组的构成原则和分类 一、构成原则 (1)合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正 弦形、幅值要大； (2)对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称， 电阻、电抗要平衡； (3)绕组的铜耗要小，用铜量要小； (4)绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好， 制造要方便。
第四章 交流绕组理论
N
S
N S
假定流入纸面 电流为正
第四章 交流绕组理论
将四个线圈组按一定规律连接，即可得A相绕组。 同理，B 相距离A 相1200 电角度处,C 相距离A 相2400电角度处，可按图所划分的相带连成B、C两
相绕组。由此可得到一个三相对称绕组。
第四章 交流绕组理论
槽号 极对
相带
A
1,2,3
Z
4,5,6
4
10
第四章 交流绕组理论 径向磁场Br由转子指向定子规定为正，反之为负 磁场沿气隙圆周弧长上的磁密分布图,a,b,…,e为转子外表面上的点 Br
a v
24 25 28 29 26 27 30 31 32 33 34 35 36
O -Bm Er
a
b
c
d
e 气隙圆周弧长
20 19 18 21
23 22
7
(Q 36,2 p 4)
第四章 交流绕组理论
7、每极每相槽数q q=1，集中绕组 q≠1，分布绕组
通常q个绕组元件联成一组，称为一个极相组。 8、相带
每极下每相所占有的区域，用电角度表示。
第四章 交流绕组理论
二、槽电动势星形图和相带划分
现以一台相数 ，极数 ，槽数 的定子来说明槽内导体的感应电动势和属于各相的导体 （槽号）是如何分配的。
第四章交流电机绕组的基本理论
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
例：Z=24，2p=4
=Z/2p
q Z 2 pm
1
p 360 0 Z
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
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。
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
（称60º相带）。A、B、C
三相带中心线依此互差
120º ，X相带中心线与A相
带中心线互差180º ，将X
相带与A相带电动势反向
串联起来得A相电动势。
同理得到B、C相电动势。
A和X相带内的全部导体属于A相，B和Y 相带的全部导体为B相……
各相电动势大于120º相带 时的值。
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
2、用槽电动势星形图分相以保证三相感应电动势对称
电角度：
2p＝2
一周360º(2π)----机械角度——空间角度 一对极一周360º----电角度 ——空间角度
转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360º。 从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对极为360º 电角度。
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
2p＝4
机械角度＝360º 电角度=p×360º=720º
电角度=p×机械角度
两对N,S极构成2个感应电势周期
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表 示，这些相量构成一个辐射星形图，称槽电势星形图。
13(31)14(32)
15(33)C相 16(34)
交流绕组专题知识讲座
一、槽电动势星形图和相带划分
现以一台相数
，极数
，槽数
旳定子来阐明槽内导体旳感应电动势和属于各相旳导 体（槽号）是怎样分配旳。
1、概念 定子每极每相槽数：
式中， Q — 定子槽数； p — 极对数； m — 相数。
相邻两槽间电角度：
此角亦是相邻槽中导体感应电动势旳相位差。
2、槽电动势旳星形图 如图4－1表达36槽内导体感应电动势旳相量图， 亦称为槽电动势星形图。
②幅值为单相磁动势幅值旳二分之一； ③转速
2 f：
n1
2 f 2 p
f
p
(r
/
s)
60 f p
(r / min)
4.7 通有三相电流时三相绕组旳磁动势
1、圆形旋转磁动势
①数学法
f A1
F
1
sin
t
cos
x
f B1
F 1
sin(t
120)
cos(
x 120)
分解f后C1 相F加1 si旳n(三t 相120合)c成os(磁 x动 势120为) ：
4.1 交流绕组 旳构成原则和 分类
4.2 三相 双层绕组
第四章 交流绕组
4.3 三相 单层绕组
4.4 正弦磁 场下交流 绕组旳感 应电动势
4.5 感应电 动势旳高次 谐波
4.6 通有正弦 电流时单相绕组旳 磁动势
4.7 通有三相电流时三相绕组旳磁动势
河南城建学院
本章主要内容
1.交流绕组旳连接规律 2.正弦磁场下交流绕组旳感应电动势 3.通有正弦电流时单相绕组旳磁动势 4.通有对称三相电流时旳磁动势
f1
3 2
F
1
sin(t
第四章交流绕组
p2
z 36
m3
36 τ 9 22
36 q 3 223
绘制槽电势星形图和相带划分同上，按y=8绘制
各个相带槽号分布 相带 A Z B X C Y 第一 1，2，3 4，5，6 7，8，9 10，11， 13，14， 16，17， 对极 12 15 18 第二 19，20， 22，23， 25，26， 28，29， 31，32， 34，35， 对极 21 24 27 30 33 36
N
1 2 3
S
10 11 12
N
19 20 21
S
28 29 30
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
图4-6 三相双层叠绕组的A绕组的展开图
图4-6 叠绕组展开图
A1
X1
A2
X2
A -1-2-3- -10-11-12-
-19-20-21- -28-29-30-
q 2
K q1 :
基波分布系数
K q1
sin
q sin
2
Eq1 qEC1Kq1 q(4.44 f1K y1NC ) Kq1 4.44(qNC ) f1K N 1
qNC 为q个线圈的总匝数
K N1 Kq1K y1 基波绕组系数
即考虑了短距和分布后整个绕组合成电势所打的折扣。
X
图：A相绕组线圈的连接图（一条串联支路）
A1
1—2—3
X1
10—11—12
A
A2
19—20—21
X2
28—29—30
X
图4-7 A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）
按相邻极下电流必须相反的原则，将各极相组连 接起来，构成相绕组，图中实线为上层边，虚线为下 层边。 由于N极下的极相组A与S极下的极相组X的电动 势方向相反，电流方向也相反，应将极相组A和极相组
交流绕组
第四章交流绕组及其电动势和磁动势交流电机简介：1、交流电机分类：同步电机和感应电机。
2、共同点：交流电机定子所发生的电磁过程以及机电能量转换的机理和条件。
3、不同点：转子结构、工作原理、励磁方式、性能等。
本章研究内容：1、交流绕组的连接规律；2、正弦磁场下交流绕组的感应电动势；3、感应电动势中的高次谐波；4、通有正弦电流时单相绕组的磁动势；5、同有对称三相电流时三相绕组的磁动势；6、不对称或非正弦电流下三相绕组的磁动势。
4．1 交流绕组的构成原则和分类一、交流绕组的构成原则1、针对波形，绕组的合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦波，在一定导体数下，力求获得较大的基波电动势和基波磁动势；2、对三相绕组来说，各相的电动势和磁动势要对称，各相电阻、电抗要平衡；3、绕组的铜耗要小，用铜量要省；4、绝缘可靠、机械强度好、散热条件好、便于制造和检修。
二、交流绕组的分类分类原则：相数单相和多相绕组绕组层数单层和双层绕组每极每相槽数整数槽和分数槽绕组绕法来分类。
链式、交叉式和同心式绕组波绕组和叠绕组4．2 三相双层绕组如图4－1所示。
双层绕组的线圈数正好等于定子槽数．．．．．．．．．．．．．．．．。
主要优点为：1、能够灵活选择节距，同时采用分布绕组，可以改善电动势和磁动势的波形；2、所有线圈具有同样的尺寸，便于制造；3一、槽电动势星形图和相带划分槽电势星形图：指当把电枢上各槽内的导体按正弦规律变化的电势分布用相量表示时，这些矢量构成的一个辐射星形图。
以一台三相四极36槽的定子为例说明槽电势星形图和以及如何划分相带。
极数2p ＝4，槽数Q ＝36，相数m ＝3，故定子的每极每相槽数为：334362=⨯==pmQ q电角度为：20363602360=⨯=⨯Qp ＝α此α角就表示相邻槽内导体感应电动势的相位差。
可以画出如图4－2所示的36个槽内导体感应电动势的相量图，其中2号槽内导体的电动势相量滞后于1号槽内导体的电动势相量（简称1号槽的槽相量）20°电角度，3号槽的槽相量滞后于1号槽的槽相量20°电角度，依此类推直到18号槽，经过了一对极，在电势相量图上转了一圈。
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节距：一个线圈的两个有效边在铁心圆周表面上所跨 的距离称为节距，用符号y1表示，一般以槽数计。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
14
极距：一个磁极在铁心圆周
表面上所占的范围称为极距 ，用符号τ表示，通常以用槽 数或长度计。
Z
2 p
πD
(槽) (米)
2 p
＝ y1
(整距) ( 短距) ( 长距)
步骤： ①画槽电动势星形图； ②分相； ③构成线圈； ④构成线圈组； ⑤画绕组展开图。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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双层叠绕组展开图(y1=7, a=2)。
A
X 《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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双层叠绕组A相展开图(y1=7, a=2)。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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线圈：在电机制造过程中，构成交流绕组的基本单 元一般不是导体而是线圈。线圈是串联好的两根导 体或多根导体，相应地称为单匝线圈或多匝线圈 。
y1
(a)单匝线圈 (b) 多匝线圈 (c) 多匝线圈简易画法
1. 交流电机的简单工作原理
导体感应电动势
① 大小 ② 波形 ③ 频率 ④ 三相对称性
导体 交流绕组
同步发电机原理结构示意图
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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2. 导体感应电动势
① 大小 ② 波形 ③ 频率 ④ 三相对称性
ec
ec B(θ)lv Bmlv sin θ Bmlv sin ωt Bmlv sin 2πft
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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3. 槽电动势星形图
各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电动势相 位差相同。将各槽导体电动势相量画在一起，组成一个 星形，称为槽电动势星形图。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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4. 电角度
磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个 完整正弦波，相当于360°。如果磁极极对数是p，整 个圆周有p个完整正弦波，相当于p × 360°。从几何 的观点来看，整个圆周只有360°。
q Z 2mp
m为交流绕组相数， 三相绕组，m＝3。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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三、三相单层绕组
例：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联 支路数a=1，试绘制三相单层绕组展开图。
步骤： ①画槽电动势星形图； ②分相； ③构成线圈； ④构成线圈组； ⑤画绕组展开图。
★ 双层叠绕组每相有2p（极数）个线圈组，每相最 大并联支路数 amax = 2p
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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电机学 Electric Machinery
（第4章 交流绕组—构成）
2006.5
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
4.1 交流绕组构成
➢ 交流绕组的基本要求 ➢ 槽电动势星形图 ➢ 三相单层绕组 ➢ 三相双层绕组
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
一、交流绕组的基本要求
圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对 应于磁场分布的角度称为电工角度，简称为电角度。
电角度＝p×机械角度
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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5. 相带
① 120°相带 ② 60°相带
120°相带
60°相带
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论—
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单层叠绕组三相展开图，并联支路数a=1。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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单层同心式绕组A相展开图，并联支路数a=1。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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四、三相双层绕组
例：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支 路数a =2， y1=7，试绘制三相双层叠绕组展开图。
f pn1 60
ωt
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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3. 交流绕组的基本要求
① 绕组产生的电动势(磁动势)接近正弦波。 ② 三相绕组的基波电动势(磁动势)必须对称。 ③ 在导体数一定时能获得较大的基波电动势(磁动势)。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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二、槽电动势星形图
为一个线圈组。一个线圈组中的线圈个数为每极每相 槽数q。
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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并联支路数
每相的各个线圈 组的感应电动势有 效值相等，相位同 相或反相。采用串 并联方式形成a条 并联支路。
a=1
★ 单层绕组每相最 大并联支路数
amax = p (极对数)
a=2
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
1. 槽距角α：相邻两槽之 间的机械角度。
α 360 Z
Z为电机槽数
2. 槽距电角α1：相邻两 槽中导体感应电动势的相
位差 。
α1
p 360 Z
pα
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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例图中：Z=36
α 360 360 10 Z 36
α1
p 360 Z
2 360 36
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★ 各个线圈的感应电动势有效值相等
y1
★ 相邻线圈的感应电动势相位差为槽距电 角α1
★ 单层绕组的线圈节距均为整距
《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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《电机学》第4章 交流绕组的基本理论——绕组构成
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单层叠绕组A相展开图，并联支路数a=1。
线圈组
线圈组
线圈
线圈组：每相绕组中， 相邻的线圈串联在一起，称