交流电机的绕组和电动势

二、自励式励磁系统
1．自并励半导体励磁系统
0
GS
A
3～
B
1
C
5
2
4
3
1－发电机 2－励磁变压器 3－可控整流器 4－自动励磁调节器 5－起励装置
2．自Байду номын сангаас励半导体励磁系统
1 GS ～
3
7
5
0 A B C
2
6
4
1－发电机 2－励磁变压器 3－功率电流互感器 4－可控整流器 5－整流器 6－自 动励磁调节器 7－起励装置
额定电流IN：电机在额定运行时流过定子绕组的线电流，单 位：安(A)。
额定功率因数 cosφN：电机在额定运行时的功率因数。 额定效率ηN：电机额定运行时的效率。 额定励磁电压Uf（V）和额定励磁电流if（A） 额定温升（℃）
第二篇 同步电机
第七章 同步电机的基本知识及结构 第八章 交流电机的绕组和电动势 第九章 交流绕组的磁动势 第十章 同步发电机的基本电磁关系 第十一章 同步发电机的并联运行 第十二章 同步电动机和同步调相机 第十三章 同步发电机的不对称运行 第十四章 同步发电机的三相突然短路
10 9
8
～G
～G
3
5
2
6 7
～G
1 4
1－主发电机 2－主励磁机 3－副励磁机 4－整流器 5－可控整流器 6－自励恒压 装置 7－自动励磁调节器 8－起励装置 9－感应调压器 10－整流器
3．旋转半导体励磁系统
1－主发电机 2－主发电机励磁绕组 3－交流主励磁机 4－交流主励磁机励磁绕 组 5－永磁中频副励磁机 6－永磁中频副励磁机转子 7－旋转整流器 8－可控 整流器
本章重点内容：
1. 掌握交流绕组的排列方法 2. 掌握交流绕组的电动势的计算
§8-1 交流绕组的基本概念
电机的绕组：
交流绕组的定义：在电机运行过程中感应交流电的绕组。
交流绕组的应用：1）同步电机电枢绕组； 2）异步电机定子、转子绕组。
交流绕组的作用： 感应电动势、流过电流、实 现机电能量转换。
§7-4 同步电机的励磁方式
励磁系统：为同步电机工作时建立励磁磁场提供直流的电源 及附属设备统称为励磁系统。 励磁方式：获得励磁电流的方法。 按照励磁系统和发电机的关系，励磁系统可分为他励式和自 励式两类。
一、他励式励磁系统
1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf A
K
～G V
2．他励式静止半导体励磁系统
（1）每相所占的槽数应该相等；
（2）按一定顺序均匀分布。
对于p对极、m相的电机，每极每相槽数为： 3
q Z 2 pm
4 5
6
7
N1
2 1 24
S1
23
22 21
20
N2
19
根据q值不同，绕组可以分为： 1） q=1 ：集中绕组
8
9
10
S2
11 12 13
18
17 16 15 14
2） q>1 ：分布绕组 整数槽绕组：q＝整数 分数槽绕组：q＝分数
16 15 14
S
N
S
N
E a1
E a1
空间电角度αel和空间机械角度αmac 的关系：
el P mac
因此： （1）1对极电机空间电角度与空间机械角度二者数值相等。 （2）P对极电机整个定子内圆空间电角度为P×3600，而空间 机械角度为3600。
2）每极每相槽数q
为保持电气对称，定子各相绕组嵌入铁心应遵循一定的原则：
3．相复励励磁系统（相位补偿复励式励磁系统）
1 2
6
5
0 A B C
3
系统的整流装置只有一套，但整流电源仍然是两路，
一路是由发电机定子绕组抽头或机端（或定子辅助绕
I
组）经线性电抗器提供，另一路由功率电流互感器提 供。电抗器作用是使由它提供的电流分量的相位滞后
于端电压90
4
1－发电机 2－线性电抗器 3－电流互感器 4－桥式整流器 5－整定电阻 6－起 励装置
3 4
5
6
7
N1
2 1 24 23
S1
22
21
20
N2
19
8
18
9
10
S2
11 12 13
17
16 15 14
表示方法：
（1）用电枢圆周长表示： D / 2 p 单位：米、厘米； （2）用电枢槽数表示： Z / 2 p 单位：槽/极； （3）用空间电角度表示： 180 电角度或 电弧度
3）槽间角α1 定义：相邻两槽相隔的空间电角度称为槽间角，用α1表示。 当总槽数为Z，极对数为p时，槽间角：
1
p 360 Z
思考：一对极电机，抽出转子，换为两对极转子，槽间角是 否变化？
4）相带 q1
定义：每极下一相绕组所占的宽度称为相带，用电角度表示。
对于三相绕组：q1
Z 2 pm
p 360 Z
该系统具有自励恒压特性，能自动调节发电机的励磁，使得在 任何负载下端电压都能稳定在一定范围内。
4．三次谐波励磁系统
1
6
A
2
B
C
0
5
3
4
1－发电机 2－励磁绕组 3－谐波绕组 4－整流器 5－调节电阻 6－集电环
工作原理 在电机定子上加装一套独立的三次谐波绕组
y3
1
3
§7-4 同步电机的额定值
额定容量SN： 1）发电机出线端的视在功率。单位：千伏安(kVA)、兆伏
360 2m
60
称为60度相带绕组。
Y
C
C Y
X B
AA 60°
xX
A
Z
60°
Z
A
Z
B
(a)1对极
60度相带的划分
B X
Y C
(b)2对极
其中：A、X；B、Y；C、Z互差180度电角度；
A、B、C；X、Y、Z互差120度电角度。
思考：什么是120度相带绕组？
5）极距τ 定义：沿电枢表面相邻磁极轴线之间的距离称为极距。
×NC
单个线圈
交流绕组
与绕组有关的几个概念：
1）电角度 几何学定义：一个圆周的空间角度称为360 度机械角度； 电路理论定义：一对极所张空间电角度为360度空间电角度。
Bx
3 2 1 24
4 5
23
S1
22
21
2
6
7
N1
20
N2
19
8
18
0
2
3
2
2
5
3
2
3 2
a
a
a
a
9
10
S2
11 12 13
17
对交流绕组的要求：
1） 电动势和磁动势尽可能接近正弦波，幅值要大； 2） 对三相绕组，要保证三相电动势、磁动势对称，阻抗平衡； 3）绕组的铜耗要小，用铜量少； 4）绝缘可靠，机械强度、散热条件好，制造、检修方便。
交流绕组的形成：
端部 有效边
一对极下q线圈 组成线圈组 P个线圈组串并联
有效边
端部
1匝线圈
安(MVA)。 2）同步调相机用线端的额定无功功率来表示其容量。单
位：千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)。
额定功率PN ： 1）同步发电机：发电机输出的额定有功功率。
PN SN cosN 3UN IN cosN
2）同步电动机：转轴输出的有效机械功率。
PN 3UN IN cosNN
额定电压UN：额定运行时电机定子三相线电压，单位：伏(V)、 千伏(kV)。