电机学电机绕组ppt课件
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电机学3交流绕组
B A
C
(1)旋转磁场的产生: )
定子三相电流瞬时表达式:
i A = I m cos ω t i B = I m cos( ω t 120 i C = I m cos( ω t 240 ) )
选择0度,120度,240度,360度四个旋转瞬时分 析,规定电流为正时:从首端ABC流出 ; 电流为负时,从首端ABC流入 .
5,槽电势星形图和分相:
1,2,3; 10,11,12 7,8,9; 16,17,18 13,14,15; 4,5,6
19,20,21;28,29,30 25,26,27; 34,35,36 31,32,33; 22,23,24 A X 12 29 11 28 10 2 3 30 B Y C Z
1
3,线圈与节距y1: 线圈:由一匝或多匝导线串联而成,有两个引出 线圈 线,一个称为首端,一个称为末端. 节距y1:线圈两个有效边沿定子内圆的距离 整距(y1 = τ),短距(y1 < τ),长距τ(y1 > τ) y τ y τ τ y τ 4.槽距角α: 相邻两槽之间的电角度 5.每极每相槽数q: 每相绕组在每一磁极下所占有的槽数 q = Z / 2pm (整数槽和分数槽) α = p*360 / Z
谐波磁势的特点: pν = ν p fν = f
τ τν = ν
利用付氏级数展开,坐标原点在线圈的中心线上, 单个线圈的磁势分解为:
f c (θ , t ) = ( Fc1 cos θ Fc 3 cos 3θ + Fc 5 cos 5θ + ) cos ω t 4 2 其中: Fc1 = N c I c = 0 .9 N c I c π2 1 Fcν = Fc1
y1
k q1
4,相电势和线电势:
C
(1)旋转磁场的产生: )
定子三相电流瞬时表达式:
i A = I m cos ω t i B = I m cos( ω t 120 i C = I m cos( ω t 240 ) )
选择0度,120度,240度,360度四个旋转瞬时分 析,规定电流为正时:从首端ABC流出 ; 电流为负时,从首端ABC流入 .
5,槽电势星形图和分相:
1,2,3; 10,11,12 7,8,9; 16,17,18 13,14,15; 4,5,6
19,20,21;28,29,30 25,26,27; 34,35,36 31,32,33; 22,23,24 A X 12 29 11 28 10 2 3 30 B Y C Z
1
3,线圈与节距y1: 线圈:由一匝或多匝导线串联而成,有两个引出 线圈 线,一个称为首端,一个称为末端. 节距y1:线圈两个有效边沿定子内圆的距离 整距(y1 = τ),短距(y1 < τ),长距τ(y1 > τ) y τ y τ τ y τ 4.槽距角α: 相邻两槽之间的电角度 5.每极每相槽数q: 每相绕组在每一磁极下所占有的槽数 q = Z / 2pm (整数槽和分数槽) α = p*360 / Z
谐波磁势的特点: pν = ν p fν = f
τ τν = ν
利用付氏级数展开,坐标原点在线圈的中心线上, 单个线圈的磁势分解为:
f c (θ , t ) = ( Fc1 cos θ Fc 3 cos 3θ + Fc 5 cos 5θ + ) cos ω t 4 2 其中: Fc1 = N c I c = 0 .9 N c I c π2 1 Fcν = Fc1
y1
k q1
4,相电势和线电势:
电机学交流绕组-PPT文档资料
则：
I a I a I a I a 0 b I b I b I b 0 I I c I c I c I c 0
对称分量法
5
令
Ia, Ib, Ic
Ia, Ib, Ic
2
Ia0 Ia0
Ia Ia Ia0
1 (Ia aIb a 2Ic ) 3 1 2 (Ia a Ib aIc ) 3 1 (Ia Ib Ic ) 3
8
图5－1 不对称分量法的分解与合成
一.对称分量法
结论：已知三相不对称分量，可求出其各对称分 量。反过来，如果已知对称分量也求出三相不对 称分量。
Ia Ia Ia Ia0 I b a 2 I a aI a I c aI a a 2 I a
Ia0 Ia0
7
一.对称分量法
Ia Ia Ia Ia0 I b a 2 I a aI a I c aI a a I a
第五章 三相变压器的异常运行
第一节 三相变压器的不对称运行 第二节 变压器的空载合闸 第三节 变压器的突然短路
1
第一节 三相变压器的不对称运行
主要内容：
• 了解不对称运行的分析方法之一： 对称分量法； • 熟悉变压器的各序阻抗：零序阻 抗受那些因素影响
2
• 三相变压器运行时，总是尽可能使负载对称，可提 高变压器的运行效率。 • 但实际运行过程中，负载不一定对称，如变压器供 电给单相电炉或电焊机等单相负载，照明负载也很 难对称，如果系统发生故障（如单相接地短路等） 更会造成严重不对称。 • 一般来说，三相电源对称，如果负载不对称，变压 器三相电流不对称，内部阻抗压降也不对称，导致 二次侧电压不对称。 • 电力变压器中，内部阻抗压降小，负载电流不对称 对二次电压不对称程度影响不是很大，但Yyn联结方 式的变压器，负载不对称时，将引起相电压的显著 不对称，导致变压器无法正常工作。
《电机学完整》课件
直流电机控制精度高，响应速度快，适用于需要精确控制速度的场合。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
直流电机控制精度高，响应速度快，因此适用于需要精确控制速度的场合，如数控机床、机器人等。同时，直流电机也具有较好的过载能力和启动性能。
总结词
通过改变交流电机的输入电源频率、电压或相位，实现对交流电机启动、制动、调速的目的。
总结词
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，适用于大规模生产和应用。
交流电机是指输入交流电能，输出机械能的电机。
根据工作原理的不同，交流电机可以分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，因此在电力、冶金、化工等领域得到广泛应用。
电机的运行原理
直流电机的基本结构
01
直流电机由定子和转子组成，定子包括主磁极和励磁绕组，转子包括电枢绕组和换向器。
专业保养
可能是电源问题、电机内部故障或负载过大。需要检查电源、电机和负载情况，找出具体原因并解决。
启动困难
可能是电机过载、通风不良或润滑不足。需要检查电机的运行状态、通风情况以及润滑情况，找出具体原因并解决。
过热
可能是电机内部有故障、轴承损坏或机械不平衡作原理
02
当直流电流通过励磁绕组时，主磁极产生磁场；当电枢绕组中有电流通过时，受到磁场的作用而产生电磁转矩，从而使转子转动。
直流电机的调速与控制
03
通过改变输入到电枢绕组的电流大小或方向，可以调节直流电机的转速或转向。
交流电机分为异步电机和同步电机，异步电机主要由定子和转子组成，同步电机还包括励磁绕组和集电环。
详细描述
交流电机结构简单、价格便宜、维护方便，因此在大规模生产和应用中得到广泛应用。同时，交流电机也具有较高的效率和可靠性。
电机学课件第11章旋转电机交流绕组的电势和磁势
其感应电势相位差180 电角度。
Ey 2Ed1 4.44 f11
O B1
考虑匝数后:
Ey 2N y Ed1 4.44 f1N y1
❖短距线圈中的感应电势
N n1
Ed1
X Ed2 SB1
线圈两有效边在磁场中相距为y, 其感应电势相位差是180-β电角度。
β=α(τ-y)=(τ-y ) *180/τ/(电角度)
Eq
2R sin
q
2
2
2
Ey2
sin
sin
q
2
2
Ey1 Ey2 Ey3
sin q
qEy
2
qEykq
4.44qN y f1kq1
q sin
2
分布系数：
kq
qEy
q
sin q
2
Eyi
i=1
q sin 2
Eq
Ey3
B
Ey2
D
R Eq
O
C
Ey1
A
注：分布系数小于1，通常 kq 在 0.93~1.0之间。
绕组系数：kw1= ky kq
5.本节小结：
❖正弦分布的以转速n1旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应 出三相对称交流电势。 ❖感应电势的波形与磁场分布波形相同，为正弦波。 ❖感应电势的频率为 f = pn/60（Hz） ❖每相电势的大小为 Ep1 =4.44 f N1Φ1Kw1 ❖绕组系数:kw1= ky kq, kq= sin(qα/2) / (q sinα/2) ,ky= cosβ/2
11-1 交流旋转电机定子绕组的感应电势
一、交流同步发电机的结构模型
A
❖同步发电机的结构模型如图
交流电机的绕组、电势和磁势(PPT 57页)
一.求出每极每相槽数，要求三相电势对称，q应 相等
26
单层绕组
单层——每槽中只放置一层元件边，元 件数等于槽数的一半，无需层间绝缘， 结构和嵌线较简单
单层绕组只适用于10kW以下的小型异步 电动机，其极对数通常是p＝l,2,3,4
单层绕组通常有链式、交叉式和同心式 等三种不同排列方式
27
单层绕组
单层绕组：构造方法和步骤 •1、分极分相 •2、连线圈和线圈组 •3、连相绕组 •4、连三相绕组
交流电机的绕组、电势和磁势 （PPT 57页）
2
汽轮发电机结构
300MW水氢冷发电机结构
3
天马行空官方博客：/tmxk_docin ;QQ:1318241189
导体 交流绕组
同步发电机原理结构示意图（截面图） Nhomakorabea三相异步电机结构图
第七章 交流电机的绕组
交流绕组的基本概念
28
单层绕组：构造方法和步骤
• 1、分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）
并标记假设的感应电势方向。 将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开
120电角度。 • 2、连线圈和线圈组：
将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈 （共有q个线圈，为什么？）
将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组 （共有多少个线圈组？）
19
60°相带绕组
把每对极所对应的定子槽等分为六个等分。依 次称为a、c'、b、a'、c、b'相带，各相绕组放 在各自的相带范围内
天马行空官方博客：/tmxk_docin ;QQ:1318241189
20
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
26
单层绕组
单层——每槽中只放置一层元件边，元 件数等于槽数的一半，无需层间绝缘， 结构和嵌线较简单
单层绕组只适用于10kW以下的小型异步 电动机，其极对数通常是p＝l,2,3,4
单层绕组通常有链式、交叉式和同心式 等三种不同排列方式
27
单层绕组
单层绕组：构造方法和步骤 •1、分极分相 •2、连线圈和线圈组 •3、连相绕组 •4、连三相绕组
交流电机的绕组、电势和磁势 （PPT 57页）
2
汽轮发电机结构
300MW水氢冷发电机结构
3
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导体 交流绕组
同步发电机原理结构示意图（截面图） Nhomakorabea三相异步电机结构图
第七章 交流电机的绕组
交流绕组的基本概念
28
单层绕组：构造方法和步骤
• 1、分极分相: 将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）
并标记假设的感应电势方向。 将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开
120电角度。 • 2、连线圈和线圈组：
将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈 （共有q个线圈，为什么？）
将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组 （共有多少个线圈组？）
19
60°相带绕组
把每对极所对应的定子槽等分为六个等分。依 次称为a、c'、b、a'、c、b'相带，各相绕组放 在各自的相带范围内
天马行空官方博客：/tmxk_docin ;QQ:1318241189
20
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
电机学第四章交流电机绕组基本理论第四讲
F C1
F B1
F A1
F1
+B
F A 1 F B 1 F C 1
+C
θ=120°
θ=120°
t 120
F A1
+B θ=120°
+A θ=0°
F B1
F A 1 F B 1 F C 1
F C1
F1
+C
θ=120°
t 240
2 圆形和椭圆形旋转磁动势
圆形旋转磁动势:对称的三相绕组中流过对称的三相电流时，气隙中的合成磁动势是一个 幅值恒定、转速恒定的旋转磁动势，其波幅的轨迹是一个圆，故这种磁动势称为圆形旋 转磁动势，相应的磁场称为圆形旋转磁场。
2 3
)
fC1
Fm1
cos(t
4 3
)
cos(
4 3
)
t /3
fA1 ( ) 0.5Fm1cos
π/3
fB1( ) 0.5Fm1cos( 120 )
fC1( ) Fm1cos( 240 )
1.1.2 矢量图法求合成磁动势基波 ωt=2π/3时，三相的基波合成磁动势
t 2 / 3 fA1( ) 0.5Fm1cos fB1( ) Fm1cos( 120 ) fC1( ) 0.5Fm1cos( 240 )
C相绕 组轴 线
B相绕 组轴 线
1.2三相绕组的基波合成磁动势性质 如何改变旋转磁动势的转向？ 改变电流的相序可以改变旋转磁动势的转向
1.2三相绕组的基波合成磁动势性质 三相绕组合成磁动势基波的特点： 性质：三相对称绕组通入三相对称电流产生的三相合成磁动势基波是一个波幅恒定不变的旋
转磁动势—圆形旋转磁动势
1.1.1 解析法求合成磁动势基波 三角公式积化和差：
F B1
F A1
F1
+B
F A 1 F B 1 F C 1
+C
θ=120°
θ=120°
t 120
F A1
+B θ=120°
+A θ=0°
F B1
F A 1 F B 1 F C 1
F C1
F1
+C
θ=120°
t 240
2 圆形和椭圆形旋转磁动势
圆形旋转磁动势:对称的三相绕组中流过对称的三相电流时，气隙中的合成磁动势是一个 幅值恒定、转速恒定的旋转磁动势，其波幅的轨迹是一个圆，故这种磁动势称为圆形旋 转磁动势，相应的磁场称为圆形旋转磁场。
2 3
)
fC1
Fm1
cos(t
4 3
)
cos(
4 3
)
t /3
fA1 ( ) 0.5Fm1cos
π/3
fB1( ) 0.5Fm1cos( 120 )
fC1( ) Fm1cos( 240 )
1.1.2 矢量图法求合成磁动势基波 ωt=2π/3时，三相的基波合成磁动势
t 2 / 3 fA1( ) 0.5Fm1cos fB1( ) Fm1cos( 120 ) fC1( ) 0.5Fm1cos( 240 )
C相绕 组轴 线
B相绕 组轴 线
1.2三相绕组的基波合成磁动势性质 如何改变旋转磁动势的转向？ 改变电流的相序可以改变旋转磁动势的转向
1.2三相绕组的基波合成磁动势性质 三相绕组合成磁动势基波的特点： 性质：三相对称绕组通入三相对称电流产生的三相合成磁动势基波是一个波幅恒定不变的旋
转磁动势—圆形旋转磁动势
1.1.1 解析法求合成磁动势基波 三角公式积化和差：
电机学-交流绕组ppt课件
第四章 交流绕组理论
ppt课件完整
27
第四章 交流绕组理论
ppt课件完整
28
第四章 交流绕组理论
（6）单层绕组的不同端接方式 例：三相四极36槽定子，绘制交叉式绕组展开图
q Q 36 3
2Pm223
S
N
S
N
23 25 27 29 31 33 35 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21
ppt课件完整
32
第四章 交流绕组理论
波绕组
ppt课件完整
33
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ四章 交流绕组理论
4.4 交流绕组的感应电动势 一、空间坐标的建立及气隙磁密的分布
ppt课件完整
34
第四章 交流绕组理论
ppt课件完整
35
第四章 交流绕组理论
ppt课件完整
36
第四章 交流绕组理论
二、导体中的电动势
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图 4-14 凸 极 同 步 电 机的主极磁场
ppt课件完整
55
第四章 交流绕组理论
二、齿谐波电动势
在高次谐波中，有一种次数为 Q P12mq的1谐波，称为
齿谐波，由该次谐波感应的电动势称为齿谐波电动势。 齿谐波的特点： 1、谐波次数与一对极下的齿数（槽数）之间具有特定关系。 2、 谐波的绕组因数与基波相等。
ppt课件完整
3
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；
《电机学完整》课件
近年来，随着电力电子技术、控制理 论和信息技术的发展，电机学不断涌 现出新的理论和技术，如永磁同步电 机、开关磁阻电机和智能电机等。
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
02
电机类型与工作原理
Chapter
直流电机
直流电机是指依据电磁感应定律实现 电能转换或传递的一种电磁装置。
直流电机有定子和转子两大部分组成 ，定子上有励磁绕组，转子上有励磁 极，励磁极上有铁心。
未来电机技术的前景展望
新型电机材料
随着新材料技术的发展，新型电机材料如碳纤维、纳米材料等将为 电机的发展带来新的机遇和挑战。
数字化电机
数字化电机的应用将进一步提高电机的性能和可靠性，实现更加智 能化的控制和管理。
新能源电机
随着新能源技术的不断发展，新能源电机如太阳能电机、风力电机等 将得到广泛应用，为可再生能源的开发利用提供有力支持。
集成化
集成化电机能够减小体积、降低 成本，提高电机的可靠性和稳定 性，满足各种小型化设备的需求 。
01 02 03 04
智能化
随着人工智能和物联网技术的发 展，电机的智能化成为新的发展 方向，能够实现远程监控、故障 诊断等功能。
可持续性
随着环保意识的提高，电机的可 持续性发展成为重要挑战，需要 研发更加环保、节能的电机技术 。
步进电机有多种类型，如永磁式、反应式和混合式等， 每种类型都有其特点和适用范围。
步进电机的工作原理基于磁阻效应，即当磁场改变方向 时，铁心会因为磁阻的变化而产生旋转力矩。
步进电机的转速与输入脉冲频率和电机极数有关，可以 通过调节输入脉冲频率来控制电机的旋转速度。
03
电机设计与制造
Chapter
电机设计基础
01
03
交流电机的转速与电源频率、磁极对数和电机极数有 关，其计算公式为：n=60f/p，其中f为电源频率，p
电机学第二章PPT课件
功用： 是磁路的一部分；转
子槽中放置绕组
特点： 电枢旋转时被交变磁化，所以转子铁心中有铁耗。
（2）电枢绕组
功用： 感应电势，流过电流，产生电
磁力和电磁转矩，是电机能 够实现能量转换的核心部件。
构成： 由绝缘导线绕成线圈，各线圈以一定的规律焊接
在换向片上而连成一个整体。
（3）换向器
功用： 把电枢绕组内部的交流电势用
导 体 中 感 应 电 势 的 方 向： ab导 体 ：b a cd导 体 ：d c
e Blv
式中：B —导体所在处的气隙密磁度通 l — 导体的有效长度 v — 导体的线速度
v 2Rn
60
e B
2.当电枢旋转e时 随， 时间的变化规 B沿 律与 气隙的分布规律相同
规定： 从电枢进入磁极的磁
机械换接的方法转换为直流 电势。
构成： 换向器由多片彼此绝缘的换向
片组成。
§2.1.3 直流电机的额定值
一、什么是额定值？
电机生产厂家根据设计和试验数据，确定的电机 在额定运行工况时的物理量，如电压、电流、 功率、转速等等。
二、有哪些额定值？
1.额定电UN压 ，单位V） （
2.额 定 电IN， 流单 位 为 A）（
三、元件的形状与放置
1.直流电枢绕组的构成 电枢绕组是由结构形状相同的绕组元件（简称元 件）构成。
2.什么是元件？ 指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线圈。
元件边: 每个元件两个放在槽中切割磁力线感应电动势 的有效边
端接:组元件在 电枢表面槽中的嵌 放，每个元件的一 个元件边放在某一 槽的上层另一个元 件边则放在另一个 槽的下层。
3.额定功 PN，率 单位 W或k为 W (指输出功率） 4.额 定 转 nN，速 单 位 r m为 in
子槽中放置绕组
特点： 电枢旋转时被交变磁化，所以转子铁心中有铁耗。
（2）电枢绕组
功用： 感应电势，流过电流，产生电
磁力和电磁转矩，是电机能 够实现能量转换的核心部件。
构成： 由绝缘导线绕成线圈，各线圈以一定的规律焊接
在换向片上而连成一个整体。
（3）换向器
功用： 把电枢绕组内部的交流电势用
导 体 中 感 应 电 势 的 方 向： ab导 体 ：b a cd导 体 ：d c
e Blv
式中：B —导体所在处的气隙密磁度通 l — 导体的有效长度 v — 导体的线速度
v 2Rn
60
e B
2.当电枢旋转e时 随， 时间的变化规 B沿 律与 气隙的分布规律相同
规定： 从电枢进入磁极的磁
机械换接的方法转换为直流 电势。
构成： 换向器由多片彼此绝缘的换向
片组成。
§2.1.3 直流电机的额定值
一、什么是额定值？
电机生产厂家根据设计和试验数据，确定的电机 在额定运行工况时的物理量，如电压、电流、 功率、转速等等。
二、有哪些额定值？
1.额定电UN压 ，单位V） （
2.额 定 电IN， 流单 位 为 A）（
三、元件的形状与放置
1.直流电枢绕组的构成 电枢绕组是由结构形状相同的绕组元件（简称元 件）构成。
2.什么是元件？ 指两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线圈。
元件边: 每个元件两个放在槽中切割磁力线感应电动势 的有效边
端接:组元件在 电枢表面槽中的嵌 放，每个元件的一 个元件边放在某一 槽的上层另一个元 件边则放在另一个 槽的下层。
3.额定功 PN，率 单位 W或k为 W (指输出功率） 4.额 定 转 nN，速 单 位 r m为 in
电机第十章交流电机的绕组和电动势PPT课件
一、交流绕组构成原则
1、在一定的导体数下，绕组的合成电动势和
磁动势波形应接近正弦形（采用双层分布短距 绕组，消除谐波），而且绕组的用铜量较省， 绕组损耗较小；
2、对三相绕组，各相的电动势和磁动势要求
对称而各相的电阻和电抗都相同；
一、交流绕组构成原则 3、绕组的绝缘和机械强度要可靠，散热条件
要好；
而极距总是 τ = 180°电角度，与极对数 p 无关。
谨记：
空间机械角度： 空间电角度： p
2、槽距角
．．．．．
．
．
．
N
．
．S ．
S
． ．
．
．
．N ．． ．
．．．
2、槽距角
槽距角 a 为每相邻线圈边之间的电角度 或两槽之间的槽距角（单位为电角度）。
定子一周总的电角度为：360°×ｐ
则每槽占电角度：
4、制造、安装、检修要方便。
首先回顾一下直流电机电枢单叠绕组的连接。
1号元件
2号元件
3号元件……. …串联,
最终所有元件串联成为一个回路，支路由电刷隔成。
但是，交流电机（同步电机和异步电机）绕 组和直流电机绕组是不同的，一般嵌在定子槽中 （静止）。
交流电机绕组分为A、B、C 三相，三相绕组 对称分布，空间位置上彼此相隔120°电角度。
4、p 对磁极，每相有 p 个线圈组。
5、各线圈组可以并联、串联、串并联。最大
并联支路数 amax = p
182 页
10-4 三相双层绕组 一、三相双层叠绕组 二、每相每支路线圈匝数N 的计算
双层绕组的特点：
每一个槽分成上层和下层，线圈的一 条有效边嵌在某槽的上层，而另 一条有效 边嵌在相隔一定槽数（节距 y1 )的另一槽的 下层。
电机学电机绕组 PPT
(5)用铜少;下线方便;强度好。
相带与电势星形图
交流绕组得形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组得联结关系 • 主要两种:单层、双层 • 画法:
– 计算极距 – 每极每相槽数 – 计算相带数、分相带
• 相带数=总槽数/q 或 =极数*3 即:6p
• 如槽距角为α,则相邻两相错开得槽数为120/α。 • 电势相加原则:线圈两个圈边得感应电势应该相加;线 圈与线圈之间得连接也应符合这一原则。
• 如线圈得一个边在N极下,另一个应在S极下。
对交流绕组得要求
(1)交流绕组通电后, 必须形成规定得磁场极数;
(2)多相绕组必须对称, 不仅要求m相绕组得匝数N、跨距y1、线径及 在圆周上得分布情况相同, 而且m相绕组得轴线在空间上互差3600/m 电角度。
跨距得选择(1)
对于
y1
2k
例:为消除5次谐波,
y1
2,
5
或
y1
4 ，
5
从不过分消除基波与用铜考虑, 应选尽可能接近于整距得短 节距。即2k＝－1,
此时，
y1
1
换言之，
为了消除第次谐波，
只要选比整距短
的短距线圈
消除5次谐波得跨距选择
采用分布绕组
对于5次谐波， 选用 4 对于7次谐波， 选用 6
2、线圈中得感应电势
整距线圈中得感应电势
• 线圈得两个有效边处 于磁场中相反得位置, 其感应电势相差180电 角度。
• 整距线圈的感应电
势E y： En1 En2 2En1
相带与电势星形图
交流绕组得形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组得联结关系 • 主要两种:单层、双层 • 画法:
– 计算极距 – 每极每相槽数 – 计算相带数、分相带
• 相带数=总槽数/q 或 =极数*3 即:6p
• 如槽距角为α,则相邻两相错开得槽数为120/α。 • 电势相加原则:线圈两个圈边得感应电势应该相加;线 圈与线圈之间得连接也应符合这一原则。
• 如线圈得一个边在N极下,另一个应在S极下。
对交流绕组得要求
(1)交流绕组通电后, 必须形成规定得磁场极数;
(2)多相绕组必须对称, 不仅要求m相绕组得匝数N、跨距y1、线径及 在圆周上得分布情况相同, 而且m相绕组得轴线在空间上互差3600/m 电角度。
跨距得选择(1)
对于
y1
2k
例:为消除5次谐波,
y1
2,
5
或
y1
4 ，
5
从不过分消除基波与用铜考虑, 应选尽可能接近于整距得短 节距。即2k＝－1,
此时，
y1
1
换言之，
为了消除第次谐波，
只要选比整距短
的短距线圈
消除5次谐波得跨距选择
采用分布绕组
对于5次谐波， 选用 4 对于7次谐波， 选用 6
2、线圈中得感应电势
整距线圈中得感应电势
• 线圈得两个有效边处 于磁场中相反得位置, 其感应电势相差180电 角度。
• 整距线圈的感应电
势E y： En1 En2 2En1
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• 一个槽所占的电角度数称为槽距角，用α表示； • 每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示。
q Z 2 pm
二、交流绕组的构成原则
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各 相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； • 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆 周空间互相错开120电角度。
（5）用铜少；下线方便；强度好。
相带与电势星形图
交流绕组的形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组的联结关系 • 主要两种：单层、双层 • 画法：
–计算极距 –每极每相槽数 –计算相带数、分相带
• 相带数=总槽数/q 或 =极数*3 即：6p
• 转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为 360度。 • 从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周 期，即1对极为360电角度；
• 电机磁极对数 为p时，气隙圆 周的角度数为 p ×360电角度。
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。
★槽距角，相数，每极每相槽 数
线圈组连接
连相绕组
将属于同一相的p个线 圈组连成一相绕组，并 标记首尾端。
• 串联与并联：电势相 加原则。
•最大并联支路数a＝p 。
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Y接法；
双层叠绕组的构成
实例：Z1=24，2p=4，整距，m=3 双层叠绕组
分极分相： • 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布） 并标记假设的感应电势方向； • 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错 开120电角度。
• 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间
错开120电角度。 每极每相槽数
q Z 2 pm
q Z 2 pm
连线圈和线圈组
2. 连线圈和线圈组： • 将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线 圈，共有q个线圈。 • 将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组； （共有多少个线圈组？） • 以上连接应符合电势相加原则。
线圈节距
y1
Z 2p
24 4
6
连相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。 • 串联与并联，依照电势相加原则。最大并联支路数a＝2p • 按照同样的方法构造其他两相。 • 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。
连三相绕组
A相连接
三相连接
三相Y连接
交流电机的电枢绕组
基本概念：
★ 线圈（绕组元件）：是 构成绕组的基本单元。绕 组就是线圈按一定规律的 排列和联结。线圈可以区 分为多匝线圈和单匝线圈。
与线圈相关的概念包 括：有效边；端部； 线圈节距等
★ 极距：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围； • 用长度表示/用槽数表示； ★ 电角度：电势变化一个周期(360电角度)
–构成线圈 –构成线圈组（极相组） –构成相绕组：反相串联
等元件式整距单层叠绕组
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组
双层叠绕组
单层叠绕组的构成
实例：Z＝24（槽）、m＝3（相）、2p＝4（极）的单 层叠绕组
基本步骤：
1. 分极分相：
• 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分 布）并标记假设的感应电势方向。
通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场； (2) 电气旋转磁场
三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在 电机的气隙空间产生电气旋转磁场； 交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
旋转磁场
机械旋转磁场
电气旋转磁场
一、相绕组中的基本电动势
• 交流绕组的构成：导体--线圈--线圈组--一相绕 组--三相绕组 。
感应电势的大小
• 导体感应电势 Enmax B lv
• 一根关导于体（绕一组匝线一圈些的概一个念有复效习边）
• 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） • 电机绕组（三相绕组）
• 并联支路数 • 每相串联匝数 • 极数 • 极相组数（每相）
§4－3 交流绕组的感应电动势
旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋 转磁场： (1) 机械旋转磁场
（3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布，且 旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。 采 用分布绕组和短距绕组。
（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）。
• 如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。 • 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加； 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。
• 如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。
对交流绕组的要求
（1）交流绕组通电后， 必须形成规定的磁场极数；
（2）多相绕组必须对称， 不仅要求m相绕组的匝数N、跨距y1、线径 及在圆周上的分布情况相同， 而且m相绕组的轴线在空间上互差 3600/m电角度。
1、导体中的感应电势
• 感应电势的波形
• 感应电势随时间变 化的波形和磁感应强度 在空间的分布波形相一 致。
ex (t) Bxlv
• 只考虑磁场基波时， 感应电势为正弦波。
感应电势的频率
• 磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期； • 磁场旋转一周，转过p（电机的极对数）对磁极； • 转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(pn/60)对极； • 导体中感应电势的频率f=(pn/60)Hz. • 问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz, 转速应为多少？
每极每相槽数
q Z 2 pm
连线圈和线圈组
• 根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）； • 以上层边所在槽号标记线圈编号； • 将同一极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈 （共有q个线圈，为什么？）；
• 将同一极域内属于同ห้องสมุดไป่ตู้相的q个线圈连成一个线圈组（共有 多少个线圈组？）； • 以上连接应符合电势相加原则 。
q Z 2 pm
二、交流绕组的构成原则
• 均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各 相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； • 对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆 周空间互相错开120电角度。
（5）用铜少；下线方便；强度好。
相带与电势星形图
交流绕组的形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组的联结关系 • 主要两种：单层、双层 • 画法：
–计算极距 –每极每相槽数 –计算相带数、分相带
• 相带数=总槽数/q 或 =极数*3 即：6p
• 转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为 360度。 • 从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周 期，即1对极为360电角度；
• 电机磁极对数 为p时，气隙圆 周的角度数为 p ×360电角度。
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。
★槽距角，相数，每极每相槽 数
线圈组连接
连相绕组
将属于同一相的p个线 圈组连成一相绕组，并 标记首尾端。
• 串联与并联：电势相 加原则。
•最大并联支路数a＝p 。
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Y接法；
双层叠绕组的构成
实例：Z1=24，2p=4，整距，m=3 双层叠绕组
分极分相： • 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布） 并标记假设的感应电势方向； • 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错 开120电角度。
• 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间
错开120电角度。 每极每相槽数
q Z 2 pm
q Z 2 pm
连线圈和线圈组
2. 连线圈和线圈组： • 将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线 圈，共有q个线圈。 • 将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组； （共有多少个线圈组？） • 以上连接应符合电势相加原则。
线圈节距
y1
Z 2p
24 4
6
连相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。 • 串联与并联，依照电势相加原则。最大并联支路数a＝2p • 按照同样的方法构造其他两相。 • 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。
连三相绕组
A相连接
三相连接
三相Y连接
交流电机的电枢绕组
基本概念：
★ 线圈（绕组元件）：是 构成绕组的基本单元。绕 组就是线圈按一定规律的 排列和联结。线圈可以区 分为多匝线圈和单匝线圈。
与线圈相关的概念包 括：有效边；端部； 线圈节距等
★ 极距：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围； • 用长度表示/用槽数表示； ★ 电角度：电势变化一个周期(360电角度)
–构成线圈 –构成线圈组（极相组） –构成相绕组：反相串联
等元件式整距单层叠绕组
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组
双层叠绕组
单层叠绕组的构成
实例：Z＝24（槽）、m＝3（相）、2p＝4（极）的单 层叠绕组
基本步骤：
1. 分极分相：
• 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分 布）并标记假设的感应电势方向。
通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场； (2) 电气旋转磁场
三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在 电机的气隙空间产生电气旋转磁场； 交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
旋转磁场
机械旋转磁场
电气旋转磁场
一、相绕组中的基本电动势
• 交流绕组的构成：导体--线圈--线圈组--一相绕 组--三相绕组 。
感应电势的大小
• 导体感应电势 Enmax B lv
• 一根关导于体（绕一组匝线一圈些的概一个念有复效习边）
• 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） • 电机绕组（三相绕组）
• 并联支路数 • 每相串联匝数 • 极数 • 极相组数（每相）
§4－3 交流绕组的感应电动势
旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋 转磁场： (1) 机械旋转磁场
（3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布，且 旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。 采 用分布绕组和短距绕组。
（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）。
• 如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。 • 电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加； 线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。
• 如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。
对交流绕组的要求
（1）交流绕组通电后， 必须形成规定的磁场极数；
（2）多相绕组必须对称， 不仅要求m相绕组的匝数N、跨距y1、线径 及在圆周上的分布情况相同， 而且m相绕组的轴线在空间上互差 3600/m电角度。
1、导体中的感应电势
• 感应电势的波形
• 感应电势随时间变 化的波形和磁感应强度 在空间的分布波形相一 致。
ex (t) Bxlv
• 只考虑磁场基波时， 感应电势为正弦波。
感应电势的频率
• 磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期； • 磁场旋转一周，转过p（电机的极对数）对磁极； • 转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(pn/60)对极； • 导体中感应电势的频率f=(pn/60)Hz. • 问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz, 转速应为多少？
每极每相槽数
q Z 2 pm
连线圈和线圈组
• 根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）； • 以上层边所在槽号标记线圈编号； • 将同一极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈 （共有q个线圈，为什么？）；
• 将同一极域内属于同ห้องสมุดไป่ตู้相的q个线圈连成一个线圈组（共有 多少个线圈组？）； • 以上连接应符合电势相加原则 。