交流绕组及其电动势和磁动势

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• 11.线圈组数 = 线圈个数/ q
4.2三相双层绕组 二、特点: ⑴每个槽内放置上下两个线圈边 ⑵线圈个数等于槽数Q(定子) ⑶线圈组个数 = Q/q
⑷每相线圈Baidu Nhomakorabea数
⑸每个线圈匝数为 =每槽导体数/2 ⑹每个线圈组的匝数为 *q ⑺每相串联匝数N(即每极每条支路的匝数)
三、优点: ⑴ 可采用短距,改善电动势、磁动势的波形 ⑵线圈尺寸相同,便于绕制 ⑶端部排列整齐,利于散热机械强度高 10kW以上的电机主要采用双层绕组
角接时 (例题P123 4-1)
4.4感应电动势中的高次谐波(选学) 因为磁场波形相对于磁极中心线左右对称,所以谐
波磁场中无偶次谐波(见P114图4-14),故γ=3 ,5,7,9,11…… 一、高次谐波电动势
谐波电动势
⑴谐波磁场的极对数:pγ =γp p——激波磁场的极对数
⑵谐波磁场的极距:τγ =τ/γ τ——激波磁场的极距
⑶谐波磁场的槽距角:dγ =γd
⑷谐波磁场的转速:nr = ns主磁极的转速( 同步转速)
⑸谐波感应电动势的频率:fv= pv* nv/60 = vp ns/60=vf1
⑹谐波感应电动势的节距因数kpv ⑺谐波感应电动势的分布因数kdv ⑻谐波感应电动势的绕组因数kwv= kpv kdv ⑼谐波电动势(相值)

4.2三相双层绕组
(2)连线圈和线圈组(P116图)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 。
4.谐波的弊害
⑴使电动势波形变坏,发电机本身能耗增加 ,η↑,从而影响用电设备的运行性能
• ⑵干扰临近的通讯线路
二、消除谐波电动势的方法
因为EΦv=4.44fυNRwvΦv所以通过减小KWr 或Φr可降低EΦr
1.采用短距绕组 2.采用分布绕组,降低。 3.改善主磁场分布 4.斜曹或斜极
4.5通有正弦交流电时单相绕组的磁动势
•4.2三相双层绕组 •一、基本概念
•4.槽距角α(电角度):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 •电机的极对数为p时,气隙 • 圆周的角度数为p*360电角 • 度。 •(看图)
• 电角度=p360°=p机械角度
四、构造方法和步骤
⑴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 。
(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?) 以上连接应符合电势相加原则
•三、整距线圈中的感应电势:(看图P120 图4-8) •线圈的两个有效边处于磁场中相反的位置,其感应电势 相差180电角度。 •整距线圈的感应电势: •考虑到线圈的匝数后:
•四、短距线圈中的感应电势 :看图 •线圈的两个有效边在磁场中相距为y,其感应电势相位差不 是180电角度。节距为 •短距角: •短距线圈的感应电势: •短距系数:
(3)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。 按照同样的方法构造其他两相。
(4)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。
• 4.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势
• 一、交流同步电机的模型结构
• 同步电机的模型结构如图所示:转子上有成对磁极, 定子上有三相对称交流绕组。
1.感应电势的波形 (P119图4-7) 由e=BLV可知,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。
只考虑磁场基波时,感应电势为正弦波。
2. 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
• 二、交流绕组的分类 • 按相数分为:单相、三相、多相
• 按槽内层数分为:单层(同心式、链式、交叉 式)、双层(叠绕组、波绕组)、单双层
• 每极每相槽数q:整数槽、分数槽
•4.2三相双层绕组 •双层绕组的主要优点(P113)
•一、基本概念

•1.线圈(绕组元件):是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈
• 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(4.5.1,4.5.2,4.3.1)(2)电气旋转磁场(4.5.4, 4.5.5,4.5.6)
• 通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场.( 4.5.1,4.5.2,4.5.3)
• 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
= 定子总导体数/2ma(即每条支路的匝数)
二、优点: ⑴ 嵌线方便 ⑵槽的利用率高 ⑶不能做成短距(电气性能)波形差 单层绕组主要用于小型异步电动机。 三、分类 ⑴等元件式整距叠绕组式 ⑵同心式绕组——由不同节距的同心线圈组成 ⑶链式绕组——由相同节距的同心线圈组成 (4)交叉链式绕组采用不等距的线圈组成,节省铜线
• 计量电磁关系的角度称为电角度(电气角度)。 电机圆周在几何上占有角度为360°,称为机械 角度。而从电磁方面看,一对磁极占有空间电角 度为360°。一般而言,对于p对极电机,电角度 =p机械角度。
• 5.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。
• 6.槽距角,相数,每极每相槽数 • 一个槽所占的电角度数称为槽距角,用α表示;
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(看
图)
•4.2三相双层绕组
•一、基本概念
•1.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(看 图)
交流绕组及其电动势和磁动 势
•本章重点:
•1、掌握交流绕组的排列方式,以双层整距叠绕组为主, 掌 • 握交流绕组的基本概念,如绕组的分相,每极每相槽 数 • 及每相绕组的连接、并联支路数。
•2、掌握交流绕组的感应电势与磁通的关系及表达式。 • 掌握短距系数、分布因数的计算及物理意义。 • •3、掌握单相和三相绕组的磁动势的性质,大小及波形。
EΦv = 4.44 fυNRwrΦr
2、齿谐波电动势
⑴齿谐波——谐波次数v与一对极下的齿数Q1/p具 有特定关系的谐波
即v = Q1/p±1=2mq±1的谐波
⑵齿谐波的特点
kWV(V=2mq±1)= kW1
3、谐波的相电动势和线电动势
EΦ = EL
EL中三次及3的倍数次谐波。因为3k次谐波电动势 同相位、幅值相同,所以星接时线电动势为零 角接时产生环流,环流产生的压降恰好被抵消 。
•4.2三相双层绕组
•一、基本概念
•1.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(看 图)
•4.2三相双层绕组 •一、基本概念
•2.极距τ :沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围
•3.线圈节距y:一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线 圈的节距。用y表示。(看图) •y<τ时,线圈称为短距线圈;y=τ时,线圈称为整距线圈; •y>τ时,线圈称为长距线圈。
4.2三相双层绕组
(3)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,电势相加原则。 • 按照同样的方法构造其他两相。
4.2三相双层绕组
(4)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
4.3三相单层绕组(选学) 一、特点: ⑴每个槽内只有一个线圈边 ⑵线圈个数等于Q1/2 ⑶线圈组个数= Q1/2q ⑷每相线圈组的个数= p (60°相带时) ⑸每个线圈匝数Nc=每槽导体数 ⑹每个线圈组的匝数qNc ⑺每相串联匝数N=每相总的串联匝数/a = pqNc / a
• 原动机带动转子旋转,形成旋转磁场,该磁场在气隙 空间可以取基波(正弦)进行研究。
• 四极同步电机的原理演示4.3.1 • 基波磁场示意图
• 定子绕组的有效边被旋转磁场切割,并在其中产生感 应电势。
• 四极同步电机的原理演示4.3.1
4.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势
• 交流绕组的构成:导体--线圈--线圈组--一相绕组--三相绕组 二、一根导体的电动势
• 两种旋转磁场尽管产生的机理不相同,但在交流绕组中形成的电 磁感应效果是一样的。
• 交流绕组处于旋转磁场中,并切割旋转磁场,产生感应电势。 • 以下连续两节课研究交流绕组的磁势问题 • 单相绕组通过交流电流时产生的磁势分析 • 三相绕组通过三相对称交流电流时产生的磁势分析
多少? (1500)
4.3正弦磁场下交流绕组的感应电动势 二、一根导体的电动势 3.感应电势的 大小: 感应电势的
最大值:
导体与磁场 的相对速度:
3.感应电势的大小:
• 磁感应强度峰值和平均值之间的关系: • 感应电势最大值: • 感应电势的有效值:
3.感应电势的大小:
小结:绕组中均匀分布着许多导体,这些导体中的感应 电势有效值,频率,波形均相同;但是他们的相位不 相同。
•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正弦形
(基波、谐波) • 2.三相绕组对称(节距、匝数、线径相同、空间
互差电角度)(即保证各相电动势磁动势对称, 电阻电抗相同) • 3.铜耗减小,用铜量减少。 • 4.绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方 便
•小结:短距系数小于1,故短距线圈感应电势有所损失;但短距可 以削弱高次谐波。
五、线圈组的感应电势: 每对极下属于同一相的
q个线圈,构成一个线圈组。 图中q=3
每个线圈的感应电势由 两个圈边的感应电势矢量 相加而成。
整个线圈组的感应电势 由所有属于该组的导体 电势矢量相加。
在该例中,该组的感应 电势为三个线圈的感应 电势矢量相加。
四、分类 ⑴叠绕组——相邻两个串联绕组中,后一个绕组叠加
在前一个线圈上 ⑵波绕组——两个相连接的线圈成波浪式前进
4.2三相双层绕组
五、叠绕组
构造方法和步骤(举例:Q=24,2p=4,整距,m=3) ⑴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
五、线圈组的感应电势:矢量式 对应于图
• 1.分布系数: •
• 2.线圈组的电势: •
可以证明,分布系数
小于1。
3.极相组电动势及分布系数 q个线圈组成,集中绕组: 分布绕组: 分布系数:
绕组系数:
六、相电动势和线电动势 1.设一相绕组的串联匝数为N(即一条支路的串 联匝数)则一相的感应电动势
• 相数用m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。
• 7.并联支路数a
• 8.相带:
• 60度相带——将一个磁极分成m份,每份所占电 角度
120度相带——将一对磁极分成m份,每份所占电 角度
• 9.槽电动势星形图(P114图4-2)
• 10.极相组——将一个磁极下属于同一相(即一个 相带)的q个线圈,按照一定方式串联成一组,称 为极相组(又称为线圈组)。
2.对于单层绕组,因为每相有p个线圈组所以每 相串联匝数
对于双层绕组,因为每相有2p个线圈组所以每相 串联匝数
式中:a为并联支路数
3.三相绕组的电势 • 三相绕组由在空间错开120电角度对称分布的三
个单相绕组构成,三相相电势在时间上相差120 度。 • 三相线电势与相电势的关系:三角形接法,线 电势=相电势;星形接法, 线电动势星接时
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