电机学电机绕组.ppt
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三相异步电动机的绕组PPT课件
计算极距τ、每极每相槽数q、节距y
z1 246
2p1 4
q z1 24 2 2m1p 232
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三相单层链绕组的展开图
新课讲授
3.分相（q）
q Z1 24 2 2pm 223
相带按U1、W2、V1、U2、W1、V2的顺序进行。
N
S
N
S
u1 w2 v1 u2 w1 v2 u1 w2 v1 u2 w1
三相单层链绕组的展开图
（一复）习教前材节的课地位的和知作识用
定子铁心 异步电动机的定子铁心
是电动机磁路的一部分，由 0.35mm～0.5mm厚表面涂 有绝缘漆的薄硅钢片叠压而 成，如图所示。由于硅钢片 较薄而且片与片之间是绝缘 的，所以减少了由交变磁通 通过而引起的铁心涡流损耗。 铁心内圆有均匀分布的槽口， 用来嵌放定子绕圈。
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三相单层链绕组的展开图
新课讲授
2.分极（ ） Z1 24 6 2p 22 为什么是按照U1 -
W2- V1 –UZ- Wl-
按N、S、N、S…的顺序进行。
V2 这样的顺序进行
排列的呢？
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
24
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三相单层链绕组的展开图 新课讲授
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放映结束 感谢各位的批评指导！
•谢 谢！
让我们共同进步
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感谢您的观看！
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三相单层链绕组的展开图 新课讲授
U相线圈
N
电机学-交流绕组和电动势
交流电机的绕组和电动势
§8-1 交流绕组的基本概念
➢交流绕组的定义
感应交流电的绕组叫交流绕组
同步电机电枢绕组和异步电机定子、转子绕组结构相同， 因此统称为“交流电机绕组”，简称为交流绕组。
交流电机的绕组和电动势
§8-1 交流绕组的基本概念
➢对交流绕组的要求 1）良好的导电性能； 2）一定导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势； 3）在三相绕组中，对基波而言，三相电动势必须对称，即三相 的幅值相等而相位互差120度电角度，并且三相的阻抗也要求相 等； 4）电动势和磁动势波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁 动势中的谐波分量尽量小； 5）用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠，散热条件好； 6）制造工艺简单，检修方便。
8
9
10
S2
11 12 13
A
18
17 16 15 14
动势最大，应将第一个N极下的7、8槽也划
Y
24 12
13 1
14 2
归A相，作为X相带。因为7、8槽与l、2槽
23 11
Z 3 15
相隔一个极距，它们可分别构成整距线圈，
22 10
4 16
第二对极下13、14槽为A相带，19、20槽则 C
为X相带。
§8-2 三相单层绕组
➢三相单层集中整距绕组
槽电势星形图：连成的绕组能否得到三
1
相对称电动势呢？可以作三相绕组电动
势相量的方法来说明。因槽间角 1 60 6 电角度，若规定导体电动势穿进纸面为
60°
2
正，则图8- 4(a)所示瞬间1槽导体电动势
为正的最大，当转子转过 1角后，2槽导
体电动势才最大，因此2槽导体电动势落 5
§8-1 交流绕组的基本概念
➢交流绕组的定义
感应交流电的绕组叫交流绕组
同步电机电枢绕组和异步电机定子、转子绕组结构相同， 因此统称为“交流电机绕组”，简称为交流绕组。
交流电机的绕组和电动势
§8-1 交流绕组的基本概念
➢对交流绕组的要求 1）良好的导电性能； 2）一定导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势； 3）在三相绕组中，对基波而言，三相电动势必须对称，即三相 的幅值相等而相位互差120度电角度，并且三相的阻抗也要求相 等； 4）电动势和磁动势波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁 动势中的谐波分量尽量小； 5）用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠，散热条件好； 6）制造工艺简单，检修方便。
8
9
10
S2
11 12 13
A
18
17 16 15 14
动势最大，应将第一个N极下的7、8槽也划
Y
24 12
13 1
14 2
归A相，作为X相带。因为7、8槽与l、2槽
23 11
Z 3 15
相隔一个极距，它们可分别构成整距线圈，
22 10
4 16
第二对极下13、14槽为A相带，19、20槽则 C
为X相带。
§8-2 三相单层绕组
➢三相单层集中整距绕组
槽电势星形图：连成的绕组能否得到三
1
相对称电动势呢？可以作三相绕组电动
势相量的方法来说明。因槽间角 1 60 6 电角度，若规定导体电动势穿进纸面为
60°
2
正，则图8- 4(a)所示瞬间1槽导体电动势
为正的最大，当转子转过 1角后，2槽导
体电动势才最大，因此2槽导体电动势落 5
2024年电机学完整版课件(经典)
空载电流包含两个分量，一个是励磁分量，作用是建立 磁场，产生主磁通——无功分量；另一个是铁耗分量，作 用是供变压器铁心损耗——有功分量。
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
性质：由于空载电流的励磁分量远大于铁耗分量，所以空载 电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
空载电流
空载电流 I 0
磁化电流 I ——产生磁通。 它与磁通同相位，是无功分量。
的正方向:
由电压的正方向决定，为从A “正电压产生正电流”
XI1
Φ 的正方向： 根据电流I1的正方向，用右手螺旋法则规定
磁通Φ的正方向。“正电流产生正磁通”
2 正方向的规定
原边电动势的正方向与电 流I1的正方向相同（由上 指向下）。
E
的正方向：
2
原副绕组由同一磁通交链，故电动势E2的正方向 亦由上指向下（与原边电动势方向相同）。
E1
E1m 2
N1 m
2
2πfN 1 m
2
4.44
fN 1 m
E2
E2m 2
N2m
2
2πfN 2m
2
4.44
fN 2m
E1和E2的相量表达 式
E1 j4.44 fN1m
E2 j4.44 fN 2m
可见，感应电势的大小与匝数和主磁通幅值成正比，相 位滞后于主磁通相量90°。
2、空载电流
，根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。
[例3-1] 有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，
SN 160 kV A
Y, yn0联结 U1N /U2N 35kV / 0.4kV
试求一次、二次绕组的额定电流。
解：
I1N
SN 3U1N
160103 A 2.64A
3 35103
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。
电机学交流绕组 ppt课件
第四章 交流绕组理论
第四章 交流绕组及其电动势和磁动势
主要内容：交流绕组的构成，绕组连接规律及电动势和磁动势。
交流电机
同步电机：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机。
感应电机：主要作为电动机，有时也作发电机。
同步电机和异步电机虽然激磁方式和运行特性有很大差别，但电机定子 中发生的电磁现象和机电能转换的原理却基本上是相同的，因此存在许 多共性问题，可统一进行研究。本章就是研究交流电机的绕组、电动势 、磁动势问题。这些问题对于分别研究异步电机和同步电机的运行性能 有着重要意义。
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； (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
第四章 交流绕组理论
第四章 交流绕组理论
第四章 交流绕组理论
六、基波电动势与磁通链间的相位关系
第四章 交流绕组理论
4.5 感应电动势中的高次谐波
本节讨论主极磁场非正弦分布时所引起的谐波电动势。
以上我们假定主极磁场在气隙内为正弦分布，实际上 ，主极磁场并非完全按正弦规律分布，此时将磁场波 进行谐波分析，可得基波和一系列高次谐波，相应的 交流绕组中感应电动势除基波外还有一系列高次谐波 电动势。本节讨论非正弦磁场分布所引起的谐波电动 势及其削弱的方法。
二、交流绕组的分类
按相数分
单相 三相
按每极每相槽数分
整数槽 分数槽
按槽内层数分
单层 双层
同心式 交叉式 链式
电机学PPT课件-直流电机原理与绕组
电磁转矩
Tem 2 paN IaCTIa
一台制造好的电机， 它的电磁转矩正比于每极磁通 φ （韦伯)和电枢电流(A)， 与磁密分布无关。
和Ia大小和方向可以改变
电势常数Ce和转矩常数CT决定于结构常数。 它们的关系为：
C T 60 C e 2
Ea Cen TemCTIa
为制动转矩，吸收机械功率。
电枢电动势Ea与电流Ia方向相反 ， 吸收电功率。
电磁转矩Tem与转速n方向一致，为驱 动转矩，输出机械功率。
直流电机的空载磁场
当励磁绕组的串联匝数
为 N f ，流过电流为 I f ，
每极的励磁磁动势为：
Ff If Nf
直流电机的空载磁场
为了感应电动势或产生电
磁转矩，直流电机气隙中需要
+
-
cd
ab
a→b→c→d
+
-
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流是交流电；
2. 电刷间为直流电势。
3. 发电机运行时:线圈中感应电势与电流方向一致；
4. 电动机运行时:线圈中感应电势与电流方向相反；
5. 3,由于换向片和电刷配合作用，才把线圈中的交流 电势“换向”成引出端的直流电势；
三、电磁功率
电枢电功率
PemEa Ia Ce nIa 260CT nIa Tem 机械功率
直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应 作用， 转换成轴上的机械功率； 直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的 机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的 电功率。
有关电枢绕组名词、术语
极轴线：磁极中心线--d 轴
几何中心线：磁极之间的平分线--q轴
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
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
THANKS
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电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
华中科技大学_电机学__第四章_交流电机绕组(完美解析)
将属于同一相的p个线圈组串、并联成一相绕组，并标记首尾端
◎ 并联支路数a：一相绕组中并联支路的个数，即因各个线圈组 的感应电动势相等，可以采用串、并联方式将q个线圈组连接，形 成a条并联支路。 ◎ 单层绕组每相最大并联支路数 amax = p
a=1
A1 A
X1
A2
X2 X
a=2
26
④ 画出三相绕组：
每极磁通 1
2
Bm1l
1 f 2
导体感应电动势
Ec1 2.22 f1
44
2. 线圈电动势与短距系数
线圈电动势有效值
y1 π E y1 N c Ec1 2 sin( ) 2
将一对极下属于同一 相的某两个导体连接 ，构成一个线圈 将一对极下属于同一 相的q个线圈连接，构 成一个线圈组
A1
X1
A2
X2
24
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q。 线圈组 线圈组
A1
X1
A2
X2
线圈
25
④ 构成一相绕组：
A相绕组整体右移120°得B相绕组，整体右移240 °得C相绕组
27
总结：单层叠绕组构造方法和步骤
画槽电动势星形图
分极分相:
将总槽数按极数均匀分开，N、S极相邻分布 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
构成线圈和线圈组：
将一对极下属于同一相的某两个圈边连接，构成一个线圈 将一对极下属于同一相的q个线圈连接，构成一个线圈组
构成一相绕组：
将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端 根据并联支路数将线圈组串联、并联或串并联，均符合电势相加原则
◎ 并联支路数a：一相绕组中并联支路的个数，即因各个线圈组 的感应电动势相等，可以采用串、并联方式将q个线圈组连接，形 成a条并联支路。 ◎ 单层绕组每相最大并联支路数 amax = p
a=1
A1 A
X1
A2
X2 X
a=2
26
④ 画出三相绕组：
每极磁通 1
2
Bm1l
1 f 2
导体感应电动势
Ec1 2.22 f1
44
2. 线圈电动势与短距系数
线圈电动势有效值
y1 π E y1 N c Ec1 2 sin( ) 2
将一对极下属于同一 相的某两个导体连接 ，构成一个线圈 将一对极下属于同一 相的q个线圈连接，构 成一个线圈组
A1
X1
A2
X2
24
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q。 线圈组 线圈组
A1
X1
A2
X2
线圈
25
④ 构成一相绕组：
A相绕组整体右移120°得B相绕组，整体右移240 °得C相绕组
27
总结：单层叠绕组构造方法和步骤
画槽电动势星形图
分极分相:
将总槽数按极数均匀分开，N、S极相邻分布 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
构成线圈和线圈组：
将一对极下属于同一相的某两个圈边连接，构成一个线圈 将一对极下属于同一相的q个线圈连接，构成一个线圈组
构成一相绕组：
将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端 根据并联支路数将线圈组串联、并联或串并联，均符合电势相加原则
电机学3交流绕组的电动势和磁动势
第2篇 交流电机的共同问题
第五章 交流绕组和电动势 第六章 交流绕组的磁动势
李艳
第五章 交流绕组和电动势
5.1交流电机的基本工作原理及对绕组的要求 5.2三相单层集中整距绕组及其电动势 5.3三相单层分布绕组及其电动势 5.4三相双层分布短矩绕组及其电动势
第六章 交流绕组的磁动势
6.1单层集中整距绕组的磁动势
基波磁动势最大值为:
4 2 F NI 0 . 9 NI y 1 y y 2
整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线， 空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化——仍然为脉动磁动势。
单相脉动磁动势的分解
1 1 f(, t ) F c o s t c o s F c o s ( t ) F c o s ( t ) 1 1 1 1 2 2 + = f(, t ) + f(, t ) 1 1
5.4三相双层分布短距绕组及其电动势
短距线圈的电动势
E 4 . 4 4 f N Φ k y 1 ( y ) y 1 1 y 1
1
2 B m1 l
E y y 1 ( y τ ) 0 1 k s in ( 9 0 ) y 1 E τ y 1 ( y τ )
ห้องสมุดไป่ตู้
称为短距系数： 线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
Z q 2 pm
• 7.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 • 8.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）。 • 9.线圈组数 = 线圈个数/ q
第五章 交流绕组和电动势 第六章 交流绕组的磁动势
李艳
第五章 交流绕组和电动势
5.1交流电机的基本工作原理及对绕组的要求 5.2三相单层集中整距绕组及其电动势 5.3三相单层分布绕组及其电动势 5.4三相双层分布短矩绕组及其电动势
第六章 交流绕组的磁动势
6.1单层集中整距绕组的磁动势
基波磁动势最大值为:
4 2 F NI 0 . 9 NI y 1 y y 2
整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线， 空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化——仍然为脉动磁动势。
单相脉动磁动势的分解
1 1 f(, t ) F c o s t c o s F c o s ( t ) F c o s ( t ) 1 1 1 1 2 2 + = f(, t ) + f(, t ) 1 1
5.4三相双层分布短距绕组及其电动势
短距线圈的电动势
E 4 . 4 4 f N Φ k y 1 ( y ) y 1 1 y 1
1
2 B m1 l
E y y 1 ( y τ ) 0 1 k s in ( 9 0 ) y 1 E τ y 1 ( y τ )
ห้องสมุดไป่ตู้
称为短距系数： 线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
Z q 2 pm
• 7.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 • 8.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）。 • 9.线圈组数 = 线圈个数/ q
电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件
➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。 提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方 法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他 励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功 功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图 凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁
电机学课件第11章旋转电机交流绕组的电势和磁势
至槽的另一壁的漏磁通
端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通
谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。电机正常运转时，谐波磁通 不会产生有用的转矩。尽管谐波磁通也能同时匝链定子和转子绕组， 也将其归入漏磁通。
漏电抗:漏磁通在定子绕组中感应漏磁电势,用漏抗压降表示: E1 jX1I1
转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势: E2jX2I2
三、影响漏电抗大小的因素
漏电抗对电机的性能有很大的影响。
电抗公式:
X2 fL2 fN 2 fNN i2 fN 2
i
i m m
即 电流频率、绕阻匝数、漏磁路的磁阻是决定漏磁通大小的主要因素。
比如，槽口宽则槽口漏磁通小；匝数多时，则端部漏磁通增大较多。
第11章 旋转电机交流绕组的电势和磁势
内容提要
❖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（二极机械旋转磁场，四极机械旋转磁场） (2)电气旋转磁场（二极电气旋转磁场，四极电气旋转磁场）
❖通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。 ❖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。 ❖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电磁感 应的效果是一样的。 ❖交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
总串联匝数
N1
2 pqN y a
双层绕组要考虑到短距系数: E p 4 .4 4 f1 N 1 k q k y 1 4 .4 4 f1 N 1 k w 1
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
端部漏磁通：匝联绕组端部的漏磁通
谐波漏磁通：谐波磁势会产生谐波磁通。电机正常运转时，谐波磁通 不会产生有用的转矩。尽管谐波磁通也能同时匝链定子和转子绕组， 也将其归入漏磁通。
漏电抗:漏磁通在定子绕组中感应漏磁电势,用漏抗压降表示: E1 jX1I1
转子绕组通过电流时，也会有漏磁通。对应的漏抗电势: E2jX2I2
三、影响漏电抗大小的因素
漏电抗对电机的性能有很大的影响。
电抗公式:
X2 fL2 fN 2 fNN i2 fN 2
i
i m m
即 电流频率、绕阻匝数、漏磁路的磁阻是决定漏磁通大小的主要因素。
比如，槽口宽则槽口漏磁通小；匝数多时，则端部漏磁通增大较多。
第11章 旋转电机交流绕组的电势和磁势
内容提要
❖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（二极机械旋转磁场，四极机械旋转磁场） (2)电气旋转磁场（二极电气旋转磁场，四极电气旋转磁场）
❖通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。 ❖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。 ❖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电磁感 应的效果是一样的。 ❖交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。
总串联匝数
N1
2 pqN y a
双层绕组要考虑到短距系数: E p 4 .4 4 f1 N 1 k q k y 1 4 .4 4 f1 N 1 k w 1
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
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三相Y连接
? 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
? 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
– 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。
? 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。
Z q?
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。
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 。
（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。
（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
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。
e x (t ) ? B xlv
? 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？
? 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
Z q?
2 pm
Z q?
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。
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)
线圈节距
Z 24
y1 ? ? ?
? ?6
2p 4
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
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。
每极每相槽数
Z q?
2 pm
Байду номын сангаас
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 。