36槽绕组嵌放展开图

第四章
交流电机绕组的基本理论
主要内容：交流绕组构成；电势；磁势。 交流电机分： 同步：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机 异步：主要作为电动机，有时也作发电机
区别：两类交流电机在励磁方式和运行特性有很大差别 相同点：电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理 基本相同
《电机学》 第四章 交流电机绕组的基本理论
f=pn/60
磁极切割导体角速度
2f 2pn1 / 60
※ 我国国标工业交流电动势的频率为50Hz，因此电机 的极数和转速成反比关系。
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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
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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。
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2p＝4 机械角度＝360º 电角度=p×360º=720º 两对N,S极构成2个感应电势周期 电角度=p×机械角度
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相带的全部导体为B相……
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4.2 三相单层绕组 ※ 与绕组有关的几个概念
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。
叠绕组线圈
波绕组线圈
结构上区别：线圈的两个出线是靠拢还是远离线圈的对称轴线
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二极交流电机，其线圈节距y≈τ ，故其端接线几乎跨过 半个定子内圆，其嵌线及端部整形困难，为减少嵌线难度， 可以将线圈制成大小不同、同心套置在一起的绕组，称为 同心式绕组，连接绕组仍应保持电动势相加的原则。
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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。
槽距角：一个槽所占的机械角度称为槽距角，用α 表示 槽距电角：一个槽所占的电角度称为槽距电角，用α 1表示
3600 3600 10 Z 36
p 360 p 360 1 pa 20 Z 36
p 3600 1 Z
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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。
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例：已知一交流电机槽数Z＝36，极数2p＝4，并联支路 数a＝1，绘制三相单层绕组展开图。 1. 绘制槽电动势星形图 2. 分相，构成线圈。
ec B( )lv Bmlv cos
t 0 某根导体对准磁极轴线
0
2pn1 / 60
f=pn/60见下页
t
ec B( )lv Bmlv cos
保证励磁磁动势在气隙中产生的磁场在空间按正弦规律分 布，则它在交流绕组中感应的电动势就随时间按正弦规律 变化
Z 36 q 3 2 pm 2 2 3
p 3600 2 3600 1 20 Z 36
600相带
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3. 确定并联支路数 单层绕组：每相最大并联支路数等于极对数 amax=p 4. 画出三相绕组展开图 (a=1)
头尾相连
=36/4=9 =36/2=18
y=τ 时，线圈称为整距线圈； y<τ 时，线圈称为短距线圈； y>τ 时，线圈称为长距线圈；
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每极每相槽数：
每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则
Z q 2 pm
例：Z=36，2p=4
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电动势的频率 f=pn/60
当转子为一对极时，转子旋转一周，绕组中的感应电 动势正好交变一次(一周期)； 设转子每分钟转数为n(r/min)，则转子每秒旋转 n/60(转/秒) f=n/60
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当电机有p对极时，转子旋转一周时，感应电动势交 变p次(即p个周期)； 转子每秒钟旋转n/60(转/秒) ，感应电动势每秒交变 pn/60次，即电动势的频率为
相带的宽度恰好对应每极每相槽数q
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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）。 线圈组数 = 线圈个数/ q
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例：Z=24，2p=4
=Z/2p Z q 2 pm
与线圈相关的概念： 有效边；端部；
线圈节距：一个线圈两个有效边之间所跨的槽数，用 y表示。
y＝4 (1－5)
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极距：相邻极所距距离；沿定子铁心内圆每个磁极所占的 范围（槽数）
用槽数表示：=Z/2p
用长度表示：=D/2p
例：Z=36，2p=4 例：Z=36，2p=2
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槽
二、设计原则
1、正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势
2、用槽电势星形图分布保证三相绕组的感应电动势 对称
3、采用60º相带可获得尽可能大的基波电动势
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1、正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势
B( ) Bm cos
一般地，如电机有p对极，则有p个重叠的槽电势星形。
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3、 采用60º相带可获得较大的基波电势
分相方法：将星形图圆周 分为六等份，每等份60º （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。 各相电动势大于120º相带 A和X相带内的全部导体属于A相，B和Y 时的值。
说明 1. 单层绕组虽然因线圈形状或端接连接方式不同，而 分成许多不同形式，本质上各类型单层绕组均为整 距绕组，即短距系数Kp＝1(Kp意义将在后续章节中介 绍)。因为虽然线圈实际跨距可能大于或小于极距， 但相电动势大小仍为各相带全部有效边导体电动势 之矢量和，并不减小。 2. 与双层绕组比较，单层绕组线圈数少(节省线圈制造 工时)，槽内不需层间绝缘，因而槽面积利用率高。 但其磁动势、电动势波形较差，目前只用在10kw以 下的小型异步电机中。
0 0
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例：Z=36，2p=4, 绘制槽电势星形图。
解： 槽距角α =360º/Z=10º 槽距电角α
1
14(32) 13(31)
12(30)
15(33)C相 16(34) 17(35) 18(36) 1(19) 2(20) 3(21) 4(22)A相
=p×360º/Z=20º
4.1
交流绕组的基本要求
一、基本要求： 电气要求： 1. 绕组产生的电动势（磁动势） 接近正弦波---谐波分量少。 例：Z=36，2p=4
2. 三相绕组的基波电动势对称
3. 一定导体数下，产生尽可能大 的基波电动势
4. 绕阻铜耗小，用铜量少。
5. 绝缘可靠，机械强度高，散热 条件要好，制造方便。
槽内放置绕组
将星形图圆周分为三等份， 11(29) 每等份120º（称120º相带）， 将每个相带内的所有导体电 B相10(28) 动势相量正向串联起来（蓝 9(27) 色为A相；黑色为B相，红色 8(26) 为C相），得到相电动势。 7(25)
6(24) 5(23)
相带：是指一相绕组在一个磁极下连续所占的电角度。