电机学课件第六章交流绕组的共同问题(李发海)

y1 y
B
0 y 1
0 ⊙A n
X⊙ π
N
2π α S
E y E A E X EA00 EX y
短距线圈基波电动势为
Ey 2EA sin y 2 4.44 f Ny sin y 2
4.44 f Ny K y
式中k y
sin
y
2
称为基波短距系数
+j
小结：短距系E数X 小于1，故短距线圈 感高应 次谐电波势（有后所面损要失讲；y1）但。短E距y 可以削E A弱
其中v：
v 2 p n 2f
60 所以导体电动势的有效值为：
ห้องสมุดไป่ตู้
E Em Bmlv
2
2
2 fB ml
可见导体中感应电势随时间变化的波 e 形，决定于气隙中磁密的分布波形。
+j
Em
0
π
2π ωt 0
ω
E
已知转子逆时针方向的转速为n r min,转子上有p对 磁极，用f表示导体A中感应基波电动势的频率，则f ?
电机的分类
电机
交流电机 直流电机
异步机 同步机
鼠笼式 绕线式
他励、并励、串励、复励
第六章 交流电机电枢绕组 的电动势与磁动势
交流电机主要包括异步电机和同步电机 两大类；两类电机在结构上既具有共 同之处，又各有其自身特点。 共同之处在于定子铁心和绕组，不同之 处在于转子结构和绕组。 交流电机的共同问题包括：
机械角度β：电机整个转子表面所占空间 几何角度3600 。 β ＝ α× 3600 。
当气隙磁场的磁通密度在空间按正弦波分布 时，设其最大磁密为Bm，
则：B Bm sin
e B lv
Bx是导体在处的气隙磁密；
l是切割磁感应线的导体长度； v是导体垂直切割磁感应线的 相对线速度。
已知转子逆时针方向的转速为n r min , 用电角速度表示为：
掌握基波磁场下双层、短距分布绕组相电 势计算.掌握三相电机线、相电势关系。
掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组 电势计算。
掌握单相绕组产生脉振磁势及其主要结论。
熟练掌握单相绕组产生脉振磁势基波 可以分解为两个转向相反的旋转磁势。 掌握三相绕组产生旋转磁势的条件、 性质及其主要结论。
熟练掌握三相对称绕组产生圆形
Ø 本节首先研究在正弦分布磁场下定子绕组 中感应出的电动势，我们先看一根导体内 的电动势的大小，再看一个线圈内的,最后 得出一相绕组的感应电势.
6.1.1 导体电动势
B
A 展开
N O
α n
S
Bm
Bδ
0
π
⊙ω
⊙
α=ωt
N
2π α S
空间电角度α：一对主磁极表面所占的空 间距离，用空间角度表示时，定为3600 。
6.1.5 线圈组电动势和分布系数：
线圈在下线时，是以线圈组为单位的，每 个极（双层绕组时）或每对极（单层绕组时） 下有q个线圈串联，组成一个线圈组，所以线 圈组的电动势等于q个串联线圈电动势的相量 和。
⊙ ⊙ ⊙α
⊙ ⊙ ⊙
12 3 1’ 2’ 3’ eq
Eq E y1 E y2 E y3
2p n rad / s
60
求导体电势时，可以看成转子不动而导体
以角速度朝相反方向旋转。我们规定，导体
最初处于坐标原点的瞬间，作为时间的起点，即 t＝0。
当时间经过了t秒后，导体移到处，这时 ＝t，该处的气隙磁密为Bx Bm sin Bm sin t
于是导体切割气隙磁场时,感应电势为：
e Bxlv Bmlvsint Em sint 2E sint
(1)三相交流绕组的结构；
(2)三相交流绕组产生的磁势分析；
(3)三相交流绕组产生的感应电势分析；
交流电机图片
同步发电机定子结构
汽轮发电机定子下线
汽轮发电机转子1
汽轮发电机转子2
汽轮发电机转子3
汽轮发电机转子4
水轮电机组装
水轮电机组装
本章要求：
掌握交流电机三相绕组构成原则。
能够绘制三相单层和三相双层短距分布 绕组展开图。
都代入上式： E 2 f 2.22 f
2
这是一根导体内的电动势。
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。
Ø 例：在电机的定子上放了相距1500空间电角度的
两根导体A与X；转子绕组通入直流励磁电流产生
一对极性的气隙磁密，并规定导体电动势出纸面
为正，如图所示。已知原动X 机拖动电机转子逆时 针方向以n的A 转速恒15速0N0 旋转时，在每根导体中感应 的基波电势有效n值都是10V。画出图示瞬间两根
S
导体A与X的感应基波电势相量在复平面上的位置。
X N
A
1500
n
+j
S
E X
E A
6.1.2整距线匝基波电动势
线圈一般由N匝构成，当N=1时，为单 匝线圈y。1=τ 称为整距线圈。如图所示： 由于整距线匝两有效边感应电动势的瞬 时值大小相等而方向相反，故整距线匝 的感应电动势为：
+j
E X
E y
E A
E x
ET ( y1 ) E A E X
Ø 其有效值为:
ET
2
B
E
A
2
2f 4.44 f
0 ⊙A
Bm X
π⊙
2π α
nN
S
E 'C1 EECt11
+ j
6.1.3整距线圈基波电动势
如果线圈不只一匝，而是 N y 匝，则：
Ey 4.44 fN y
6.1.4短距线圈基波电动势
旋转磁势基波的大小、转向、速度 。
§6-1交流绕组的感应电动势
在交流电机中，一般要求电机绕组中的 感应电动势随时间作正弦变化，这就要求 电机气隙中磁场沿空间为正弦分布。要得 到完全严格的正弦波磁场很难实现，但是 可以采取各种结构参数尺寸使磁场尽可能 接近正弦波，例如从磁极形状、气隙大小 等方面进行考虑。在国家标准中，常用波 形正弦性畸变率来控制电动势波形的近似 程度。
f pn HZ 60
导体每经过一对主磁极，感应电势经历了一个周期。
用f表示转子的电角速度时 2p n rad / s＝2f
60
4极电机，要使得导体中的 感应电势为50Hz,转速应为多少？
又因为正弦波磁通密度的平均值为：
1
2
Bav 0 Bm sin xdx Bm
每极磁通为： Bavl
槽距角 p 360 0 / z
每极每相槽数 q z / 2mp
一个线圈的电势为: E y 2R sin 2
E由q图可知，A线B圈组电2动R势s的i有n 效q值2为：
R
式中：
Ey
2 sin
2
q
s in
Eq qE y
2
qE y K q
q sin
2