交流绕组及其电动势和磁动势

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第4章 交流电动机的磁动势、绕组和感应电动势

第4章 交流电动机的磁动势、绕组和感应电动势

60 f p
三相笼形异步电机和三相绕线式异步电动机
4.1 交流电机绕组产生的磁动势
定子绕组: 安放在定子铁心
槽里的交流电
枢绕组。
线圈
交流绕组的一些基本量
(1)电角度与机械角度 • 电机圆周在几何上分成 360°,这个角度称为机
械角度 • 若电机磁场在空间按正弦规律分布 • 当有导体经过 N、S 一对磁极时 • 导体中所感应(正弦)电动势的变化为一个周期,
1t
)
121NNy 2
y
2I cos1t 2I cos1t
2
2
3
2
2
4.1 交流电机绕组产生的磁动势
4.1.1 单相集中整距绕组的磁动势
4. 磁动势的幅值随时间变化
• 时间不同,磁动势的幅值大小也不同,磁动势的 幅值在随时间交变。(P74 图4-2)
• 或者可以把这种交变称为脉振。 • 这种不能移动只能脉振的磁动势,叫脉振磁动势。
磁动势以傅氏级数展开后的表示式为:
f ( ,1t) f1 f3 f5...
41
2
2
I1N1 p
c os1t
cos
1 3
4
1 2
2
I1N1 p
c os1t
cos3
1 4 1
5 2
2
I1N1 p
c os1t
cos5
...
公式中只列出了基波、3次和5次谐波,还有7次、9 次等高次谐波。
图4.4 矩形波磁动势的基波及谐波分量
fy
X
A2
X
O
1
2 iN y
a
A
X
2
4.1 交流电机绕组产生的磁动势

交流电机电枢绕组的电动势与磁通势

交流电机电枢绕组的电动势与磁通势

B
Z A
X Y
C C
Y
X
A
Z
B
二、交流绕组的排列和联接
3、确定相带 每个极距内有一个组,每个组内含有的槽 数即为每极每相槽数 q Q1 2 pm 2 。每个 极距内属于同相槽所占有的区域称为“相 带”。可见,每个相带为60度电角度。 4、画定子槽的展开图
1 23 4 56
910 17 21 15 13 18 22 14 16 19 23 11 12 20 24

Bm L

相电动势求出以后,根据星形或三角形的接法,可以求出线电动势。

三相六极异步电动机,额定频率50Hz。已 知定子槽数36,绕组为单层整距分布绕组, 每相两条支路,每个线圈的匝数为40匝, 每相绕组的基波感应电势为200V,求每极 磁通量。
Q 36 q 2 2 pm 2 3 3
1三相基波合成磁动势是一个旋转磁动势转速为同步转速旋转方向决定于电流的相序即从超前电流相转到滞后电流相二三相绕组的磁动势旋转磁动势当对称三相绕组中通过对称三相电流时所建立的三相基波合成磁动势的性质如下
交流电机电枢绕组的 电动势与磁通势

电枢
是电机中机电能量转换的关键部分。 直流电机电枢:转子 交流电机电枢:定子

交流电机电枢绕组的要求
能感应出有一定大小而波形为正弦的电动势 三相电机:三相电动势对称 因此,电枢绕组每一个线圈除了有一定的匝数
外,还要在定子内圆空间按一定的规律分布与 连接。 安排绕组时,既能满足电动势要求,又能满足 绕组产生磁通势的要求。
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
本节讨论:由正弦分布、以同步转速旋转的旋转磁场在定子绕 组中所感应产生的电动势。

交流电机的绕组、电动势和磁动势

交流电机的绕组、电动势和磁动势

N极面
S极面
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
N
NS
S
N
S
A
X
单层绕组的特点: (1)最大并联支路数等于极对数; (2)不能利用短距绕组消除高次谐电势和磁势; (3)线圈数少,绕线和嵌线的工时少; (4)无层间绝缘,下线方便,槽利用率高;
YA Z B
C
X
例 3:Q=36,2P=4,绘制 a=1的三相单层交叉式 绕组展开图。
1、计算绕组参数; 2、画槽电动势星形图,划分相带; 3、连接A相绕组,画A相绕组展开图; 4、画B、C相绕组展开图。
例 4 :Q=24;2P=2;要求绘制三相单层同心式绕组。
18槽2极单层同心式绕组(a=1)
A
B
C
X
Y
Z
24 槽 4 极单层整距绕组
绕组结构参数? y=?τ=? q=? α=?
24槽4极单层整距绕组
三相4极24槽单层整距绕组
两个图的区别? 三相4极24槽单层链式绕组
判断:绕组的结构型式及绕组结构参数
τ
τ
τ
τ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
同步电机
异步电机
同步电机:多用作发电机,也用作电动机,可改 变电网功率因数。
异步电机:主要用作电动机,只有特殊场合才用 作发电机。
两种类型的交流电机涉及三个共同部分:
◆交流绕组的基本结构 ◆交流绕组中感应的电动势 ◆交流绕组产生的磁动势
5.1 交流电机的基本工作原理
一、同步发电机的基本工作原理
二、异步电动机的基本工作原理

8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势

8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势

电机与拖动
2、线圈中的感应电势 :
(1)整距线匝中 的感应电势(线匝 首尾两端相距一个 整极矩) 两导体感应电动势 分别为Ea1和Ea2


线匝基波电动势向量ET
E T E a1 E a 2
整矩线匝基波电 E 2 E 2 2 . 22 f 4 . 44 f A 动势(有效值) T
E AB 3 E A 3 E B 3 0 三相采用△接法:
三次谐波感应电动势会在绕组回路中产生三次 谐波环流,整个闭合绕组三次谐波感应电动势恰好 与环流在三次谐波阻抗上产生压降相等,因此线电 压中也没有三次谐波分量。
同理:适合于3k次谐波
思考题:三相交流发电机定子绕组一般接成什 么形式?
E 4 . 44 fqW y k q p 4 . 44 f pqW a 4 . 44 fWk q
W pqW a
y
1 a

y
kq
是一相绕组串连的总匝数
(3) 三 相 双 层 叠 绕 组
电机与拖动
一交流机:Z=24,2P=4,m=3,y1=5,画出 双层叠绕组展开图。
1、画出结构图,标出槽号 B2 21 1817 22 2、标出AZBXCY的位置 Y2 16 Z 23 2 15 24 Z 24 S1 q 2 14 2 pm 223 1 n N N2 A1 1 13A2 2 Z 24 S2 12 6 3 2p 4 Z1 4 11 Y1 56 10 y1=5 B1 7 8 9 C 1 X1 上下 C2
三相交流电机中线电压的三次谐波 三相交流电机三相绕组在空间上互隔120 度空间电角度,他们的基波感应电动势时间 相位互隔120度。三次谐波感应电动势相位互 隔360度;并且三次谐波感应电动势幅值大小 相等。

交流绕组及其电动势和磁动势

交流绕组及其电动势和磁动势

•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.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
• 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
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)

电势和磁势

电势和磁势

磁路基本定律 交流绕组
电动势
➢二、交流绕组
极距:一个磁极在铁心圆周表面上所占 的范围称为极距,用符号τ表示,通常以 用槽数或长度计。
Z
2 p
πD
(槽) (米)
2 p
= y1
(整距) ( 短距) ( 长距)
★ 各个线圈的感应电动势有效值相等
★ 相邻线圈的感应电动势相位差为槽距角α
磁动势
交流绕组的电势和磁势
磁路基本定律 交流绕组
电动势
磁动势
绕组
交流绕组的电势和磁势
磁路基本定律 交流绕组
电动势
➢二、交流绕组
极距:一个磁极在铁心圆周表面上所占 的范围称为极距,用符号τ表示,通常以 用槽数或长度计。
Z
2 p
πD
(槽) (米)
2 p
= y1
(整距) ( 短距) ( 长距)
★ 各个线圈的感应电动势有效值相等
磁动势
交流绕组的电势和磁势
➢二、交流绕组
槽电动势星形图 各槽导体感应电动势大小相等,相邻槽导体电动势相位差相同。将各槽
导体电动势相量画在一起,组成一个星形,称为槽电动势星形图。
磁路基本定律 交流绕组
电动势
磁动势
交流绕组的电势和磁势
➢二、交流绕组
电角度
磁密在空间为正弦分布,一对磁极便对应于一个完整正弦波,相当于360°。如果磁极极 对数是p,整个圆周有p个完整正弦波,相当于p × 360°。从几何的观点来看,整个圆周只有 360°。
铁磁材料的磁导率μ不是一 个常数,所以磁阻不是常数, 而是随着磁路中磁通密度的 大小而变化,称为非线性
磁路基本定律 交流绕组 ➢二、交流绕组
电动势

第4章交流绕组及其电动势和磁动势

第4章交流绕组及其电动势和磁动势
对多极、并联导体截面较大的交流电机,为节 约极间连线用铜量,常采用波绕组。多用于多极水 轮发电机定子绕组和绕线转子感应电机转子中。
波绕组的连接规律:把所有N极下属于同一相的 线圈依次串联起来组成一组,再把S极下属于同一 相的线圈依次串联起来,组成另一组,根据需要将 这两组串联或并联,就构成一相绕组。
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.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
例:一台交流电机定子槽数Z=36,极数2p=4,并联支 路数a =2, y1=7,试绘制三相双层叠绕组展开图。
4.1.2异步电机的基本工作原理
1、电生磁:三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
2、磁生电:旋转磁场切割
转子导体感应电动势和电流。
3、电磁力:转子载流(有功
分量电流)体在磁场作用下受 电磁力作用,形成电磁转矩, 驱动电动机旋转,将电能转化 为机械能。
V2

W1

n1 •
••nຫໍສະໝຸດ U1•U2Q
36
此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。
相带绕组:每 个相带各占 电角度。
三相双层绕组的槽电动势星形图
(Q 36,2 p 4)
相带
极 槽号 A
ZB X
C
Y

第一对极下 (1槽~18槽) 1,2,3 4,5,6 7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
第二对极下 (19槽~36槽)19,20,21 22,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,33 34,35,36

电机与拖动-交流绕组的构成原则和分类 三相双层绕组

电机与拖动-交流绕组的构成原则和分类 三相双层绕组

电机与拖动第二章直流电机•直流电机的电枢绕组(结构、电势)上节课第三章变压器•变压器(方程式、等效电路、相量图)§4-1 交流绕组的构成原则和分类§4-2 三相双层绕组§4-3 交流绕组的感应电动势§4-4 单相绕组的磁动势§4-5 三相绕组的磁动势第一节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,用铜量要省;(4)绝缘要可靠,机械强度、散热条件要好,制造要方便。

二、分类•按相数:单相和多相绕组;•按槽内层数:单层(同心式、链式、交叉式)和双层(叠绕组、波绕组);•按每极下每相槽数:整数槽和分数槽;•按绕法:叠绕组和波绕组。

三、基本概念(1)极距τ:(2)线圈节距y :整距y =τ;短距y <τ(3)槽距角α(电角度):22D Z p p πττ==,Z p 0360×=α(4)每极每相槽数q :(5)电角度=极对数×机械角度-电角度:计量电磁关系的角度-机械角度:在电机圆周上的几何角度-一对磁极占有的空间电角度为360°-p 对极电机,电角度=p ×机械角度(6)并联支路数a ,同直流电机相似pmZ q 2=•电角度与机械角度机械角度β=360º电角度α=720ºα=p βB 0p =2NN S S(7)相带:-60度相带—将一个磁极分成m份,每份所占电角度为60度-120度相带—将一对磁极分成m份,每份所占电角度为120度(8)极相组:-将一个磁极下属于同一相的q个线圈,按照一定方式串联成一组(又称为线圈组)第二节三相双层绕组特点:绕组的线圈数等于槽数C = S主要优点:(1)可以选择最有利的节距,并同时采用分布绕组,以改善电动势和磁动势的波形(2)所有线圈具有相同的尺寸,便于制造(3)端部形状排列整齐,有利于散热和增强机械强度一台三相交流绕组,相数为3,极数为4,槽数为36。

第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势

第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势
8.★总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关?这些因素中哪些是由构造决定的,哪些是由运行条件决定的?
答:幅值
单相绕组基波磁动势幅值大小:与一条支路匝数N、绕组系数kw1、磁极对数p及相电流 有关,其中N、kw1及p由构造决定, 由运行条件决定。
幅值位置:恒于绕组轴线上,由绕组构造决定。
第三篇交流电机的绕组电动势和磁动势
一、填空
1.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流,并保持电流有效值不变,此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小,转速,极数。
答:不变,变大,不变。
2.★单相绕组的基波磁势是,它可以分解成大小,转向,转速的两个旋转磁势。
答:脉振磁势,相等,相反,相等。
3.有一个三相双层叠绕组,2p=4, Q=36,支路数a=1,那么极距 =槽,每极每相槽数q=,槽距角α=,分布因数 =, ,节距因数 =,绕组因数 =。
11.一个整距线圈的两个边,在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p对极,那么它们在空间上相距的机械角度是多少?
答:整距线圈两个边在空间上相距的电角度为 ;电机为p对极时,在空间上相距的机械角度为 。
12.★定子表面在空间相距 电角度的两根导体,它们的感应电动势大小与相位有何关系?
答;定子表面在空间相距 电角度的两根导体,它们的感应电动势的波形相同,其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为 电角度,且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体,其基波电动势的相位是滞后的。
绕组短距时,—个线圈的两个线圈边中的基波和谐波(奇数次)电动势都不再相差 ,因此,基波电动势和谐波电动势也都比整距时减小。合理短距时,对基波,因短距而减小的空间电角度是较小的,因此基波电动势减小得很少;但对 次谐波,短距减小的则是一个较大的角度(是基波的 倍),因此,总体而言,两个线圈边中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多,因为谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度,所以可使电动势波形得到改善。

同步电机-交流绕组的电动势和磁动势

同步电机-交流绕组的电动势和磁动势
槽电势星形图:连成的绕组能否得到三相 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 电角 度,若规定导体电动势穿进纸面为正,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槽导体电动势落后于l槽导 体电动势 60度电角度,这样依次作出相差 1 电角度的所有槽导体基波电动势相量, 所得的相量图称为槽电动势星形图。如图 所示。
1
6
60°
2
5
3
4
转子以同步速旋转,电角速度=电角频率。转过 60 度空间电角度所需要的时间=时间电角度
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
槽电势星形图: 1槽导体与4槽导体串联组成整距线圈构成A 相绕组,由于1槽导体与4槽导体处于不同的 极性下,因此A相电动势应为1槽导体电动势 与4槽导体电动势的相量差。同理,B相电动 势应为3槽导体电动势与6槽导体电动势的相 量差,C相电动势应为5槽导体电动势与2槽 导体电动势的相量差,如图所示,可知三相 绕组的基波电动势为三相对称电动势。 集中整距绕组的优缺点:简单,但感应的 C 电动势波形不好,而且由于绕组集中,运 行时发热集中,散热不良,再加上电枢表 面空间利用率低,所以一般采用分布绕组。
没有层间绝缘击穿的问题,提高了电机工作的可靠性,此外单层 绕组嵌线也比较方便,但由于节距受到一定的限制,不能利用它 来改善电动势和磁动势波形,因此单层绕组一般用在 lOkW以下 的异步电动机中。
交流电机的绕组和电动势
§8-2 三相单层绕组
三相单层集中整距绕组
三相绕组是由三个单相绕组组成的,为了使三相绕组感应 的电动势幅值相等,相位互差120度电角度,要求三个相绕组的 匝数必须相等,而且每相绕组的轴线应彼此互差 120 度空间电 角度,例如一台 p=1 的电机,电枢槽数 Z=6 ,则每极每相槽数 q=Z/2pm=6/2×3 = 1( 集中绕组 ) ,取节距 y=Z/2p=3( 整距 ), 若连 成单层绕组,其绕组排列如图所示。

第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解

第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解

2 Bav B1
Bav :平均磁密
f f E1 B1 2f B1l Bav l 1 2.22 f1 2 2 2 2
l f 2
E1 2.22 f1
1 :一极下磁通量
整距线圈的感应电动势Ec1 y1 则线圈的一根导体位于N极下最大磁密处时,另一根 导体恰好处于S极下的最大磁密处。所以两导体感应电势瞬时值总 是大小相等,方向相反,设线圈匝数Nc,则整距线圈的电势为
节距 线圈两边所跨定子圆周上的距离,用y1表示,y1应接近极距τ
=整距 Q y1 短距 = 2p 长距
槽距角 相邻两槽间的电角度
p 3600 Q
每极每相槽数
Q : 定子槽数
Q m:相数 p:极对数 q 2 pm 即每一个极下每相所占的槽数
2.1 槽电势星形图和相带划分
11 13 15 17 19 21
A
图4-8
X
单层链式绕组中A相的展开图 (2p=6,Q=36)
这种绕组主要用在q=偶数的小型四极、六极感应电动机中。如q 为奇数,则一个相带内的槽数无法均分为二,必须出现一边多, 一边少的情况。因而线圈的节距不会一样,此时采用交叉式绕组。
交叉式绕组 主要用于q=奇数的小型四极、六极电机中,采用不等距线圈。 三相四极36槽定子,绘制交叉式绕组展开图
E E 2E 4.44 fN E c1 1 1 1 c 1
短距线圈的电动势,节距因数 短距线圈的节距y1<τ,用电角度表示时
y1

180
E E E c1 1 1
180 y1 Ec1( N c 1 ) 2 E1 cos 2 E1 sin 90 2 y1 4.44 f sin 90 4.44 fk p1

交流绕组的电动势和磁动势

交流绕组的电动势和磁动势
交流绕组的电动势和磁动势
三相对称绕组在一对磁极中相带具有什么分布规律?
课程导入
课程导入
A-Z-B-X-C-Y
课程讲解
课程总结
课后作业
2023年4月25日星期二11时0分23秒
课程导入
课程导入
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
课程讲解
通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场。
课程导入
课程讲解
课程总结
课后作业
用图解法分析——不同时刻三相合成磁动势
三相对称绕组通入三相对称电流,产生的
课程导入
基波合成磁动势是一个幅值恒定不变的圆
形旋转磁动势,它有以下主要性质:
课程讲解
(1)幅值是单相脉动磁动势最大幅值的3/2倍。
课后作业
Bm——磁通密度的最大值
Bav——正弦分布磁通密度的平均值, Bav=
2 Bm

一根导体电动势的有效值与电动势的频率和每极磁通量成正比,频率一定时,电动势
仅与每极磁通量的大小成正比。
二、线圈中的感应电动势
课程导入
1、整距线圈的电动势
课程讲解
课程总结
c1
E t Ec1-Ec2
Et
E c1 2.22 fΦ1
ky1 sin
y1

90
采用短距线圈主要为了削弱高次谐波,从而改善波形。
c2
三、线圈组的电动势
2、分布绕组
课程讲解
课程总结
课后作业
E q 4.44fqk y1Φ1
S
q个线圈为集中绕组
N
课程导入
S
N
1、集中绕组

电机学3交流绕组的电动势和磁动势

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

第四章 交流绕组及其电动势和磁动势

第四章   交流绕组及其电动势和磁动势

·
·
其有效值為
Ec1( Nc 1) 4.44 f 1
若線圈有Nc匝
Ec1 4.44 fNc1
(4-1)
三、短距線圈的電動勢,節距因數
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短距線圈的節距y<τ,所對應的角度為
若導線為單匝,其線圈電動勢為:
2、正弦電動勢的頻率 設p=1,故機械角度等於電角度, n f 轉子每分鐘轉n圈,則 60
若極對數為p,則轉子轉一圈 電動勢將變化p個週期,故
pn f 60
在我國因f=50Hz,當p=1時, n=3000r/min,
當p=2時, n=1500r/min
以此類推 3、導體感應電動勢的有效值
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所以
2 E1 2
2 f B1 l 2.22 f
二、整距線圈的電動勢 如圖所示,當y1=τ時
E1 2E1 Ec1 E1
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,
n v D 2 f 代入E1中 將 60 B1l E1 2 f 2 fB1 l 2 2 2 Bav l B1 l 又因 Bav B1
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Q 24 q 4 2 pm 2 3
按電動勢最大原則,將定子繞組分成6個相帶,每個相帶的 槽號如下:
相帶 槽號 A 23,24,1, 2 Z 3,4,5,6 B 7,8,9,10 X C Y
11,12,13 15,16,17 19,20,21 ,14 ,18 ,22
對A相而言,將1-12連在一起組成大圈,2-11 連在一起組成小圈,再將13-24,14-23連在 一起組成另一個線圈,最後將兩個線圈反向 聯接即可。

电机学第7章

电机学第7章
• 设m代表相数,每相带所占槽数,即每极每 相槽数q为
(7-2)
• 7.4 三相单层绕组 • 7.4.1 链式绕组 • 7.4.2 交叉式绕组 • 7.4.3 同心式绕组
图7.6 q=2时A相的槽电动势相量
图7.7 单层整距线圈A相绕组展开图
图7.8 单层链式A相绕组展开图
图7.9 Z=36,2p=4的槽电动势星形图
p=2,则在360°空间角度上磁极电角度有:2× 360°=720° 。
如果电机有p对主磁极,则对应的电角度为:
5、每极每相槽数q 三相交流电机的定子绕组是三相对称绕组,每相匝数相 等,在空间互差120°电角度。 由于一对磁极对应的电角度是360°,故一对磁极下按

上顺序各槽位置互差60°电角度。而实际电机定子槽数为z, 在每一极距下的槽均匀地被三相绕组所占有,那么每极每相
2、工作原理
• ◆主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性 相间的励磁磁场,即建立起主磁场。 ◆ 载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感 应电势或者感应电流的载体。 ◆ 切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能) ,极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相 绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。 ◆ 交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切 割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化 的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。
对三相交流电机,要求三相绕组能感应出波形接近正弦、 有一定数值的三相对称电动势;

当三相绕组中流过三相对称的电流时,能产生接近圆形的 旋转磁动势。

绕组的相关概念: 1、线圈 • 绕组通常由外敷绝缘的铜线或铝线(例 如漆包电磁线)绕制成一定形状的线圈组

电机学_(孙旭东_著)_科技出版社_课后答案_电机学习题与题解第四章 交流绕组及其电动势和磁动势

电机学_(孙旭东_著)_科技出版社_课后答案_电机学习题与题解第四章 交流绕组及其电动势和磁动势
旋转磁动势时, iB 的表达式应是怎样的? 解:设 iB = I m cos( ωt − β ) A 相: i A = I m cos ωt B 相: iB = I m cos( ωt − β ) 所以
⇒ f A1 = Fφ1 cos x cos ωt ⇒
f B1 = Fφ 1 cos( x − 90o − α ) cos( ωt − β )
设 i A = I m cos ωt , 则 iB = − I m cos ωt
f A1 = Fφ1 cos x cos ωt
f B1 = − Fφ1 cos( x − 120o ) cos ωt
所以合成磁势
f1 = f A1 + f B1 = Fφ 1 cos x cos ωt − Fφ 1 cos( x − 120o ) cos ωt
4-12 有一三相双层绕组, Q=36,2p=4, f=50Hz, y1 =
齿谐波的绕组因数。若绕组为星形联结,每个线圈有两匝,基波磁通φ1 =0.74Wb,谐 波磁场与基波磁场之比 B5 B1 = 1 25 , B7 B1 = 1 49 , 每相只有一条支路, 试求基波、 5 次和 7 次谐波的相电动势。 解: q =
Nk w1 I φ = 18271A p
相磁动势幅值 Fφ 1 = 0.9
三相磁动势幅值 F1 =
m1 Fφ 1 = 1.5 × 18271A = 27407 A 2
4-21 试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势,转向怎样?(1)对称两相绕组内通以对称 两相正序电流时; (2)三相绕组一相(例如 C 相)断线时。 解:(1) 设 i A = I m cos ωt , 则 iB = I m cos( ωt − 90 )
Q 36 = =3 2mp 3 × 4

交流绕组的电动势和磁动势习题及解答

交流绕组的电动势和磁动势习题及解答

第三篇 交流绕组的电动势和磁动势一、 填空题:1. 已知一台三相交流电机,Q =36,2p =4,采用双层短距叠绕组,y 1=5/6τ,则绕组的每极每相槽数q =__________,槽距角α=__________,基波节距因数k p 1=__________,基波分布因数k d 1=__________,绕组基波因数k dp 1=__________。

已知三相交流电机,Q =54,2p =6,绕组为三相双层叠绕组,其q =__________槽,τ=_______槽,若y 1=7/9τ,则k p 1=__________,k d 1=__________,k dp 1=__________。

3;20︒;0.9659;0.9659;0.933 3;9;0.9397;0.9659;0.9082. 单相绕组通以正弦电流产生 磁动势,其基波磁动势最大幅值为F φ1= ,波幅位于 。

脉振;119.0dp k pIN ;(该相)绕组的轴线上 3. 单层分布绕组每相有__________个线圈组,每个线圈组由__________个线圈串联而成,最大并联支路数a max =__________,每相串联匝数N 1=__________。

双层分布绕组每相有__________个线圈组,每个线圈组由__________个线圈串联而成,最大并联支路数a max =__________,每相串联匝数N 1=__________。

p ; q ;p ;1kpqN N a =2p ; q ;2p ;12kpqN N a=4. 一个整距线圈的两个有效边,在空间相距的电角度为_______,若电机的极对数为p ,则在空间相距的机械角度为_______。

180︒;180p︒5. 一个在空间作余弦分布的脉振磁动势可以分解为两个旋转磁动势,两个磁动势的幅值为原脉振磁动势最大振幅的_________,转速相等,均为n 1=_________,转向_________。

电机学-交流绕组电动势与磁动势

电机学-交流绕组电动势与磁动势

Ec1
y1 90
2E1k p1
4.44 fk p1Φ1
3、多匝线圈电动势 EC1(Nc 1) 4.44 fN ckp1Φ1
33
第三章 交流电机的绕组及其电动势与磁动势
3.3.3线圈组电动势和分布因数
Ec3 Eq1
αα
Ec1 Ec2 Ec3
E c 2
q α
αα
E c1
R
Eq1
电动势相量图
q=3的线圈组
为了使每个线圈 获得最大的电动 势,线圈的节距
应接近极距
1234567 8
A
X
10
第三章 交流电机的绕组及其电动势与磁动势
3.2.2交流绕组的基本概念
5、槽距角
相邻两槽之间的电角度为槽距角(α)
= p 360
Q
6、每极每相槽数
Q为定子槽数
每一个磁极下每一相绕组所占的平均槽数称为每极每相槽数(q)
f pn 60
单位为Hz。
7
第三章 交流电机的绕组及其电动势与磁动势
3.2.2交流绕组的基本概念
2、极距
相邻两个磁极轴线之间沿定子内圆周的距离称为极距
用电角度表示 为180
Y S C×
X
C× S×
Y
B× N
Z
用槽数表示 用长度表示
Q
2p
D
2p
A
×X A
A
Z
Y
×
ZN B

B
×S
×
C
X
Q为定子槽数
双层有叠绕组,波绕组
6
第三章 交流电机的绕组及其电动势与磁动势
3.2.2交流绕组的基本概念
1、电角度
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S2
28 29 30
N1
12 3
S1
10 1112
N2
19 20 21
28 30 32 34 36 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
X1
A2 A1
三相双层绕组A相绕组的展开图 X 2
N1, N2极下
S1, S2极下
A1 3 21 2 20 1 19 A2
60 f p
同步转速
最简单的同步发电机模型
二、异步电机(感应电机)的基本工作原理
定子三相对称绕组通三相对称正弦电流,在气隙中产生正弦分
布的旋转磁场,旋转磁场切割转子绕组导体,在闭合的转子绕组导
体中产生感应电流,处于磁场中的转子导体将受到电磁力的作用。
导体受电磁力作用:f b li
NY
A
bδ,导体所在处磁通密度,单位T。
叠绕组每极每相线圈串联时,应把极相组A和极相组X反向串联。
e
A1
123
A
e
X1
10 11 12
e
A2
19 20 21
e
X2 28 29 30 X
a 1
一条串联支路时的联结
A1
123
X1
10 11 12
A
A2
19 20 21
a2
X2
28 29 30
两条串联支路时的联结
A X
第三节 正弦磁场下交流绕组的感应电动势
本节介绍电机槽内导体的感应电动势,整距线圈 的感应电动势,短距线圈的感应电动势和节距因 数,分布绕组的电动势和分布因数、绕组因数, 由极相组构成的每相绕组电动势以及线电动势。
节距因数、分布因数、绕组因数,以及每相绕组 电动势、线电动势是本章重点。
一、导体的感应电动势
y1
90o
EC1
y1
合适的短距能有 效地抑制线圈谐 波电动势。
E1''
1800
E1'
2
E1''
ns N E1'
E1'' S
y1
EC1
单匝线圈短距时感应电动势相量求和
匝电动势
四、分布绕组的电动势、分布因数和绕组因数
一个极相组由q个嵌放在相邻槽内的线圈串联组成,它们在切
割磁力线时相位依次相差α角, 60o q。每极每相绕组的合成电
a4
X
A1
123
A2
19 20 21
X1
10 11 12
X2
28 29 30
四条串联支路时的联结
每相的极相组数等于极数,所以双层叠绕组最多并联支路数 等于2p,2p是实际支路数a的整数倍。
优点: 短距时端部可以节约部分用铜。
缺点:每台电机的最后几个线圈的嵌线较困难,极间连线较长, 在极数较多时相当费铜。
b
e1
2E1 sin t
N e1 n
S
e1 B1
v
N
0
1800 3600
t
定子
气隙磁场正弦分布时导 体内的感应电动势
2、正弦电动势的频率
电机为一对极:f n 60 ;电机为p对极:f pn 60
中国:f N 50Hz ;美国、日本:f N 60Hz
3、导体电动势的有效值
E1
B1lv 2
而 v n D 2 pn D 2 f
E E 若线圈有NC匝:
有效值:EC1 2NC E1' 4.44 fNC1
1'
ns N
y1
' 1
1''
'' 1
S
1'
端部
N n
S 整距 1''
短距1''
E1'' EC1
E1'
180O
E1''
EC1
整距匝电动势
三、短距线圈的电动势,节距因数
短距:y1
Q 2p
对应节距:
y1
180o
180o
L,导体的轴向长度,单位m。
i,导体中感应电流,单位A。
旋转磁场转速n1
n1
60 f p
转子转速n n n1 ?
A C
n1 n1 n Z
B X
BS
电动机运行时:n n1
最简单的鼠笼型异步电动机模型
第一节 交流绕组的构成原则和分类
主要介绍交流绕组的构成原则和绕组的分类
一、交流绕组的分类
1、相数分:单相和多相 2、层数分:单层、双层和单双层混合 3、每极下每相槽数分:整数槽绕组和分数槽绕组 4、绕法分:双层有叠绕组和波绕组
交流绕组的线圈节距:
y1
Q 2p
y1
Q 2p
,
0 , y1
,整距绕组。
y1 Q 2 p, 短距绕组。 y1 Q 2 p,长距绕组。
双层绕组线圈数等于槽数,即 S Q ,单层绕组 S 1 Q 。 2
双层绕组的优点:
1、可以选择最有利的节距,同时采用分布绕组,改善电动势和磁 动势波形。 2、所有线圈具有同样的尺寸,便于制造。
画展开图时,上层线圈边用 实线表示,下层线圈边用虚线表 示,线圈端接线上方的号为线圈 号,线圈号和线圈上层边所在的 槽同号。与上层边相连的出线端 称为首端,与下层边相连的出线 端称为尾端。
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
A
X
n
连接规律:
1 19
p 360o 2 360o 20o
Q
36
27 9
2 20
B
8
26
7
25
6
24
3 21 5 422 23
A
Z
2、相带划分 把每个极下每相槽所占的区域称为相带 。
1)60O相带绕组
以A相为例,在每个极下A相应有 q个槽,整个定子中A相应有2pq个槽。
S1(S2) C
X
3031133124
交流电机的基本工作原理
一、同步电机的基本工作原理
导体中感应电动势:e b lv
转子
A
NY
bδ,导体所在处磁通密度,单位T。
S
L,导体的轴向长度,单位m。 定子 v,导体与磁密的相对线速度,单位m/s。
n1
n1
p,转子极对数。
Z
C If
n1,转子转速。
感应电动势频率:f
pn1
60
N
定子绕组
X
BS
n1
单层有同心式绕组、链式绕组和交叉式绕组
二、交流绕组的构成原则
1、合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦波,数量上以 求获得较大的基波电动势和基波磁动势。
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,用铜量要省。
4、绝缘要可靠,机械强度、散热条件要好,制造要方便。
60
60 2 p
D为极距。
2p
从而有:E1 B1l 2f 2 2 fB1l
一极下平均磁密:
b
Bav
1
0
B1
sin
t
d
t
2
B1
每极磁通:
1
Bav
l
2
B1l
B1l
2
1
从而有:E1
2
f
2
1
2.22
f1
e1 v
b
B1 N
定子
二、整距线圈的电动势
整距线圈: y1
单匝线圈电动势:EC1 E1' E1'' 2E1'
60O相带绕组与120O相带绕组合成电动势比: E60 : E120 2 : 3
二、叠绕组
叠绕组:相邻的两个线圈中,后一个线圈紧叠在前一个线圈上。
三相四极36槽的双层绕组,y1 8 为例。
9,q 3
1 9,2 10,.....36 8
N
A1 1 2 3
S
X1 1011 12
N
S
A2 19 20 21 X 228 29 30
1、感应电动势波形
设主磁场在气隙内为正弦分布,坐标取在转子上,原点位于极间,α
为距离原点的电角度。
转子表面距原点α处的气隙磁密:
b B1 sin
设t=0时导体在极间,转子角频率为ω。
E时1 间t1时2 B,1lvα=ω导t,体感感应应电电动动势势:有效e1值 。blv B1 sin t lv
S1(S2) C
X
3031133124
29
12 11
13531634 35 Y
17
18 36
同样的规律,在与A相相距1200和 2400处开始选取B相和C相极相组。
28 10
1 19
27 9
2 20
B
8
26
7
2 422 23
A
每个绕组的每个相带各占600电角度, 称为600相带绕组。通常的三相绕组都是
极下选取相邻的q个槽作为X相带, q 个相邻线圈串联构成极相组。两极相 A 组电动势相反,反串联后串联感应电
动最大。相应的在相隔3600和5400的第
二对极下得到两个极相组,最后把四
Z N1(N2) 60O相带绕组
个极相组按照一定的规律连接起来, 即可得到A相绕组。
2、相带划分 把每个极下每相槽所占的区域称为相带 。 1)60O相带绕组
1'
端部
一匝线圈电动势:EC1 E1' E1'' E1'00 E1'
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