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1、交流绕组及其电动势和磁动势第1页，共40页，编辑于2022年，星期四 本章主要内容本章主要内容1.交流绕组的连接规律交流绕组的连接规律 2.正弦磁场下交流绕组的感应电动势正弦磁场下交流绕组的感应电动势 3.通有正弦电流时单相绕组的磁动势通有正弦电流时单相绕组的磁动势 4.通有对称三相电流时的磁动势通有对称三相电流时的磁动势 第2页，共40页，编辑于2022年，星期四 4.1 4.1 交流绕组的构成原则和分类交流绕组的构成原则和分类一、构成原则一、构成原则 (1)、合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正 (2)、对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称，弦形、幅值要大；电阻、电抗要平衡；(4)、绝
2、缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造要方便。(3)、绕组的铜耗要小，用铜量要省；第3页，共40页，编辑于2022年，星期四 二、分类二、分类按相数按相数：单相和多相绕组；按槽内层数：按槽内层数：单层和双层；按每极下每相槽数：按每极下每相槽数：整数槽和分数槽；按绕法：按绕法：叠绕组和波绕组。第4页，共40页，编辑于2022年，星期四 的三相交流电机，其定子绕组大多采用（1）可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，（3）端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械（2）所有线圈具有相同的尺寸，便于制造；主要优点：主要优点：特点：特点：绕组的线圈数等于槽数。4.2 4.2 三相双层绕组三相双层绕组双层
3、绕组。（双层绕组和单层绕组的比较、交流绕组的模型）以改善电动势和磁动势的波形；强度。第5页，共40页，编辑于2022年，星期四一、槽电动势星形图和相带划分一、槽电动势星形图和相带划分 体（槽号）是如何分配的。现以一台相数 ，极数 ，槽数 的定子来说明槽内导体的感应电动势和属于各相的导第6页，共40页，编辑于2022年，星期四1 1、概念、概念定子每极每相槽数：定子每极每相槽数：式中，Q 定子槽数；p 极对数；m 相数。相邻两槽间电角度：此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。第7页，共40页，编辑于2022年，星期四2 2、槽电动势的星形图、槽电动势的星形图 如图41表示36槽内导体感应电动势
4、的相量图，亦称为槽电动势星形图。以A相位例，由于 ，故A相共有12个槽 相带：每极下每相所占的区域。A相带：1、2、3线圈组（）与19、20、21（）X相带：10、11、12（）与28、29、30（）将四个线圈组按照一定的规律连接，即可得到A相绕组。第8页，共40页，编辑于2022年，星期四 同理，B相距离A相 电角度处，C相距离A相 电角度处，可按(图41)所划分的相带连成B、C相带绕组：每个相带各占 电角度。各个相带的槽号分布。（表4-1）两相绕组。由此可得到一个三相对称绕组。第9页，共40页，编辑于2022年，星期四二、叠绕组二、叠绕组 叠绕组：叠绕组：绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中，
5、串联时应将极相组A和极相组X反向串联，即首首 为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵消，极相组A的电动势、电流方向与极相组X的电动势（图4-3）后一个线圈紧“叠”在前一个线圈上。（图4-2）电流方向相反。相连把尾端引出，或尾尾相连把首端引出。第10页，共40页，编辑于2022年，星期四优点：短距时端部可以节约部分用铜量优点：短距时端部可以节约部分用铜量缺点：最后几个线圈嵌线困难；极间导线较缺点：最后几个线圈嵌线困难；极间导线较长，极数多时费铜长，极数多时费铜第11页，共40页，编辑于2022年，星期四 4.3 4.3 正弦磁场下交流绕组的感应电动势正弦磁场下交流绕组的感应电动势一、导体的感应电动
6、势1 1、电动势的波形、电动势的波形第12页，共40页，编辑于2022年，星期四2 2、正弦电动势的频率、正弦电动势的频率感应电动势的频率：同步转速：GB？第13页，共40页，编辑于2022年，星期四3 3、导体电动势的有效值、导体电动势的有效值 第14页，共40页，编辑于2022年，星期四 二、整距线圈的电动势二、整距线圈的电动势整距线圈有整距线圈有用相量表示时，用相量表示时，和和方向恰好相反方向恰好相反第15页，共40页，编辑于2022年，星期四匝电势单匝线圈电动势的有效值 线圈有 匝，则线圈电动势为第16页，共40页，编辑于2022年，星期四三、短距线圈的电动势，节距因数三、短距线圈的电
7、动势，节距因数短距线圈的节距 ，用电角度表示时，节距为 单匝线圈的电动势为 据相量图中的几何关系，得单匝线圈电动势的两电动势在时间相位上相差 第17页，共40页，编辑于2022年，星期四 为线圈的基波节距因数，表示线圈短距时感应电动势比整距时应打的折扣，有效值 为短距对基波电动势的大小有一定影响，但可以有效抑制主极磁场的谐波电动势第18页，共40页，编辑于2022年，星期四四、分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数四、分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数第19页，共40页，编辑于2022年，星期四 个线圈的合成电动势 为式中，外接圆的半径。把 代入上式，得（图45）第20页，共40页，编辑于20
8、22年，星期四 式中，个线圈电动势的代数和；绕组的基波分布因数，的意义：由于绕组分布在不同的槽内，使得个分布线圈的合成电动势 小于 个集中线圈的合成电动势 ，由此所引起的折扣 。第21页，共40页，编辑于2022年，星期四一个极相组的电动势为式中，个线圈的总匝数；绕组的基波绕组因数。的意义：既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，整个绕组的合成电动势所须的总折扣。第22页，共40页，编辑于2022年，星期四五、相电动势和线电动势五、相电动势和线电动势 设一相绕组的总串联匝数为 ，则一相的电动势应 为 第23页，共40页，编辑于2022年，星期四例题三相同步发电机，2p=4，n=1500rpm，定子槽
9、数Q=36,绕组为双层、星形联接，节距y1=0.8T，每相总串联匝数N=20，磁通=1Wb。求（1）f；（2）基波电动势的节距因数和分布因数；（3）基波相电动势和线电动势。第24页，共40页，编辑于2022年，星期四4.4 4.4 通有正弦电流时单相绕组的磁动势通有正弦电流时单相绕组的磁动势1 整距线圈的磁动势整距线圈的磁动势第25页，共40页，编辑于2022年，星期四一个极下的一个极下的磁动势为磁动势为第26页，共40页，编辑于2022年，星期四整距线圈整距线圈磁动势磁动势奇次空间奇次空间谐波谐波基波基波第27页，共40页，编辑于2022年，星期四2 分布绕组的磁动势分布绕组的磁动势单层单层
10、整距分布绕组基波合成整距分布绕组基波合成磁动势为磁动势为双层双层整距分布绕组基波合整距分布绕组基波合成磁动势为成磁动势为第28页，共40页，编辑于2022年，星期四则单相绕组的基波磁动势为式中，单相绕组基波磁动势的幅值，3 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势一极相组的磁动势为第29页，共40页，编辑于2022年，星期四 单相绕组的基波磁动势在空间随角按余弦规律 这种从空间上看轴线为固定不动，从时间上看其瞬时这种从空间上看轴线为固定不动，从时间上看其瞬时值不断随电流的交变而在正负幅值之间脉振的磁动势值不断随电流的交变而在正负幅值之间脉振的磁动势（磁场），称为脉振磁动势（磁场）。（磁场），称为脉振磁
11、动势（磁场）。单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势，其脉振频率取决于电流的频率 。分布，在时间上随按余弦规律脉振。（图46）第30页，共40页，编辑于2022年，星期四 4.5 4.5 通有三相电流时三相绕组的磁动势通有三相电流时三相绕组的磁动势三相绕组基波合成磁动势为式中，三相绕组基波磁动势的幅值。第31页，共40页，编辑于2022年，星期四 性质：性质：是一个沿着气隙圆周连续推移的旋转磁动势波。a)转速：即 。b)幅值位置：当某相电流达到交流的最大值时，基波c)方向：取决于交流电流的相序。的轴线重合。合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组第32页，共40页，编辑于2022年，星期四第33页，共4
12、0页，编辑于2022年，星期四第34页，共40页，编辑于2022年，星期四图图4 41 1 三相双层绕组的槽电动势星形图三相双层绕组的槽电动势星形图第35页，共40页，编辑于2022年，星期四相带相带槽号槽号极极 对对ABCXYZ1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,1819,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36第一对极下第一对极下（1槽槽18槽）槽）第二对极下第二对极下（19槽槽36槽）槽）表4-1 各个相带的槽号分布 第36页，共40页，编辑于2022年，星期四1357911 1315 17 19212325 27293133351231011121920212829 30图4-2 三相双层叠绕组的A绕组的展开图第37页，共40页，编辑于2022年，星期四-1-2-3-10-11-12-19-20-21-28-29-30-图：图：A相绕组线圈的连接图（一条并联支路）相绕组线圈的连接图（一条并联支路）123192021101112282930图4-3 A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）第38页，共40页，编辑于2022年，星期四图4-5 极相组的合成电动势第39页，共40页，编辑于2022年，星期四图4-6 不同瞬间时单相绕组的基波脉振磁动势第40页，共40页，编辑于2022年，星期四