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1、电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案交流绕组课件1第1页，此课件共45页哦本章内容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4.2三相双层绕组三相双层绕组4.3三相单层绕组三相单层绕组4.4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（重点重点）4.6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（难点难点）4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势（通有对称三相电流时三相绕组的磁动势（重点重点）第2页，此课件共45页哦本节内容1.交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则2.交流绕组的分类交流绕组的分类3.三相交流绕组模型三相交流绕组模型4.三相交
2、流绕组的线圈三相交流绕组的线圈5.三相交流绕组构成三相交流绕组构成6.三相交流绕组的术语三相交流绕组的术语7.三相双层叠绕组三相双层叠绕组基基本本概概念念第3页，此课件共45页哦交流绕组的构成原则1.电动势和磁动势的波形要尽量接近电动势和磁动势的波形要尽量接近正弦波正弦波，谐波含，谐波含量要尽量小。量要尽量小。2.三相绕组的电动势、磁动势要三相绕组的电动势、磁动势要对称对称，电阻、电抗要，电阻、电抗要平衡。平衡。3.绕组绕组利用率利用率要高。在绕组用铜量一定时，要获得较要高。在绕组用铜量一定时，要获得较大的基波电动势和磁动势；在电动势、磁动势要求大的基波电动势和磁动势；在电动势、磁动势要求一定
3、时，用铜量要节省，铜耗要小。一定时，用铜量要节省，铜耗要小。4.绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造方便。绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造方便。第4页，此课件共45页哦交流绕组的分类l按绕法分类按绕法分类l叠绕组叠绕组、波绕组、波绕组l按槽内层数分类按槽内层数分类l单层绕组、单层绕组、双层绕组双层绕组l按相数分类按相数分类l单相绕组、单相绕组、三相绕组三相绕组、多相绕组、多相绕组l按每极每相槽数分类按每极每相槽数分类l整数槽绕组整数槽绕组、分数槽绕组、分数槽绕组第5页，此课件共45页哦三相交流绕组的线圈节距节距y1=：整距线圈：整距线圈节距节距y1：长距线圈：长距线圈叠绕组线圈叠绕组线
4、圈波绕组线圈波绕组线圈y1y1第6页，此课件共45页哦三相交流绕组构成1个线圈个线圈(Nc匝匝)1个线圈组个线圈组(q个线圈个线圈)1相绕组相绕组(2p个线圈组个线圈组)单匝线圈单匝线圈(2根导体根导体)1根导体根导体AXNc=4q=32p=21相绕组总匝数相绕组总匝数2pqNc极相组极相组第7页，此课件共45页哦三相交流绕组的术语l相数：相数：m=3l槽数：槽数：Q=36l极数：极数：2p=4l极距：极距：=Q/2p=9（槽）（槽）l每极每相槽数：每极每相槽数：q=Q/2mp=/m=3（槽）（槽）l机械角度：实际几何角度机械角度：实际几何角度l电角度：电角度：电角度电角度=p机械角度机械角度
5、l槽距机械角度：槽距机械角度：0=360/Q=10l槽距电角度：槽距电角度：=p360/Q=20第8页，此课件共45页哦4.4 正弦磁场下交流绕组的感应电动势l正弦分布的气隙磁场正弦分布的气隙磁场l一根导体的感应电动势一根导体的感应电动势l单匝整距线圈的感应电动势单匝整距线圈的感应电动势l一个整距线圈的感应电动势（一个整距线圈的感应电动势（NcNc匝）匝）l一个短距线圈的感应电动势（一个短距线圈的感应电动势（y y11）l一个短距线圈组的感应电动势（一个短距线圈组的感应电动势（q q个线圈）个线圈）l一相绕组的感应电动势（一相绕组的感应电动势（2 2p p个线圈组）个线圈组）l三相绕组的感应电
6、动势三相绕组的感应电动势第9页，此课件共45页哦Ot360180e1一根导体的感应电动势转子旋转的角频率转子旋转的角频率第10页，此课件共45页哦Ot360180e1同步转速极对数极对数123同步转速同步转速300015001000第11页，此课件共45页哦Ot360180e1一根导体电动势的有效值bO2B1Bav第12页，此课件共45页哦E”1整距线圈的感应电动势y1=E”1E1E1-E”1Ec1NS一个整距线圈如果有一个整距线圈如果有Nc匝：匝：导体电动势正方向规定导体电动势正方向规定第13页，此课件共45页哦E”1短距线圈的感应电动势y1E”1E1E1NS一个一个短距短距线圈如果有线圈如
7、果有Nc匝：匝：-E”1Ec1线圈短距时的电动势比整距时应打的折扣线圈短距时的电动势比整距时应打的折扣第14页，此课件共45页哦线圈组的感应电动势集中线圈集中线圈q个线圈个线圈分布线圈分布线圈q个线圈个线圈第15页，此课件共45页哦线圈组的感应电动势线圈分布时的电动势比集中绕组应打的折扣线圈分布时的电动势比集中绕组应打的折扣考虑绕组短距、分布排列后电动势需考虑绕组短距、分布排列后电动势需要打的折扣要打的折扣第16页，此课件共45页哦一相绕组的感应电动势一个线圈组有一个线圈组有qNC匝：匝：一相绕组每支路有一相绕组每支路有N匝：匝：l双层绕组：双层绕组：N=2pqNC/al单层绕组：单层绕组：N
8、=pqNC/a第17页，此课件共45页哦三相绕组的感应电动势三角形联结：三角形联结：星形联结：星形联结：第18页，此课件共45页哦与变压器的对比变压器相电动势：变压器相电动势：交流电机相电动势：交流电机相电动势：符号符号含义含义符号符号含义含义变压器变压器N1一相绕组的一相绕组的实际实际匝数匝数m主磁通主磁通幅值幅值交流电机交流电机Nkw1一相绕组的一相绕组的等效等效匝数匝数1每极每极磁通量磁通量第19页，此课件共45页哦4.6 通有正弦电流时单相绕组的磁动势l前期知识回顾前期知识回顾l本节分析的前提条件本节分析的前提条件l一个整距线圈的磁动势（一个整距线圈的磁动势（NcNc匝）匝）l一个整距
9、线圈组的磁动势（一个整距线圈组的磁动势（q q个线圈）个线圈）l一个短距线圈组的磁动势（一个短距线圈组的磁动势（y y11）l单相绕组的磁动势（单相绕组的磁动势（2 2p p个线圈组）个线圈组）第20页，此课件共45页哦1.线圈中流过余弦电流线圈中流过余弦电流本节分析的前提条件2.定、转子铁心的磁导率定、转子铁心的磁导率Fe=3.定、转子之间的气隙均匀定、转子之间的气隙均匀4.槽内电流集中于槽中心线处槽内电流集中于槽中心线处第21页，此课件共45页哦整距线圈的磁场第22页，此课件共45页哦整距线圈的磁动势sfcOAXANS第23页，此课件共45页哦整距线圈磁动势的性质结论：结论：1.波形波形：
10、整距线圈产生的磁动势是一个矩形波（方波）；：整距线圈产生的磁动势是一个矩形波（方波）；2.位置位置：矩形波磁动势的轴线位置固定不动；：矩形波磁动势的轴线位置固定不动；3.大小大小：矩形波磁动势的幅值大小随时间按正弦规律脉：矩形波磁动势的幅值大小随时间按正弦规律脉振。振。第24页，此课件共45页哦矩形波磁动势的分解sfcOAXAfc1fc3fc5第25页，此课件共45页哦矩形波磁动势的分解结论：结论：1.分解分解：矩形波磁动势可以分解成基波和一系：矩形波磁动势可以分解成基波和一系列的奇数次谐波；列的奇数次谐波；2.位置位置：各次谐波磁动势的轴线位置都固定不动；：各次谐波磁动势的轴线位置都固定不动
11、；3.大小大小：各次谐波磁动势的幅值大小随时间按同：各次谐波磁动势的幅值大小随时间按同一频率脉振。一频率脉振。第26页，此课件共45页哦+fc(1)整距线圈组的磁动势+fc1(1)fq1+fc(2)+fc(3)fq+fc1(2)+fc1(3)fq=fc(1)+fc(2)+fc(3)fq1=fc1(1)+fc1(2)+fc1(3)阶梯波阶梯波正弦波正弦波第27页，此课件共45页哦整距线圈组的磁动势+fc1(1)fq1+fc1(2)+fc1(3)fq1=fc1(1)+fc1(2)+fc1(3)分布因数分布因数第28页，此课件共45页哦单层整距线圈组的磁动势第29页，此课件共45页哦双层整距线圈组的
12、磁动势既适用于单层绕组既适用于单层绕组也适用于双层绕组也适用于双层绕组仅仅是仅仅是N的计算不同的计算不同第30页，此课件共45页哦短距线圈组的磁动势整距：整距：短距：短距：节距因数节距因数第31页，此课件共45页哦单相绕组的磁动势其中：其中：第32页，此课件共45页哦sOf1l既是时间的函数，又是空间的函数；既是时间的函数，又是空间的函数；l在空间上，按余弦规律分布；在空间上，按余弦规律分布；l在时间上，按余弦规律变化；在时间上，按余弦规律变化；l轴线位置固定不动；轴线位置固定不动；l幅值大小随时间按正弦规律脉振；幅值大小随时间按正弦规律脉振；l脉振的频率就是电流的频率。脉振的频率就是电流的频
13、率。单相绕组的基波磁动势驻波驻波第33页，此课件共45页哦单相绕组的合成磁动势l性质性质：脉振（时间与空间的函数）：脉振（时间与空间的函数）l频率频率：电流的频率：电流的频率l位置位置：固定不动：固定不动l波形波形：阶梯波：阶梯波l一致一致：谐波磁动势的绕组因数与谐波电动势的绕组因数：谐波磁动势的绕组因数与谐波电动势的绕组因数相同，反映了电动势计算和磁动势计算的相似性，时间相同，反映了电动势计算和磁动势计算的相似性，时间波与空间波的统一性。波与空间波的统一性。第34页，此课件共45页哦4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势l三相对称电流三相对称电流l三相对称绕组三相对称绕组l三相基波合成磁动
14、势三相基波合成磁动势l三相谐波合成磁动势三相谐波合成磁动势重点重点第35页，此课件共45页哦三相对称电流tiOiAiBiCi iA Ai iB Bi iC C大小相等，大小相等，相位互差相位互差120第36页，此课件共45页哦三相对称绕组A相轴相轴三相轴线互差三相轴线互差120三相绕组有效匝数相等三相绕组有效匝数相等三相绕组的实际匝数相等：三相绕组的实际匝数相等：NA=NB=NC三相绕组的绕组因数相等：三相绕组的绕组因数相等：kwA=kwB=kwCB相轴相轴C相轴相轴+AX+BY+CZs第37页，此课件共45页哦三相对称绕组的合成磁场第38页，此课件共45页哦三相对称绕组基波合成磁动势第39页
15、，此课件共45页哦sOf1三相对称绕组基波合成磁动势行波行波第40页，此课件共45页哦基波合成磁动势的转速sOf1ns第41页，此课件共45页哦B轴轴A轴轴C轴轴基波合成磁动势的转向sOf1第42页，此课件共45页哦abcabc基波合成磁动势的转向ABCABCnsF1nsF1反向行波反向行波正向行波正向行波第43页，此课件共45页哦三相对称绕组基波合成磁动势l性质性质：在三相对称绕组中，通入三相对称电流，将产生一个基波圆形旋转磁动：在三相对称绕组中，通入三相对称电流，将产生一个基波圆形旋转磁动势；势；l幅值幅值：其幅值的大小恒定，不随时间变化；：其幅值的大小恒定，不随时间变化；l转速转速：其轴
16、线位置以同步速度旋转；：其轴线位置以同步速度旋转；l方向方向：其轴线位置从电流超前相的绕组轴线转向电流滞后相的绕组轴：其轴线位置从电流超前相的绕组轴线转向电流滞后相的绕组轴线；线；l位置位置：当某相绕组的电流达到最大时，基波圆形旋转磁动势的轴线位：当某相绕组的电流达到最大时，基波圆形旋转磁动势的轴线位置就与该相绕组的轴线位置重合。置就与该相绕组的轴线位置重合。第44页，此课件共45页哦脉振磁动势与旋转磁动势关系一个脉振磁动势可以分解为两个转速相同、转向相一个脉振磁动势可以分解为两个转速相同、转向相反的圆形旋转磁动势，它们的幅值均等于脉振磁动反的圆形旋转磁动势，它们的幅值均等于脉振磁动势最大幅值的一半。势最大幅值的一半。正向旋转正向旋转反向旋转反向旋转脉振脉振第45页，此课件共45页哦