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1、电机交流电机绕组及其感应电动势本讲稿第一页，共七十三页第一节 旋转电机的基本作用原理交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。两大类：两大类：同步电机同步电机速度速度等于等于同步速同步速(n=n1)异步电机异步电机速度速度不等于不等于同步速同步速(nn1)同步速同步速旋转磁场的转速旋转磁场的转速(n1)本讲稿第二页，共七十三页一、三相同步电机（磁极对数一、三相同步电机（磁极对数p=1）定子、转子、定子、转子、空气隙空气隙定子上嵌放有对称的三相绕组a-x、b-y、c-z对称是指各相绕组的匝数相等，对称是指各相绕组的匝数相等，空间位置彼此相距空间位置彼此相距1
2、20120转子绕组通以直流电流形成转子绕组通以直流电流形成分布磁场，匝链定子上的各分布磁场，匝链定子上的各相绕组。相绕组。本讲稿第三页，共七十三页设磁场在气隙中按正弦分布设磁场在气隙中按正弦分布设转子以恒定速度旋转设转子以恒定速度旋转设转子以恒定速度旋转设转子以恒定速度旋转定子绕组中所匝链的磁通按正弦定子绕组中所匝链的磁通按正弦定子绕组中所匝链的磁通按正弦定子绕组中所匝链的磁通按正弦规律变化，其感应电势按正弦规规律变化，其感应电势按正弦规规律变化，其感应电势按正弦规规律变化，其感应电势按正弦规律变化。律变化。律变化。律变化。由于各相匝数相等，从而各相由于各相匝数相等，从而各相由于各相匝数相等，
3、从而各相由于各相匝数相等，从而各相电势的大小相等，由于各相绕电势的大小相等，由于各相绕电势的大小相等，由于各相绕电势的大小相等，由于各相绕组空间分布彼此相距组空间分布彼此相距组空间分布彼此相距组空间分布彼此相距120120，从，从，从，从而三相电势时间相位差而三相电势时间相位差而三相电势时间相位差而三相电势时间相位差120120满足了三相电势对称要求。满足了三相电势对称要求。满足了三相电势对称要求。满足了三相电势对称要求。电势频率的决定：电势频率的决定：电势频率的决定：电势频率的决定：f=pn/60(HZ)f=pn/60(HZ)本讲稿第四页，共七十三页三相电势对称三相电势对称本讲稿第五页，共七
4、十三页例：例：p=2每相两个线圈，每相两个线圈，每相两个线圈，每相两个线圈，a a1 1-x-x1 1、a a2 2-x-x2 2属于属于属于属于a a相，相，相，相，b b1 1-y-y1 1、b b2 2-y-y2 2属于属于属于属于b b相，相，相，相，c c1 1-z z1 1、c c2 2-z-z2 2属于属于属于属于c c相。相。相。相。各相的两个线圈的分布：各相的两个线圈的分布：各相的两个线圈的分布：各相的两个线圈的分布：空间上空间上空间上空间上相距一对磁极相距一对磁极相距一对磁极相距一对磁极 电势看电势看电势看电势看两个线圈交链的磁两个线圈交链的磁两个线圈交链的磁两个线圈交链的
5、磁通变化规律完全相同，因而感通变化规律完全相同，因而感通变化规律完全相同，因而感通变化规律完全相同，因而感应电势完全相同应电势完全相同应电势完全相同应电势完全相同（幅值一致，（幅值一致，（幅值一致，（幅值一致，时间上同相位）。时间上同相位）。时间上同相位）。时间上同相位）。本讲稿第六页，共七十三页本讲稿第七页，共七十三页二、三相异步电机二、三相异步电机电磁过程电磁过程（图例）（图例）异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；定子三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；定子三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生
6、旋转磁场；转子绕组的导体处于旋转磁场中；转子绕组的导体处于旋转磁场中；(它是一闭合的交流绕组）它是一闭合的交流绕组）转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。电能电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。电能-机械能机械能根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机根据以上电磁
7、感应原理，异步电动机也叫感应电动机。本讲稿第八页，共七十三页第二节第二节 交流绕组交流绕组一、一、一、一、交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求绕组：绕组：绕组：绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称。按一定规律排列和连接的线圈的总称。按一定规律排列和连接的线圈的总称。按一定规律排列和连接的线圈的总称。要求磁势和要求磁势和要求磁势和要求磁势和电势的波形为正弦波形电势的波形为正弦波形电势的波形为正弦波形电势的波形为正弦波形；要求磁势和电势三相对称，要求磁势和电势三相对称，要求磁势和电势三相对称，要求磁势和电势三相对称，三相电压对称三相电压对称三相电压对称三相电压
8、对称；电力系统都电力系统都电力系统都电力系统都有统一的标准频率有统一的标准频率有统一的标准频率有统一的标准频率，我国规定工业标准频率为，我国规定工业标准频率为，我国规定工业标准频率为，我国规定工业标准频率为50Hz50Hz。在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。二、常用的三相交流绕组二、常用的三相交流绕组二、常用的三相交流绕组二、常用的三相交流绕组单层（每槽只有一个线圈边）：单层链式、单层同心式、单层单层（每槽只有一个线圈边）：单层链式、单层
9、同心式、单层单层（每槽只有一个线圈边）：单层链式、单层同心式、单层单层（每槽只有一个线圈边）：单层链式、单层同心式、单层交叉式、等元件式。交叉式、等元件式。交叉式、等元件式。交叉式、等元件式。双层（每槽有二个线圈边，分上、下两层放置）双层（每槽有二个线圈边，分上、下两层放置）双层（每槽有二个线圈边，分上、下两层放置）双层（每槽有二个线圈边，分上、下两层放置）：双层叠绕组、双层波：双层叠绕组、双层波：双层叠绕组、双层波：双层叠绕组、双层波绕组。绕组。绕组。绕组。本讲稿第九页，共七十三页第二节第二节 交流绕组（续）交流绕组（续）三、三、三、三、交流绕组的特点交流绕组的特点交流绕组的特点交流绕组的特
10、点三相对称绕组；每相绕组的匝数（线径）相同，互差三相对称绕组；每相绕组的匝数（线径）相同，互差三相对称绕组；每相绕组的匝数（线径）相同，互差三相对称绕组；每相绕组的匝数（线径）相同，互差1201200 0空间电角度，嵌放在铁芯槽内（每相漏阻抗相等）空间电角度，嵌放在铁芯槽内（每相漏阻抗相等）空间电角度，嵌放在铁芯槽内（每相漏阻抗相等）空间电角度，嵌放在铁芯槽内（每相漏阻抗相等）通入电流是三相对称电流：每相电流的最大值（有效值）通入电流是三相对称电流：每相电流的最大值（有效值）通入电流是三相对称电流：每相电流的最大值（有效值）通入电流是三相对称电流：每相电流的最大值（有效值）相等，互差时间电角度
11、（产生的感应电势也为三相对称）。相等，互差时间电角度（产生的感应电势也为三相对称）。相等，互差时间电角度（产生的感应电势也为三相对称）。相等，互差时间电角度（产生的感应电势也为三相对称）。所以，绕组与时间和空间量有关。所以，绕组与时间和空间量有关。所以，绕组与时间和空间量有关。所以，绕组与时间和空间量有关。本讲稿第十页，共七十三页四、交流绕组的构成原则四、交流绕组的构成原则均匀原则：均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等每个极域内所占的槽数应相等。每极槽数用极距每极槽数用极距表示表示每极每相槽数每极每相槽数q
12、对称原则对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开间互相错开1200电角度。电角度。如槽距角为如槽距角为，则相邻两相错开的槽数为，则相邻两相错开的槽数为1200/。电势相加原则：电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。之间的连接也应符合这一原则。如线圈的一个边在如线圈的一个边在N极下，另一个应在极下，另一个应在S极下。极下。本讲稿第十一页，共七十三页元件(线圈)本讲稿第十二页，共七十三页 五、交流绕组的连接规律五、交流绕组的连接规律 1 1、与绕组连
13、接有关的名词术语、与绕组连接有关的名词术语、与绕组连接有关的名词术语、与绕组连接有关的名词术语（1）电角度电角度磁磁磁磁场场场场每每每每转转转转过过过过一一一一对对对对磁磁磁磁极极极极，电电电电势势势势变变变变化化化化一一一一个个个个周周周周期期期期，称称称称为为为为360360电电电电角角角角度度度度。在在在在电电电电机机机机中中中中一一一一对对对对磁磁磁磁极极极极所所所所对对对对应应应应的的的的角角角角度度度度定定定定义义义义为为为为360360360360电电电电角角角角度度度度。（几几几几何何何何上上上上，把把把把一一一一圆圆圆圆周周周周所所所所对对对对应应应应的的的的角角角角度度度度
14、定定定定义义义义为为为为360360机械角度。）机械角度。）机械角度。）机械角度。）磁极对数为磁极对数为磁极对数为磁极对数为p p圆周机械角度为圆周机械角度为圆周机械角度为圆周机械角度为360360电角度为电角度为电角度为电角度为 =p=p机械角度机械角度机械角度机械角度本讲稿第十三页，共七十三页（2）相带相带为了三相绕组对称，为了三相绕组对称，在每个极面下每相绕组应占有在每个极面下每相绕组应占有相等的范围相等的范围相带相带。每个极对应于每个极对应于180电角度，如电机有电角度，如电机有m相，则每个相，则每个相带占有相带占有 电角度。三相电机电角度。三相电机m3，其相带为，其相带为60，按，按
15、60相带排列的绕组称为相带排列的绕组称为60相带绕组。相带绕组。每对极面所占范围均匀分为三等分，每个相带占有每对极面所占范围均匀分为三等分，每个相带占有 120电角度，一般采用电角度，一般采用60相带相带本讲稿第十四页，共七十三页 60相带绕组相带绕组把把每对极每对极所对应的定子槽等分为六个等分。所对应的定子槽等分为六个等分。依次称为依次称为a、c、b、a、c、b相带，各相相带，各相绕组放在各自的相带范围内。绕组放在各自的相带范围内。本讲稿第十五页，共七十三页（3）每极每相槽数每极每相槽数q q每每个个极极面面下下每每相相占占有有的的槽槽数数。已已知知总总槽槽数数Z Z、极对数极对数p p和相
16、数和相数m m，则，则 q q11分布绕组分布绕组分布绕组分布绕组q=1q=1集中绕组集中绕组集中绕组集中绕组整数槽绕组整数槽绕组整数槽绕组整数槽绕组qq为整数为整数为整数为整数 一般为整数槽分布绕组。一般为整数槽分布绕组。一般为整数槽分布绕组。一般为整数槽分布绕组。分数槽绕组分数槽绕组分数槽绕组分数槽绕组qq为分数为分数为分数为分数 本讲稿第十六页，共七十三页（4）槽距角槽距角 相邻两槽之间的相邻两槽之间的电角度（每条槽对应的电角度）每条槽对应的电角度）已知总槽数已知总槽数Z Z、极对数、极对数p pp 360 =Z圆周的电角度本讲稿第十七页，共七十三页（5）极距极距相邻两磁极对应位置两点之
17、间的圆周距离。相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离。几何尺寸几何尺寸每极所对应的定子内圆弧长每极所对应的定子内圆弧长 设设D为定子内圆直径。为定子内圆直径。一般用槽数表示极距：一般用槽数表示极距：表示一个磁极的范围，用槽数来表示。表示一个磁极的范围，用槽数来表示。即基波磁场每极所对应的槽数。即基波磁场每极所对应的槽数。本讲稿第十八页，共七十三页本讲稿第十九页，共七十三页（6 6）节距节距节距节距 y(y(y(y(跨距；槽中线圈两个圈边的宽度跨距；槽中线圈两个圈边的宽度跨距；槽中线圈两个圈边的宽度跨距；槽中线圈两个圈边的宽度)表表表表示示示示元元元元件件件件（线线线线圈圈圈圈）的的的的宽宽宽宽度
18、度度度。元元元元件件件件放放放放在在在在槽槽槽槽内内内内，其其其其宽宽宽宽度度度度可可可可用元件两边所跨越的槽数表示用元件两边所跨越的槽数表示用元件两边所跨越的槽数表示用元件两边所跨越的槽数表示。本讲稿第二十页，共七十三页 2、交流绕组连接的七个步骤：、交流绕组连接的七个步骤：（1 1）求极距；（）求极距；（）求极距；（）求极距；（2 2）取节距；（）取节距；（）取节距；（）取节距；（3 3）算相带）算相带）算相带）算相带q q；（；（；（；（4 4）算槽）算槽）算槽）算槽距角；（距角；（距角；（距角；（5 5）画相带表或电势星形图；（）画相带表或电势星形图；（）画相带表或电势星形图；（）画相
19、带表或电势星形图；（6 6）连线圈和线）连线圈和线）连线圈和线）连线圈和线圈组；（圈组；（圈组；（圈组；（7 7）连单相绕组和三相绕组）连单相绕组和三相绕组）连单相绕组和三相绕组）连单相绕组和三相绕组分析工具：槽导体电势星形图分析工具：槽导体电势星形图分析工具：槽导体电势星形图分析工具：槽导体电势星形图 或相带表。把电枢上各槽内导或相带表。把电枢上各槽内导或相带表。把电枢上各槽内导或相带表。把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形体按正弦规律变化的电势分别用矢量表
20、示，构成一辐射星形图图图图相距相距360度电角度，度电角度，导体电势时间上导体电势时间上同相位同相位本讲稿第二十一页，共七十三页三相单层绕组单层单层每槽中只放置一层元件（线圈）边，每槽中只放置一层元件（线圈）边，元件（线圈）数等于槽数的一半元件（线圈）数等于槽数的一半，无需层，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单。间绝缘，结构和嵌线较简单。单层绕组只适用于单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电以下的小型异步电动机，其极对数通常是动机，其极对数通常是pl,2,3,4单层绕组通常有链式、交叉式和同心式、等单层绕组通常有链式、交叉式和同心式、等元件式等几种不同排列方式。元件式等几种不同排列方式。本讲稿第
21、二十二页，共七十三页单层绕组：构造方法和步骤单层绕组：构造方法和步骤分极分相分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。向。将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。电角度。连线圈和线圈组：连线圈和线圈组：将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）个线圈，为什么？）将一对极域内属于同一相的将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组
22、？）个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则。以上连接应符合电势相加原则。连相绕组：连相绕组：将属于同一相的将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。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。串联与并联，电势相加原则。连三相绕组：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将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组；接法或者接法或者Y接法。接法。本讲稿第二十三页，共七十三页例如：相数例如：相数例如：相数例如：相数mm3 3，极数，极数，极数，极数2p2p4 4，槽，槽，槽，槽数数数数Z Z2424每极每相槽数每极每相槽数每极每相槽
23、数每极每相槽数q q2 2槽距角槽距角槽距角槽距角 =30=30极距极距极距极距 =Z/2p=24/4=6=Z/2p=24/4=6本讲稿第二十四页，共七十三页本讲稿第二十五页，共七十三页说明：说明：属于属于属于属于a a相相相相8 8个槽，即个槽，即个槽，即个槽，即l l、2 2、7 7、8 8、1313、1414、1919、2020根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，每个元件都是整距，每个元件都是整距，每个元件都是整距，每个元件都是整距，y=6y
24、=6槽，即每元件的跨距为槽，即每元件的跨距为槽，即每元件的跨距为槽，即每元件的跨距为6 6个槽，个槽，个槽，个槽，同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。2 2对极，每相对极，每相对极，每相对极，每相2 2个元件组，个元件组，个元件组，个元件组，17281728，1313一一一一1919一一一一14201420。元件组之间可串联或并联形成不同并联支路数元件组之间可串联或并联形成不同并联支路数元件组之间可串联或并联形成不同并联支路数元件组之间可串联或并联形成不同并联支路
25、数单层绕组每相有单层绕组每相有单层绕组每相有单层绕组每相有p p p p个元件组，如串联方式连接，则并个元件组，如串联方式连接，则并个元件组，如串联方式连接，则并个元件组，如串联方式连接，则并联支路联支路联支路联支路a a a a1 1 1 1，相电势，相电势，相电势，相电势E=pEqE=pEqE=pEqE=pEq，相电流，相电流，相电流，相电流I I I IIcIcIcIc。每相功率。每相功率。每相功率。每相功率P P P PEIEIEIEIpEqIcpEqIcpEqIcpEqIc。本讲稿第二十六页，共七十三页*连成三相绕组连成三相绕组本讲稿第二十七页，共七十三页一、链式绕组一、链式绕组链式
26、绕组适用于链式绕组适用于q=2，p1的小型异步的小型异步电机。例如电机。例如m3，p2，Z=24，q2，a=30本讲稿第二十八页，共七十三页链式绕组的每个元件都是短距。从相电链式绕组的每个元件都是短距。从相电势和磁势角度看势和磁势角度看具有整距性质具有整距性质本讲稿第二十九页，共七十三页二、交叉式绕组二、交叉式绕组交叉式绕组适用于交叉式绕组适用于q3的小型异步电机的小型异步电机例如：例如：m3，p=2，q3。定子槽数定子槽数Z=2mpq=232336 槽距角槽距角a=p360/Z=20本讲稿第三十页，共七十三页属于属于a相的元件有相的元件有1、2、3、10、ll、12、19、20、21、28、
27、29、30共共12个元件边个元件边y=8y=7本讲稿第三十一页，共七十三页210210，311311相连，是节距为相连，是节距为相连，是节距为相连，是节距为8 8的（大）线圈的（大）线圈的（大）线圈的（大）线圈12191219相连，节距为相连，节距为相连，节距为相连，节距为7 7的（小）线圈的（小）线圈的（小）线圈的（小）线圈20282028，21292129相连，节距为相连，节距为相连，节距为相连，节距为8 8的大线圈的大线圈的大线圈的大线圈301301相连，节距为相连，节距为相连，节距为相连，节距为7 7的小线圈。的小线圈。的小线圈。的小线圈。依次二大一小交叉布置为交叉式绕组依次二大一小交
28、叉布置为交叉式绕组依次二大一小交叉布置为交叉式绕组依次二大一小交叉布置为交叉式绕组b b相和相和相和相和c c相的连接规律与相的连接规律与相的连接规律与相的连接规律与a a相完全一样，相完全一样，相完全一样，相完全一样，a=20a=20，相间相，相间相，相间相，相间相差差差差6 6个槽。如第个槽。如第个槽。如第个槽。如第2 2槽为槽为槽为槽为a a相首端，则相首端，则相首端，则相首端，则b b相首端是第相首端是第相首端是第相首端是第8 8槽，槽，槽，槽，c c相首端是第相首端是第相首端是第相首端是第1414槽。槽。槽。槽。本讲稿第三十二页，共七十三页本讲稿第三十三页，共七十三页三、同心式绕组三
29、、同心式绕组对于对于pl的小型三相异步电动机和单相异步的小型三相异步电动机和单相异步电动机，每极每相槽数电动机，每极每相槽数q较大，采用同心式绕较大，采用同心式绕组嵌线组嵌线本讲稿第三十四页，共七十三页例如：m3，p=1，q4。则定子槽数则定子槽数Z=2mpq23l424，槽距角，槽距角a15属于属于a相的有相的有8个元件边，把个元件边，把1与与12相连构成一相连构成一个大线圈，个大线圈，2与与11相连构成一个小线圈。这相连构成一个小线圈。这一一大一小组成一个同心式线圈组大一小组成一个同心式线圈组。13与与24相连，相连，14与与23相连组成另一同心式线圈组。然后把相连组成另一同心式线圈组。然
30、后把两个线圈组反向串联，以保证电势相加两个线圈组反向串联，以保证电势相加本讲稿第三十五页，共七十三页属于属于a相的有相的有8个元件边，把个元件边，把1与与12相连构成一个大线圈，相连构成一个大线圈，2与与11相连构成一个小线圈。这相连构成一个小线圈。这一大一小组成一个同心式线圈组一大一小组成一个同心式线圈组。13与与24相连，相连，14与与23相连组成另一同心式线圈组。然后把两个线圈组反相连组成另一同心式线圈组。然后把两个线圈组反向串联，以保证电势相加向串联，以保证电势相加本讲稿第三十六页，共七十三页本讲稿第三十七页，共七十三页在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理在外形上
31、有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。分析相电势分析相电势分析相电势分析相电势：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不同、导体连接先后次序不同，
32、而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，从同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，从同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，从同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，从每相电动势的角度来看，每相电动势的角度来看，每相电动势的角度来看，每相电动势的角度来看，所有绕组都是属于两个相差所有绕组都是属于两个相差所有绕组都是属于两个相差所有绕组都是属于两个相差180180180180电角度相带电角度相带电角度相带电角度相带内的导体组成，内的导体组成，内的导体组成，内的导体组成，三相单层绕组的节距因数三相单层绕组的节距因数三相单层绕组的节距因数
33、三相单层绕组的节距因数KpKpKpKp（短距线圈电势与整距线（短距线圈电势与整距线（短距线圈电势与整距线（短距线圈电势与整距线圈电势之比）均为圈电势之比）均为圈电势之比）均为圈电势之比）均为1 1 1 1，具有整距绕组性质。，具有整距绕组性质。，具有整距绕组性质。，具有整距绕组性质。优点：优点：优点：优点：绕组因数绕组因数绕组因数绕组因数K K K KN N N N中只有分布因数中只有分布因数中只有分布因数中只有分布因数Kd(Kd(Kd(Kd(线圈组合成电势有效值与各线线圈组合成电势有效值与各线线圈组合成电势有效值与各线线圈组合成电势有效值与各线圈电势代数和之比），基波绕组因数较高，圈电势代数
34、和之比），基波绕组因数较高，圈电势代数和之比），基波绕组因数较高，圈电势代数和之比），基波绕组因数较高，无层间绝缘，槽利用率高。无层间绝缘，槽利用率高。无层间绝缘，槽利用率高。无层间绝缘，槽利用率高。缺点：缺点：缺点：缺点：对削弱高次谐波不利对削弱高次谐波不利对削弱高次谐波不利对削弱高次谐波不利，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较大。大。大。大。使用：一般用于使用：一般用于使用：一般用于使用：一般用于10kW10kW10kW10kW以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的以下
35、小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕组。）电机，通常采用双层绕组。）电机，通常采用双层绕组。）电机，通常采用双层绕组。）小结：小结：三相三相单层绕组单层绕组本讲稿第三十八页，共七十三页优点优点优点优点（1 1 1 1）每槽内只有一个线圈边，无层间绝缘，下线方便，槽的利用率高。）每槽内只有一个线圈边，无层间绝缘，下线方便，槽的利用率高。）每槽内只有一个线圈边，无层间绝缘，下线方便，槽的利用率高。）每槽内只有一个线圈边，无层间绝缘，下线方便，槽的利用率高。（2 2 2 2）线圈数为槽数的
36、一半，绕线及嵌线的工时少。）线圈数为槽数的一半，绕线及嵌线的工时少。）线圈数为槽数的一半，绕线及嵌线的工时少。）线圈数为槽数的一半，绕线及嵌线的工时少。缺点（缺点（缺点（缺点（1 1 1 1）不能利用短距来削弱电动势和磁动势中的高次谐波，因单层绕组）不能利用短距来削弱电动势和磁动势中的高次谐波，因单层绕组）不能利用短距来削弱电动势和磁动势中的高次谐波，因单层绕组）不能利用短距来削弱电动势和磁动势中的高次谐波，因单层绕组虽线圈的节距可能是短距，但其线圈组的电动势始终是两个相邻虽线圈的节距可能是短距，但其线圈组的电动势始终是两个相邻虽线圈的节距可能是短距，但其线圈组的电动势始终是两个相邻虽线圈的节
37、距可能是短距，但其线圈组的电动势始终是两个相邻1801801801800 0 0 0相带相带相带相带内线圈边电动势的相量和，实质上与整距分布绕组完全相同，无短距的内线圈边电动势的相量和，实质上与整距分布绕组完全相同，无短距的内线圈边电动势的相量和，实质上与整距分布绕组完全相同，无短距的内线圈边电动势的相量和，实质上与整距分布绕组完全相同，无短距的效果。效果。效果。效果。（2 2 2 2）同一槽内导体均属同一相，故槽漏阻抗较大。）同一槽内导体均属同一相，故槽漏阻抗较大。）同一槽内导体均属同一相，故槽漏阻抗较大。）同一槽内导体均属同一相，故槽漏阻抗较大。单层绕组的最大并联支路数：单层绕组的最大并联
38、支路数：单层绕组的最大并联支路数：单层绕组的最大并联支路数：a a a amaxmaxmaxmax=p=p=p=p 并联支路数是指线圈组是并联还是串联，视所选并联支路数并联支路数是指线圈组是并联还是串联，视所选并联支路数并联支路数是指线圈组是并联还是串联，视所选并联支路数并联支路数是指线圈组是并联还是串联，视所选并联支路数a a a a决定。决定。决定。决定。小结：小结：三相三相单层绕组的优缺点单层绕组的优缺点本讲稿第三十九页，共七十三页三相双层绕组三相双层绕组双层双层每槽中有两个元件边，分为上下两每槽中有两个元件边，分为上下两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底部为层放置。靠近槽口的为上层，靠
39、近槽底部为下层。下层。每个元件每个元件(线圈）均有一个边放在上线圈）均有一个边放在上层，一个边放在另一槽的下层层，一个边放在另一槽的下层，相隔距离取，相隔距离取决于节距。决于节距。元件（线圈数）的总数等于槽数元件（线圈数）的总数等于槽数，每相元件，每相元件数即为槽数的三分之一。数即为槽数的三分之一。绕组展开图中：每槽上层圈边用实线，下层绕组展开图中：每槽上层圈边用实线，下层圈边用虚线，槽号加圈边用虚线，槽号加。本讲稿第四十页，共七十三页构造方法和步骤（举例：构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距整距,m=3)分极分相分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（将总槽数按给定的极数均匀分开
40、（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。电角度。连线圈和线圈组：连线圈和线圈组：根据给定的线圈节距连线圈（上层边与另一槽的下层边构成一个线圈）根据给定的线圈节距连线圈（上层边与另一槽的下层边构成一个线圈）以上层边所在槽号标记线圈编号。以上层边所在槽号标记线圈编号。将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）个线圈，为什么？）将同一极域内属于同一相的将同一极域内属于同一
41、相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则以上连接应符合电势相加原则连相绕组：连相绕组：将属于同一相的将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。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。串联与并联，电势相加原则。按照同样的方法构造其他两相。按照同样的方法构造其他两相。连三相绕组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将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组接法或者接法或者Y接法接法本讲稿第四十一页，共七十三页例例例例1 1 1 1：双层整距绕组：双层整距绕组：双层整距绕组：双层整
42、距绕组设相数设相数设相数设相数m m m m3 3 3 3，极数，极数，极数，极数2p2p2p2p4 4 4 4，槽数，槽数，槽数，槽数Z Z Z Z24242424，则每极每相槽数则每极每相槽数则每极每相槽数则每极每相槽数q q q q2 2 2 2，槽距角，槽距角，槽距角，槽距角a a a a30303030步骤：步骤：步骤：步骤：绘槽电势星形图或相带表。绘槽电势星形图或相带表。绘槽电势星形图或相带表。绘槽电势星形图或相带表。分相分相分相分相使各相电势最大，且三相电势对称使各相电势最大，且三相电势对称使各相电势最大，且三相电势对称使各相电势最大，且三相电势对称绘绕组元件平面展开图绘绕组元件
43、平面展开图绘绕组元件平面展开图绘绕组元件平面展开图 首首首首先先先先画画画画出出出出等等等等距距距距离离离离的的的的2424根根根根平平平平行行行行线线线线段段段段以以以以表表表表示示示示槽槽槽槽号号号号表表表表示示示示各各各各元元元元件件件件的的的的上上上上层层层层边边边边。在在在在实实实实线线线线近近近近旁旁旁旁画画画画出出出出虚虚虚虚线线线线以以以以表表表表示示示示下下下下层层层层元元元元件件件件边边边边。把把把把各各各各槽槽槽槽按按按按顺顺顺顺序序序序编编编编号号号号，取取取取槽槽槽槽号号号号作作作作为为为为上上上上层层层层边边边边的的的的代代代代号号号号，取取取取槽号加注上标槽号加注
44、上标槽号加注上标槽号加注上标 作为下层边代号。作为下层边代号。作为下层边代号。作为下层边代号。本讲稿第四十二页，共七十三页整矩绕组整矩绕组整矩绕组整矩绕组：跨距：跨距y y 6 6，每个元件的上层边与下层边相，每个元件的上层边与下层边相距距6 6个槽。例如第个槽。例如第l l槽的上层边应与第槽的上层边应与第7 7槽的下层边接成一槽的下层边接成一个元件。同理个元件。同理2-82-8，3-93-9，4-104-10，.相连，共计有相连，共计有2424个元个元件。件。a相相8个元件分成个元件分成4个元件组，各元件组的连接规律为个元件组，各元件组的连接规律为l-7-2-8，7-13-8-14，13-1
45、9-14-20，19-1-20-2，分别，分别用用I、表示。表示。本讲稿第四十三页，共七十三页当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，I I、组组组组电势时间上同相，电势时间上同相，电势时间上同相，电势时间上同相，、IVIV组电势与组电势与组电势与组电势与I I、组电势反相。组电势反相。组电势反相。组电势反相。各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不各元件组可以串联、并联、或一
46、半串联后再并联。相绕组可以有不各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不同连接方式，同连接方式，同连接方式，同连接方式，当通以电流形成当通以电流形成当通以电流形成当通以电流形成4 4极磁场极磁场极磁场极磁场。本讲稿第四十四页，共七十三页并联支路数并联支路数a通常大型电机电流较大，为了减少每个线圈的电流，需要取较通常大型电机电流较大，为了减少每个线圈的电流，需要取较通常大型电机电流较大，为了减少每个线圈的电流，需要取较通常大型电机电流较大，为了减少每个线圈的电流，需要取较大的并联支路数，而小型电机的电流较小，一般大的并联支路数，而小型电机的电流较小，一般大的并联支路数，而小型电机
47、的电流较小，一般大的并联支路数，而小型电机的电流较小，一般a=1a=1。其实，。其实，。其实，。其实，从每相绕组的功率从每相绕组的功率从每相绕组的功率从每相绕组的功率P P来看：来看：来看：来看：本讲稿第四十五页，共七十三页2、双层短距绕组、双层短距绕组上例中取上例中取上例中取上例中取y y5 5，每个元件跨，每个元件跨，每个元件跨，每个元件跨5 5个槽，个槽，个槽，个槽，a a相的相的相的相的4 4个线圈组，个线圈组，个线圈组，个线圈组，分别是分别是分别是分别是l-6-2-7l-6-2-7，7-12-8-137-12-8-13，13-18-14-1913-18-14-19，19-24-19-
48、24-20-l20-l本讲稿第四十六页，共七十三页短距时，在某些槽中，其上层圈边与下层圈边可能不属同一相，在这短距时，在某些槽中，其上层圈边与下层圈边可能不属同一相，在这短距时，在某些槽中，其上层圈边与下层圈边可能不属同一相，在这短距时，在某些槽中，其上层圈边与下层圈边可能不属同一相，在这些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。短距时，对于同一相绕组的上、下层圈边之间错开了一个或几个短距时，对于同一相绕组的上、下层圈边之间错开了
49、一个或几个短距时，对于同一相绕组的上、下层圈边之间错开了一个或几个短距时，对于同一相绕组的上、下层圈边之间错开了一个或几个槽距，大小正好是节距所短的距离，可用短距角槽距，大小正好是节距所短的距离，可用短距角槽距，大小正好是节距所短的距离，可用短距角槽距，大小正好是节距所短的距离，可用短距角 表示，表示一个元表示，表示一个元表示，表示一个元表示，表示一个元件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是180180电角度，合成电势电角度，合成电势电角度，合成电势电角度，合成电势时应计及
50、该因素（节距因数时应计及该因素（节距因数时应计及该因素（节距因数时应计及该因素（节距因数kpkp）。）。）。）。本讲稿第四十七页，共七十三页第三节 正弦磁场下绕组的感应电势一、线圈电势一、线圈电势二、线圈组电势二、线圈组电势三、绕组相电势三、绕组相电势1单层绕组单层绕组2双层绕组双层绕组本讲稿第四十八页，共七十三页一、线圈的电势电势决定于磁场的大小与分布以及磁场与元电势决定于磁场的大小与分布以及磁场与元件间的相对运动件间的相对运动 设气隙磁场按正弦规律分布，则每极磁通设气隙磁场按正弦规律分布，则每极磁通 气气隙隙磁磁场场每每转转过过一一对对磁磁极极，线线圈圈中中的的电电势势便便经经历历一一个个