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1、电机学,自动化学院电气工程系 罗 玲 324房间 88431336(O)，13619288502 luoling 2016. 10,主要内容,交流电机绕组的基本理论 异步电机 同步电机,52学时安排,讲课48学时 实验2个，共计4学时 实验1 三相鼠笼异步电动机的工作特性 实验2 三相同步发电机的并联运行,参考书,参考网站,华中科技大学、西安交通大学、华北电力大学等的电机学课程网络资源,课程要求,1.不迟到、不早退、不旷课。,3.按时、独立完成课后作业。,4.认真完成实验。,2.认真听好每节课，积极思考，不懂就问。,课程成绩,1.考勤,3.实验成绩,4.期末考试成绩,2.课堂表现和作业完成情况
2、,第四章 交流电机绕组的基本理论,交流绕组 交流绕组的电动势 交流绕组的磁动势,第1讲 交流绕组,1 交流绕组的基本要求 2 三相单层绕组 3 三相双层绕组,直流电机复习,工作原理 结构 磁场 电动势,直流电机工作原理,磁场 载流导体-电枢绕组,直流电机工作原理,磁场 导体切割磁场，产生感应电动势-电枢绕组,直流电机结构,励磁磁场-由定子上的磁极产生 电枢绕组-转子,直流电机磁场,磁密在气隙空间按矩形波分布 气隙磁密随时间不发生变化,直流电机电动势,导体和线圈（元件）中的感应电动势随时间交变，电枢电动势(正负电刷之间的感应电动势)是直流。,如何得到交流感应电动势？,交流电动势,不经电刷和换向器
3、的机械整流，导体和线圈中的感应电动势随时间交变，是交流电动势。,机械整流作用去掉后的直流发电机能否直接用作交流发电机？,交流电压的基本要求,波形,单相、三相、多相,正弦,相数,4.1交流绕组的基本要求,波形 -接近正弦波,对称性- 三（多）相绕组的基波电动势 必须对称,幅值-在导体数一定时能获得较大的基 波电动势,当交流绕组切割磁场时，在绕组中应产生交流电动势，该电动势,如何得到接近正弦波形的电动势？,波形 -绕组产生的电动势接近正弦波。,e=Blv,e的波形由导体切割的磁场决定。,同步发电机模型,一正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势,t=0,e=Blv,n1,一正弦分布的磁场在导体中感应
4、正弦波电动势,n1,一正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势,其它槽中导体的感应电动势?,n1,一正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势,其它槽中导体的感应电动势,n1,e36,一正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势,1.每槽导体感应电动势随时间均按正弦波规律变化,2.长度一样，每槽导体感应电动势幅值一样,3.每槽导体空间位置不一样，其感应电动势相位不一样,e=Blv,正弦分布的磁场,交流电枢绕组的基本要求,波形 -接近正弦波,对称性- 三（多）相绕组的基波电动势 必须对称,幅值-在导体数一定时能获得较大的基波电动势,当交流电枢绕组切割磁场时，在绕组中应产生交流电动势，该电动势,如何实现三相
5、感应电动势对称？,三相对称：三相感应电动势的幅值相等，相位彼此相差120度。,对称性- 三（多）相绕组的基波电动势 必须对称。,三相对称？,二 用槽电动势星形图分相保证三相感应电动势对称,电角度：在一对磁极范围内，电角度等于360；对于p对磁极，电角度等于p360。,电角度概念,二 用槽电动势星形图分相保证三相感应电动势对称,槽距角：相邻两槽之间的机械角度,=360/Z,1=p360Z =p,槽距电角：相邻两槽之间的电角度（相邻两槽中导体感应电动势的相位差 ）,二 用槽电动势星形图分相保证三相感应电动势对称,各槽导体感应电动势大小相等，在时间相位上彼此相差1电角度。,（1）各槽导体感应电动势大
6、小相等，在时间相位上彼此相差1电角度。 （2）将各槽导体电动势相量画在一起，组成一个星形。,图中1=?,二 用槽电动势星形图分相保证三相感应电动势对称,相带：,一相绕组在空间连续占有的范围,二 用槽电动势星形图分相保证三相感应电动势对称,槽电动势星形图-120相带,（2）将每等分的所有导体电动势相量正向串联起来，得到一相电动势,（1）星形图圆周分为三等分，每等分120,（3）三相绕组的相电动势是对称的,- 120相带,槽电动势星形图- 60相带,星形图圆周分为六等分，每等分60- 60相带,槽电动势星形图-60相带,A、B、C三个相带中心线依次相距120,X、Y、Z三个相带中心线依次相距120
7、,A与X，B与Y， C与Z相带中心线相距180。,槽电动势星形图-60相带,X相带，将导体电动势相量10、11、12、28、29、30也依次正向串联,A相带，将导体电动势相量1、2、3、19、20、21依次正向串联；,再将A相带与X相带的电动势反向串联得到A相电动势相量EA。,120相带与 60相带对比,120相带 一相感应电动势较小,为什么用120相带？,4.2三相交流绕组-基本概念,线圈 交流绕组的基本单元是线圈，相当于直流电机电枢绕组的元件。线圈的两个线圈边放在电机的两个槽里。,4.2三相交流绕组-基本概念,线圈匝数：每个线圈边的导体数，用Nc表示。 Nc=1称为单匝线圈 Nc1称为多匝
8、线圈,4.2三相交流绕组-基本概念,极距：每个磁极在电机定子圆周上所跨的距离，一般以槽数计，用表示。,节距：一个线圈的两边在定子圆周上所跨的距离，一般以槽数计，用y1表示。,y1= 称为整距； y1 称为短距； y1 称为长距。,4.2.1 三相单层绕组,一般的单层绕组都是整距绕组。,每槽只嵌一个线圈边 线圈数等于槽数的一半,4.2.1 三相单层绕组,例4.1 定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1，试绘制三相单层绕组展开图。,4.2.1 三相单层绕组,绘制绕组展开图步骤： 1 画槽电动势星形图 2 分相 3 构成线圈 4 构成线圈组 5 构成相绕组,4.2.1 三相单层绕组：Z=3
9、6、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤1. 绘制槽电动势星形图,4.2.1 三相单层绕组：Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤2. 分相 每极每相槽数q 电机定子每相在每个极下所占有 的槽数，亦称为线圈组、极相组。,q =Z(2pm)， m为相数（三相电机m=3）。,4.2.1 三相单层绕组：Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤2. 分相,本例：q=3。每个线圈组占q1=60电角度，为60相带。,4.2.1 三相单层绕组：Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤3. 构成线圈 节距y1=9 画36根导体 线圈1：1-10 线圈2：2-11 线圈3：3-12,4.2.
10、1 三相单层绕组：Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤4. 构成线圈组,4.2.1 三相单层绕组：Z=36、极数2p=4，并联支路数a=1,步骤5. 构成相绕组,4.2.1 三相单层绕组,4.2.1 三相单层绕组,4.2.2 三相双层绕组,每个槽分上下层，每层放一个线圈边,双层绕组的线圈数等于槽数,每个线圈一个边放在一个槽的上部，另外一个边则放在相隔y1槽的下部,4.2.2 三相双层绕组,例2 定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2，试绘制三相双层绕组展开图。,4.2.2 三相双层绕组,绘制绕组展开图步骤： 1 画线圈电动势星形图 2 分相 3 构成线圈 4 构成线圈组 5
11、 构成相绕组,4.2.2 三相双层绕组,步骤1：画线圈电动势星形图,上层的导体电动势星形图和下层的导体电动势星形图是一样的,4.2.2 三相双层绕组,步骤1：画线圈电动势星形图,一个线圈的节距为y1，该线圈下层边的电动势相量相对其上层边的电动势相量位移了y11电角度。,4.2.2 三相双层绕组,步骤1：画线圈电动势星形图,线圈上层边的电动势相量减去其下层边的电动势相量构成了线圈的电动势星形图,4.2.2 三相双层绕组-步骤1：画线圈电动势星形图,设所有线圈以上层边来编号，并与槽号一致 线圈电动势星形图中，相邻两线圈的电动势相量的相角差仍然是1。 线圈电动势星形图与槽电动势星形图一致。,4.2.
12、2 三相双层绕组步骤1：画线圈电动势星形图,线圈电动势星形图与槽电动势星形图所不同的是每个相量所代表的电动势的值变了。,4.2.2 三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2,步骤1：画线圈电动势星形图,线圈电动势星形图,4.2.2三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2,步骤2：分相,线圈电动势星形图,步骤3：构成线圈,选择线圈节距,为了改善电动势和磁动势波形，一般采用短距线圈。,本例=9槽。选择y1=7槽，这意味着当一个线圈的一个边位于第一槽上部时，它的另一个边就在第8槽下部。,4.2.2三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=
13、2,步骤3. 构成线圈 节距y1=7 画36根实虚线 线圈1：1-8 线圈2：2-9 线圈3：3-10,线圈电动势星形图,4.2.2三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2,步骤4. 构成线圈组,节距y1=7 线圈组1：1-8；2-9；3-10 线圈组2：10-17；11-18；12-19 线圈组3：19-26；20-27；21-28 线圈组4：28-35；29-36；30-1,4.2.2三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2,步骤5. 构成相绕组 并联支路数a=2,4.2.2三相双层绕组：定子槽数Z=36、极数2p=4，并联支路数a=2,单层与双层绕组的对比,交流绕组,单层绕组：一对极下每相只有一个线圈组，p对极p个线圈组，每相最大并联支路数等于极对数,双层绕组：一个极下每相有一个线圈组，p对极2p个线圈组，每相最大并联支路数等于极数2p,本节主要内容,交流绕组的基本要求 三相单层绕组 三相双层绕组,本节重点,概念：电角度、相带、每极每相槽数 单层、双层绕组展开图的画法,预习：4.3 交流绕组的电动势 思考题：4.1-4.4 作业：4.15,
