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1、1第六章第六章 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同步电机（同步发电机、同步电动机）同步电机（同步发电机、同步电动机）交流电机交流电机异步电机（异步发电机、异步电动机异步电机（异步发电机、异步电动机-感应电动机）感应电动机）同步电机与异步电机的定子绕组结构相同，转子结构不同。同步电机与异步电机的定子绕组结构相同，转子结构不同。本章介绍交流电机的共同点：电动势、磁通势、电枢绕组本章介绍交流电机的共同点：电动势、磁通势、电枢绕组6.1 交流电机电枢绕组的电动势交流电机电枢绕组的电动势以交流同步发电机为例，所得结论都能应用于异步电机。以交流同步发电机为例，所得结论都能应
2、用于异步电机。6.1.1 导体电动势导体电动势同步发电机模型同步发电机模型定子（固定不动）定子（固定不动） ，安放电枢绕组，图中导体，安放电枢绕组，图中导体A转子（可以旋转）转子（可以旋转） ，安放主磁极，安放主磁极，N 极与极与 S 极极2原动机拖动主磁极以转速原动机拖动主磁极以转速 n 相对于定子逆时针方向旋转，相当于导相对于定子逆时针方向旋转，相当于导体体 A 相对于主磁极顺时针方向旋转，根据电磁感应定律导体相对于主磁极顺时针方向旋转，根据电磁感应定律导体 A 中会中会感应电势。感应电势。将电机展开得到气隙磁通密度沿转子磁极表面的分布将电机展开得到气隙磁通密度沿转子磁极表面的分布气隙磁通
3、密度波形取决于转子磁极形状，气隙磁通密度波形取决于转子磁极形状，在同步发电机中尽量使得气隙磁通密度波在同步发电机中尽量使得气隙磁通密度波形为正弦形，磁极采用不均匀气隙。形为正弦形，磁极采用不均匀气隙。, 气隙磁密幅值（最大值）气隙磁密幅值（最大值） sinmxBB mB距离坐标原点距离坐标原点 x 处的电角度，一对极距离为处的电角度，一对极距离为 360o or 2 = t, tEtEtlvBlvBemmx sin2sinsin 感应电动势幅值感应电动势幅值, E感应电动势有效值感应电动势有效值lvBEmm 常用物理量的计算常用物理量的计算1.机械角度机械角度 与电角度与电角度 的关系的关系机
4、械角度机械角度 是空间实际角度，是空间实际角度， 电机转一圈，电机转一圈， =360o；电角度电角度 =p ； 2 极电机极电机 p=1 电机转一圈电机转一圈 = =360o4 极电机极电机 p=2 电机转一圈电机转一圈 =2 =720o2.电动势频率电动势频率 f（每秒基波电动势变化的周波数）（每秒基波电动势变化的周波数）Hz （周（周/秒）秒）60npf 33.电角速度电角速度 与机械角速度与机械角速度 的关系的关系（每秒钟转过的孤度或电角度）（每秒钟转过的孤度或电角度） )/s( 60360 or rad/s 602onpnpp 4.电动势频率电动势频率 f 与电角速度与电角速度 的关系
5、的关系 =2 f rad/s 也是导体也是导体 A 感应基波电动势变化的角频率。感应基波电动势变化的角频率。5.基波电动势幅值基波电动势幅值 Em, , , lvBEmm 60260npnDvi pDi 2 , lBlBSBmavPav2 lSBPm 22, fpnnpllEm 60602 2 fEEm22. 226.1.2 整距线匝电动势整距线匝电动势eA 与与 eX 空间位置相距一个极距，一个在空间位置相距一个极距，一个在 N 极下，另一个在极下，另一个在 S 极下，大小相等。极下，大小相等。整距线匝基波电动势为：整距线匝基波电动势为：XATeee XATEEE fEEAT44. 4246
6、.13 整距线圈电动势整距线圈电动势Ny匝串联组成一个线圈，整距线圈基波电动势为：匝串联组成一个线圈，整距线圈基波电动势为： yyfN.E4446.14 短距线圈电动势短距线圈电动势设线圈节距设线圈节距 , yyy 1 1yy 短距短距:，整距，整距: 10 y1 y pyyAXo AXAykNf.)ysin(Nf.)ysin(EyEEEEE4442444220 基波短距系数，整距基波短距系数，整距 ky=1)ysin(kp2 6.1.5 整距分布线圈组的电动势整距分布线圈组的电动势相邻线圈的槽距角（电角度）相邻线圈的槽距角（电角度）Zp360 5 321yyyqEEEE整距集中绕组的电动势整
7、距集中绕组的电动势 13yE整距分布线圈组的电动势整距分布线圈组的电动势 13yqEE, , 2sin21 REy23sin2 REqdyq k sinsinsinRsinREE 232322323231 kq为基波分布系数为基波分布系数若有若有 q 个线圈分布，基波分布系数为个线圈分布，基波分布系数为 , 22 sinqqsin kd , 称为每极每相槽数称为每极每相槽数dyqkEqE mpZq2 分布线圈组的基波电动势为分布线圈组的基波电动势为: dyqkqNf.E444分布短距线圈组的基波电动势为分布短距线圈组的基波电动势为: dpydpyqkqNf.kkqNf.E444444称为绕组基
8、波系数称为绕组基波系数pddpkkk 举例：举例：p=2,Z=36 每线圈基波电动势每线圈基波电动势 E=15Vy, 求求 kd, Eq解：解：, 323236 2 mpZqo Zp20363602360 6分布线圈组的基波系数分布线圈组的基波系数 96701033022.sinsinsinqqsin kood 分布线圈组的基波电动势分布线圈组的基波电动势 V.EkqEydq5431596703 相绕组的感应电动势相绕组的感应电动势N 为每相绕组的串联匝数为每相绕组的串联匝数 dpkNf.E444对于单层绕组对于单层绕组 , 对于双层绕组对于双层绕组 , apqNNy apqNNy2 a 为绕
9、组并联支路数为绕组并联支路数6.2 交流电机电枢绕组交流电机电枢绕组6.2.1 三相单层绕组三相单层绕组1. 三相单层集中整距绕组三相单层集中整距绕组领先领先时间电角度时间电角度 AE BEo120领先领先时间电角度时间电角度 BE CEo1202. 三相单层分布绕组三相单层分布绕组7例：例：Z=24,p=2, 连成三相单层分布绕组连成三相单层分布绕组(1)相邻两槽之间的槽距角相邻两槽之间的槽距角 （电角度）（电角度）o Zp30243602360 (2)画基波电动势星形相量图画基波电动势星形相量图(3)按按 60o相带分相相带分相每极每相槽数每极每相槽数 223224 2 mpZq(4)画绕
10、组连接图画绕组连接图8(5)确定绕组并联的路数确定绕组并联的路数一路串联（实线）一路串联（实线）: X1接接 A2，A1头，头，X2尾。尾。二路并联（虚线）二路并联（虚线）: A1接接 A2，X1接接 X2结论：结论：1. 单层绕组最多可并联的支路单层绕组最多可并联的支路 pa max2. 一路串联一路串联 E 大大 I 小，二路并联小，二路并联 E 小小 I 大。大。(6)计算相电动势计算相电动势每对极的线圈组基波电动势：每对极的线圈组基波电动势： dydyXAXAkqNf.kEqEE444 2211每相基波电动势：每相基波电动势： ddy dykNf.kaNqpf.apkNqf.E4444
11、441444一相绕组串联的总匝数。一相绕组串联的总匝数。aNqpNy 6.2.2 三相双层绕组三相双层绕组9一个槽内可放二个线圈边，一个为上层，一个为下层。一个槽内可放二个线圈边，一个为上层，一个为下层。三相双层绕组与三相单层绕组的区别：三相双层绕组与三相单层绕组的区别：三相双层绕组三相双层绕组三相单层绕组三相单层绕组 线圈数线圈数定子总槽数定子总槽数 Z定子总槽数的一半定子总槽数的一半 Z/2 最多的并联支路数最多的并联支路数pa2max pa max每相绕组的串联总匝数每相绕组的串联总匝数a/pqNNy2 a/pqNNy 短距、分布短距、分布能任意短距与分布，对改善能任意短距与分布，对改善
12、 电动势与磁通势波形有利。电动势与磁通势波形有利。只能任意分布，不能短距。只能任意分布，不能短距。例例 6-4（Pg182）一台三相异步电动机，定子采用双层短距分布绕组。已知定子）一台三相异步电动机，定子采用双层短距分布绕组。已知定子总槽数总槽数 Z=36，极对数，极对数 P=3，线圈的节距，线圈的节距 y1=5，每个线圈串联的匝数，每个线圈串联的匝数 Ny=20，并联支路数并联支路数 a=1，频率，频率 f=50Hz，基波每极磁通量，基波每极磁通量 =0.00398Wb， 求：求：(1)导体基波电动势；导体基波电动势； （2）线匝基波电动势；（）线匝基波电动势；（3）线圈基波电动势；）线圈基
13、波电动势；(4)极相绕组基波电动势；极相绕组基波电动势；(5)相绕组基波电动势。相绕组基波电动势。解解:（1）导体基波电动势：）导体基波电动势： V442. 000398. 05022. 222. 2 fE（2）线匝基波电动势）线匝基波电动势: 基波短距系数基波短距系数:; 966. 0)265sin()2sin()2sin(1 yykp1063236 2 pZ 短距线匝基波电动势短距线匝基波电动势: V8540003980966050444444.kf.EpT （3）线圈基波电动势）线圈基波电动势: V1700398020966050444444 .Nkf.Eypy（4）极相组基波电动势）极相组基波电动势， ，233236 2 mpZqoooZp30363603360 ；96502302230222. sin)sin(sinq)qsin( kood
