11-三相交流原理(绕组)

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1、1B相从A相后移120C相从B相后移120A相从C相后移120当三相对称绕组接上三相对 称电源，就产生旋转磁场。2四极旋转磁 场示意图式中，ns为同步转 速，单位r/min； p为极对数；f1为交流电源的 频率。3第三节 三相异步电动机的定子绕组一、交流绕组的一些基本知识和基本量1、电角度与机械角度电机圆周在几何上分成360，这个角度称为机械角度。若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S 一对磁极恰好相当于 正弦曲线的一个周期。因此，一对磁极所占有的空间是360电角度 。可见，一个具有 p 对磁极电机，电机圆周按电角度计算就为 p360，而机械角度总是360 。电角度= p机械角度2、线圈组成交

2、流绕组的单元是线圈。线圈是由一匝或多匝串 联而成，它有两个引出线，一个称为首端，另一个称为末端。3、节距 一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距， 用y1表示，一般用槽数计算。节距应该接近极距。整距绕组，短距绕组，长距绕组44、槽距角 相邻槽之间的电角度称为槽距角若Q1为定子槽数，p为极对数，则槽距角5、每极每相槽数q 每一极每相绕组所占槽数，用符号q表示（m相数）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；二、分类按相数 ：单相和多相绕组；按槽内层数：单层和双层；按每极下每相槽数：整数槽

3、和分数槽；按绕法：叠绕组和波绕组。(4)、绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，(3)、绕组的铜耗要小，用铜量要省；制造要方便。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：特点：绕组的线圈数等于槽数。双层绕组以改善电动势和磁动势的波形；强度。8二、叠绕组叠绕组：绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈中 ，串联时应将极相组和极相组反向串联，即首首相为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵 消，极相组的电动势、电流方向与极相组的电动势（图4-3）后一个线圈紧“叠”在前一个线圈上

4、。（图4-2）电流方向相反。连把尾端引出，或尾尾相连把首端引出。1357911 13 15 17 1921 23 25 2729 31 33 35123101112192021282930图4-2 三相双层叠绕组的A绕组的展开图-1-2-3-10-11-12-19-20-21- -28-29-30-图：A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）12二、交流绕组的排列和联接为了便于说明问题，以下假设给定电机极数2p=4，槽数Q1=241、极距的计算， 若2p=4，Q1=24，则 =6132、线圈中的电流方向两极磁动

5、 势图四极磁动 势图3、确定相带 每个极距内属于同相的槽所占有的区域称为“相带”，q=Q1/(2mp)；每个相带为60电电角度。144、画定子槽展开图确定相带和应有 的电流相对方向单层相绕组的 一种联接方法三相绕组排列和联接的一 般方法为:计算极距； 计算每极每相槽数；划 分相带；组成线圈组； 按极性对电流方向的要 求分别构成各相绕组。15三、三相单层绕组单层绕组的每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组的线圈数等 于总槽数的一半。以下用定子槽数为24，两极电机的定子绕组为例，说明单层绕 组构成。 1、计算极距2、计算每极每相槽数3、划分相带相带 槽号AZBXCY第一对极23,24,1,23,4,5

6、,67,8,9,1011,12,13,1415,16,17,1819,20,21,22164、组成线圈组相绕组 的构成同心式 绕组三相单层同心 式绕组展开图17四、三相双层绕组双层绕组的每个槽内都有上下两个线圈边，每个线圈的一个边 放在某一个槽的上层，另一边放在相隔节距y1的另一个槽的下层。 整个绕组的线圈数等于槽数。以下用3相4极36槽的双层叠绕组为例，说明3相双层绕组的排 列和联接。1、计算极距2、选择节距 选择短节距3、计算每极每相槽数并且计算槽距角184、画展开图画出槽内线圈边（上层 边用实线，下层边用虚 线表示），并且编号19相带 槽号AZBXCY第一对极1,2,34,5,67,8,

7、910,11,1213,14,1516,17,18第二对极19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36按每极每相槽数划分相带5、组成线圈组20第四节 三相异步电动机的定子磁动势及磁场一、单相绕组的磁动势 脉振磁动势（一）整距线圈的磁动势整距线圈磁动 势分布曲线整距线圈所建 立的磁场分布21t=0,i=Imt=90,i=0t=180, i=-Im整距线圈所形成的 磁动势在任何瞬时，空 间的分布总是一个矩形 波。这种从空间上看位 置固定，从时间上看大 小在正负最大值之间变 化的磁动势，称为脉振 磁动势。脉振的频率就 是交流电流的频率。22四极整距

8、线圈的磁动势磁场分布磁动势分布把以2 为周期的 矩形磁动势波用 傅氏级数分解应用傅氏级数对矩形波 进行分解。矩形波中含有1 ，3，5，奇次谐波，又对 称于纵轴。23各线圈磁 动势波（二）线圈组的磁动势合成磁动 势的基波基波磁动势 矢量相加整距线圈的线圈组的磁动势线圈组的合成 基波磁动势为为基波磁动势 的分布因数1、整距线圈的线圈组磁动势24例4-2 一台四极三相异步电动机，定子槽数为36，计算其基波和5次、7次谐波磁动势的分布因数。 解 计算每相每极槽数q和值基波分布因数五次谐波分布因数七次谐波分布因数252、短距线圈的线圈组磁动势q=2,=6,y1=5的 双层短距叠绕组短距线圈节距缩短的角度

9、式中称为基波磁动势的节距因数26同理，对于v 次谐波式中称为谐波磁动势的节距因数（三）相绕组的磁动势绕组由集中的改为分布的，基波合成磁动势幅值应该打一个 折扣kq1； 线圈由整距改为短距的基波合成磁动势幅值应该打一 个折扣ky1；因此，由短距线圈组成的分布绕组的基波合成磁动势 幅值等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合成磁动势幅值乘 以系数kw1=kq1ky1，称为基波绕组因数。对于v 次谐波 kwv=kqvkyv27对于单相绕组磁动势，可以归纳以下几点：1）单相绕组的磁动势是一种空间位置上固定、幅值随时间变化的脉振磁动势。2）单相绕组的基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重合。3）单相绕组脉振

10、磁动势中的基波磁动势幅值为 ；而v 次谐波磁动势幅值为： ； 谐波次数越 高，幅值越小。二、三相绕组的磁动势 旋转磁动势 取A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并且以正相序方向作为x 的正方向，同时选择A相电流达到最大值的瞬间为时间的起始点， 则三相的基波磁动势为：28利用三角公式将三相基波磁势相加，得出三相绕组的基波合成磁动势式中（m1为相数）三相绕组合成磁动势是一个大小不变、旋转的行波，可以按以 下方法确定其转速。 对于波幅这一点，其幅值恒为F1，cos(t- x/)=1,即t-x/=0， t=x/， =x/，29三相绕组基波磁势合 成圆形旋转磁动势旋转磁场转速可以得出结论，当某相电流达到

11、最大值，旋转磁动势的幅值就 将转到该相绕组的轴线处。30如果电流是正序的，则磁动势波旋转方向是从A相转 向B相，再转向C相。如果电流是负序的，则磁动势波旋 转方向是从A相转向C相，再转向B相。因此，如果要改 变三相异步电动机磁场的旋转方向，只要改变定子电流的 相序，把定子绕组三个出线端的任意两个（例如B端和C 端）对调即可。从而可得出31从上式可以看出，一个正弦分布的幅值为F1,的脉振磁势波可以分 解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁动势波，其幅值 均为F1/2，转速均为同步转速。三相基波合成磁动势具有以下特性：1）是一个旋转磁动势，转速均为同步转速 ，旋转方向决定 于电流的相序。2）

12、幅值F1不变，为各相脉振磁动势幅值的1.5倍，旋转幅值轨迹是 一个圆。3）三相电流中任意一相电流瞬时值达到最大值时，三相基波合成 磁动势的幅值，恰好在这一组绕组的轴线上。32t=0 ,iA=Imt=120, iB=Imt=240, iC=Imt=360, iA=Im33需要指出, m相对称绕组中通以m相对称电流时，所形 成的m相合成磁动势也是圆形旋转磁动势，其幅值为各相 脉振磁动势幅值的m/2，其转速仍为同步转速。用同样方法可以分析各次谐波磁动势。当v=6K-1, (K=1、2、3、)（即：v=5、11、），谐波合成磁动 势的旋转方向与基波合成磁动势的方向相反； 当v=6K+1,(K=1、2、

13、3、)（即：v=7、13、），谐波合成磁动势 的旋转方向与基波合成磁动势的方向相同；谐波合成磁动势的转速为n0v=n0/v ；当v=6K-3,(K=1、2、3、)（即：v=3、9、），谐波合成磁动势等 于零。34例如，三次谐波表达式为：三、三相异步电动机的定子磁场当对称三相绕组接通对称三相电源后，在气隙内建立一种以同 步转速旋转的磁场。它是异步电动机的主磁场。异步电动机中的谐 波磁场作为漏磁场来处理。35第五节 三相异步电动机定子绕组的电动势一、线圈的感应电动势气隙磁密分布讨论定子绕组内感应电动势时，气隙磁场切割定子绕组可以看 成下图中所示的转子旋转，在定子绕组中所感应产生的电动势。36瞬时值

14、的表达式有效值的表达式1、整距线圈的电动势有效值的表达式2、短距线圈的电动势瞬时值的表达式37二、线圈组的感应电动势一个线圈组电动势的有效值为38三、相绕组的感应电动势相电势对单层绕组而言，每个相绕组有p个线圈组，并联支路数为a，每个 线圈的匝数为Ny，则每个相绕组串联匝数为所以单层绕组相电动势基波的有效值为对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕组串联匝数 为所以双层绕组相电动势基波的有效值为39例4-3一台四极三相异步电动机的定子绕组为双层叠绕 ，定子槽数Q1=36，线圈节距y1=8槽，支路数为a=2，已知 电动机的定子绕组为星形接法，线电压380V，工作时每 相绕组的感应电动势为相电压的87.7%，气隙基波密度为 0.738T，定子内径D=10.4cm，定子铁心长度L=9.5cm，试 求该绕组的每相串联匝数。解 极距 基波磁通量 相电动势 基波分布因数、节距因数和绕组因数分别为 每相串联匝数为40第四章 结 束