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1、电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,主要内容：交流绕组构成；电势；磁势。 交流电机分： 同步：主要作为发电机，也可作为电动机和补偿机 异步：主要作为电动机，有时也作发电机区别：两类交流电机在励磁方式和运行特性有很大差别 相同点：电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理基本相同,第四章 交流电机绕组的基本理论,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,4.1 交流绕组的基本要求,一、基本要求： 电气要求： 绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波-谐波分量少。 三相绕组的基波电动势对称 一定导体数下，产生尽可能大的基波电动势 绕阻铜耗小，用铜量少。 绝缘可靠，机械强度高，散热条件要好，制造方便。
2、,例：Z=36，2p=4,槽,槽内放置绕组,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,二、设计原则,1、正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势 2、用槽电势星形图分布保证三相绕组的感应电动势对称 3、采用60相带可获得尽可能大的基波电动势,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,1、正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势,保证励磁磁动势在气隙中产生的磁场在空间按正弦规律分布，则它在交流绕组中感应的电动势就随时间按正弦规律变化,某根导体对准磁极轴线,f=pn/60见下页,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,电动势的频率 f=pn/60,当转子为一对极时，转子旋转一周，绕组中的感应电动势正好交变一次
3、(一周期)； 设转子每分钟转数为n(r/min)，则转子每秒旋转n/60(转/秒) f=n/60,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,当电机有p对极时，转子旋转一周时，感应电动势交变p次(即p个周期)； 转子每秒钟旋转n/60(转/秒) ，感应电动势每秒交变pn/60次，即电动势的频率为, 我国国标工业交流电动势的频率为50Hz，因此电机的极数和转速成反比关系。,f=pn/60,磁极切割导体角速度,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,电角度：,转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360。 从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对极为360电角度。,2、用槽电动势星形图分相以
4、保证三相感应电动势对称,2p2,一周360(2)-机械角度空间角度 一对极一周360-电角度 空间角度,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,机械角度360,电角度=p360=720,电角度=p机械角度,2p4,两对N,S极构成2个感应电势周期,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表示，这些相量构成一个辐射星形图，称槽电势星形图。,槽距角：一个槽所占的机械角度称为槽距角，用表示 槽距电角：一个槽所占的电角度称为槽距电角，用1表示,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,例：Z=36，2p=4, 绘制槽电势星形图。,解： 槽距角=360/Z=
5、10 槽距电角1=p360/Z=20 将星形图圆周分为三等份，每等份120（称120相带），将每个相带内的所有导体电动势相量正向串联起来（蓝色为A相；黑色为B相，红色为C相），得到相电动势。,相带：是指一相绕组在一个磁极下连续所占的电角度。,一般地，如电机有p对极，则有p个重叠的槽电势星形。,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,3、 采用60相带可获得较大的基波电势,分相方法：将星形图圆周分为六等份，每等份60（称60相带）。A、B、C三相带中心线依此互差120 ，X相带中心线与A相带中心线互差180 ，将X相带与A相带电动势反向串联起来得A相电动势。同理得到B、C相电动势。各相电动势大于
6、120相带时的值。,A和X相带内的全部导体属于A相，B和Y相带的全部导体为B相,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,4.2 三相单层绕组, 与绕组有关的几个概念,线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。,叠绕组线圈,波绕组线圈,结构上区别：线圈的两个出线是靠拢还是远离线圈的对称轴线,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,与线圈相关的概念：,有效边；端部； 线圈节距：一个线圈两个有效边之间所跨的槽数，用y表示。,y4 (15),电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,极距：相邻极所距距离；沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围（槽数） 用槽数表示：=Z/2p
7、用长度表示：=D/2p,例：Z=36，2p=4,=36/4=9,例：Z=36，2p=2,=36/2=18,y=时，线圈称为整距线圈； y时，线圈称为长距线圈；,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,每极每相槽数：,例：Z=36，2p=4,相带的宽度恰好对应每极每相槽数q,每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,极相组将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。线圈组数 = 线圈个数/ q,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,例：Z=24，2p=4,=Z/2p,电机学 第四
8、章 交流电机绕组的基本理论,单层绕组和双层绕组: 单层绕组一个槽中只放一个元件边 双层绕组一个槽中放两个元件边。,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,绘制槽电动势星形图 分相，构成线圈。,600相带,例：已知一交流电机槽数Z36，极数2p4，并联支路数a1，绘制三相单层绕组展开图。,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,确定并联支路数 单层绕组：每相最大并联支路数等于极对数 amax=p 画出三相绕组展开图 (a=1),头尾相连,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,二极交流电机，其线圈节距y，故其端接线几乎跨过半个定子内圆，其嵌线及端部整形困难，为减少嵌线难度，可以将线圈制成大小不同、同心套置在一起的绕组，称为同心式绕组，连接绕组仍应保持电动势相加的原则。,电机学 第四章 交流电机绕组的基本理论,说明,单层绕组虽然因线圈形状或端接连接方式不同，而分成许多不同形式，本质上各类型单层绕组均为整距绕组，即短距系数Kp1(Kp意义将在后续章节中介绍)。因为虽然线圈实际跨距可能大于或小于极距，但相电动势大小仍为各相带全部有效边导体电动势之矢量和，并不减小。 与双层绕组比较，单层绕组线圈数少(节省线圈制造工时)，槽内不需层间绝缘，因而槽面积利用率高。但其磁动势、电动势波形较差，目前只用在10kw以下的小型异步电机中。,
