繞組展開圖的有關(guān)概念與構(gòu)成原則.ppt

繞組展開圖的有關(guān)概念與構(gòu)成原則,整理：舒?zhèn)シ?目錄,一、繞組的相關(guān)概念,1繞組 繞圈（繞組元件）是構(gòu)成繞組的基本單元。繞組是繞圈按一定規(guī)律排列和連接而成的。繞圈可以分為單匝線圈和多匝線圈。與線圈相關(guān)的概念包括有效邊、端部、線圈節(jié)距等，如圖4-2所示。,一、繞組的相關(guān)概念,2極數(shù)2P 極數(shù)是指定子繞組通電后所產(chǎn)生的磁極數(shù)。電動(dòng)機(jī)的極數(shù)總是成對(duì)出現(xiàn)的，對(duì)于永磁電機(jī)也可根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算磁極數(shù)。 P=60f /n n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，f為電機(jī)換向頻率，P為極對(duì)數(shù)，所得結(jié)果只能取整數(shù)。 3極距 每極所占槽數(shù)或每極下的氣隙長(zhǎng)度稱為極距。 定子總槽數(shù)為Z、電機(jī)極數(shù)為2P的電動(dòng)機(jī)，極距為=z/2P；若用長(zhǎng)度表示極距，則=D/2P ，D為定子鐵芯氣隙直徑（外轉(zhuǎn)子電機(jī)為定子外徑，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)為定子內(nèi)徑），單位是mm。,一、繞組的相關(guān)概念,4電角度、槽距角、相數(shù)、每極每相槽數(shù) 槽距角、相數(shù)、每極每相槽數(shù)如圖4-3所示。 1、電角度=P機(jī)械角度=P360 2、 一個(gè)槽所占的電角度數(shù)稱為槽距角，用表示，即=P360/Z。 3、 相數(shù)用m表示，如m=3。 4、 每個(gè)磁極內(nèi)每相所占的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)，用q表示，q=Z/2Pm。,Z=24，2P=4，電角度=2360=720，=30，m=3，q=24/（223）=2,一、繞組的相關(guān)概念,5節(jié)距Y 一個(gè)線圈的兩條有效邊之間相隔的槽數(shù)稱為節(jié)距或跨距，如圖4-4所示。 在圖4-4所示繞組中，左邊第1個(gè)線圈的一條邊在第1個(gè)槽內(nèi)，另一條邊在第6個(gè)槽內(nèi)，兩邊相隔5個(gè)槽，這個(gè)線圈的節(jié)距為5，即y=5或y=16。 若y=，稱為整距繞組；y時(shí)，稱為長(zhǎng)矩繞組；y時(shí)，稱為短距繞組。電動(dòng)機(jī)的雙層繞組一般采用短節(jié)距繞法，這樣既減小了 高次諧波（特別是3、5次諧波）對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，改善了電動(dòng)機(jī)性能，又節(jié)省了繞組端部的用銅量。(為了降低電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的諧波影響以及節(jié)約銅線考慮，一般采用雙層繞組短距繞法，假設(shè)Z=30，2P=8， =3.75，采用短距繞法節(jié)距取3；假設(shè)Z=12，2P=14，=0.857，此時(shí)節(jié)距只能取1),一、繞組的相關(guān)概念,6電角度 一個(gè)圓周所對(duì)應(yīng)的機(jī)械角度為360，如圖4-5所示。但對(duì)磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)，一對(duì)磁極就對(duì)應(yīng)一個(gè)交變周期。把一個(gè)交變周期定義為360電角度，因此電角度與機(jī)械角度的關(guān)系為： 電角度=P機(jī)械角度 按上式求得的是鐵芯整個(gè)圓周的電角度。在后面的分析中，還要用到槽距電角的概念。槽距電角1是指鐵芯上相鄰兩槽中心間隙的電角度，等于每一個(gè)槽所占的電角度，即： 轉(zhuǎn)子鐵芯的橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度（機(jī)械角度）為360。 從電磁角度看，一對(duì)N、S極構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，即一對(duì)磁極為360電角度。 電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為P時(shí)，氣隙圓周的角度數(shù)為P360電角度。,一、繞組的相關(guān)概念,7每極每相槽數(shù)q 在電動(dòng)機(jī)中，每個(gè)磁極所占槽數(shù)要均等地分給三相繞組。每相繞組在每個(gè)磁極下所分到的槽數(shù)，稱為每極每相槽數(shù)。 q=Z/2Pm，式中，m為定子繞組相數(shù)。 8繞組并聯(lián)支路數(shù) 可將一臺(tái)電動(dòng)機(jī)中每相所有的線圈串聯(lián)成一條支路，也可并聯(lián)組成多條支路。每相繞組中并聯(lián)的路數(shù)稱為并聯(lián)支路數(shù)。 9相帶 定子繞組每極每相所占的電角度稱為相帶。 電動(dòng)機(jī)相帶=P360/（2Pm）=180/m。 三相電動(dòng)機(jī)相帶=180/3=60。,二、繞組構(gòu)成原則,1對(duì)稱三相繞組的條件 三相繞組在空間位置上各相差一個(gè)相同的角度，使三相電勢(shì)的相位分別相差120。 每相繞組的導(dǎo)體數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)相等，導(dǎo)線規(guī)格相同。 每相線圈在空間的分布規(guī)律相同。因此，只需了解其中一相繞組的情況就可知道其 他兩相的情況。 2繞組構(gòu)成原則 三相繞組在每個(gè)磁極下應(yīng)均勻分布。先將定子繞組按極數(shù)分，再將每極下的槽數(shù)分成均勻的3個(gè)相帶。 同相繞組的各個(gè)有效邊在同性磁極下的電流方向相同，在異性磁極下的電流方向相反。 同相線圈有效邊之間的連接原則是使有效邊的電流在連接支路中的方向相同。 在三相繞組的6個(gè)接線頭中，首端U1、V1、W1的位置互差120電度角，末端U2、V2、W2的位置也互差120電度角,三、畫繞組展開圖,1、槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖 槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖中每個(gè)相量表示處于該槽線圈邊感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)大小及相位。這些槽電動(dòng)勢(shì)相量都是從原點(diǎn)出發(fā)，呈現(xiàn)星形形狀，所以稱為星形圖。 需要注意的如下： 1）電動(dòng)勢(shì)相量星形圖的前提假定這些電動(dòng)勢(shì)是正弦量，但無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的繞組電動(dòng)勢(shì)不完全是正弦的，除了基波外還有許多諧波。所以，這里的電動(dòng)勢(shì)相量可以理解為表示的是基波電動(dòng)勢(shì)。 2）對(duì)于多極電機(jī)，電動(dòng)勢(shì)相量星形圖的角度是電角度，不是機(jī)械角度。每個(gè)相量的角度對(duì)應(yīng)的是改電動(dòng)勢(shì)的相位。例如，相鄰兩個(gè)槽相量之間的角度表示這兩個(gè)槽電動(dòng)勢(shì)之間的相位差，我們稱之為槽距角，用電角度表示。沖片圖中相鄰兩個(gè)槽之間的角度是機(jī)械角度，它等于360/Z，這里Z是槽數(shù)。一般，此機(jī)械角度乘以極對(duì)數(shù)p等于用電角度表示的槽距角。這樣，槽距角=360p/Z。換句話說(shuō)相量是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的量，機(jī)械角度是空間量，有區(qū)別。 3）由于繞組磁動(dòng)勢(shì)相量星形圖與電動(dòng)勢(shì)相量星形圖有對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以也可以用來(lái)表示磁動(dòng)勢(shì)相量星形圖。,三、畫繞組展開圖,2、分?jǐn)?shù)槽集中繞組電動(dòng)勢(shì)相量星形圖 三相電機(jī)繞組展開圖中表示了每一相繞組由哪幾個(gè)線圈串聯(lián)起來(lái)，每個(gè)線圈所在槽號(hào)位置和繞向。每個(gè)線圈，我們稱為原件，他有兩個(gè)線圈邊。兩個(gè)線圈邊分別放在不同的兩個(gè)槽內(nèi)，這兩個(gè)槽之間的距離稱為節(jié)距，用y表示。分?jǐn)?shù)槽集中式繞法是指節(jié)距為1的一種繞線方式。他的每個(gè)線圈繞在單個(gè)齒上。 在分析分?jǐn)?shù)槽集中繞組的繞組展開圖宜采用齒電動(dòng)勢(shì)相量星形圖，而不用槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖，這樣方便一些。齒電動(dòng)勢(shì)相量星形圖中每個(gè)相量表示處于該齒上一個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小及相位。（節(jié)距1的一般采用槽電動(dòng)勢(shì)相量星形圖）,三、畫繞組展開圖,3、三相分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)繞組展開圖畫法步驟 1）計(jì)算單元電機(jī) 設(shè)原電機(jī)槽數(shù)為Z，極對(duì)數(shù)為p，如果它們的最大公約數(shù)為t，他的單元電機(jī)槽數(shù)為Z0，極對(duì)數(shù)為p0，有下面關(guān)系：Z0=Z/t，p0=p/t。 原電機(jī)是由t個(gè)單元電機(jī)組成，下面我們只需研究一個(gè)單元電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量星形圖和繞組展開圖便可以了。原電機(jī)就是t個(gè)單元電機(jī)的重復(fù)。 2）單元電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量星形圖 在圖中畫出Z0個(gè)均布相量星形，相鄰兩個(gè)相量之間夾角等于360/Z0。 取其中任意一個(gè)相量為1號(hào)齒，如圖所示，常取最上面的相量為1號(hào)齒。并習(xí)慣取順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎嘈蚍较颉?由槽距角=360p0/Z0，決定了2號(hào)相量的位置，順時(shí)針?lè)较驍?shù)p0個(gè)相量就是2號(hào)相量的位置，依次類推。 示例：12槽14極電機(jī)，Z0=12，p0=7，12和7無(wú)公約數(shù)，t=1，本身就是單元電機(jī)。,三、畫繞組展開圖,4、相帶的劃分 對(duì)于三相電機(jī)最常用的是60相帶，即將Z0個(gè)相量均分為6份。對(duì)于常用的雙層繞組，將Z0個(gè)線圈均分，每個(gè)相帶有相等個(gè)數(shù)的線圈。我們可以用點(diǎn)劃線均分。6個(gè)相帶依次為A，-C，B，-A，C，-B。每個(gè)相帶有兩個(gè)線圈，每相兩個(gè)相帶共有4個(gè)線圈。本例，A相的齒是1，-2，-7，8。帶負(fù)號(hào)的齒在-A相帶，表示這些線圈應(yīng)當(dāng)反繞。相帶不是唯一的，也可以取1,6號(hào)齒為A相帶，等等。 如果Z0為奇數(shù)，平均每相有奇數(shù)個(gè)線圈，同一相的兩個(gè)相帶包含的線圈數(shù)不等，分別叫大相帶和小相帶,三、畫繞組展開圖,5、畫繞組展開圖 知道了A相對(duì)應(yīng)的齒是1，-2，-7，8，繞組展開圖就是將這四個(gè)線圈連接起來(lái)。先設(shè)定一種方向?yàn)檎@向，例如，假設(shè)逆時(shí)針為正繞向，那么1號(hào)和8號(hào)為逆時(shí)針繞線，2號(hào)和7號(hào)為順時(shí)針繞線。至于先接哪個(gè)線圈原則上是沒(méi)有關(guān)系的，可以考慮實(shí)際操作的方便靈活性，如本例，C相繞組是從-C相帶的-3號(hào)線圈開始的，目的是使三相的出線端比較集中一些。 為了方便起見(jiàn)，在繞組展開圖上每個(gè)齒上標(biāo)注A，a，B，b，實(shí)際就表示這個(gè)齒屬于哪個(gè)相帶。這里小寫的屬于負(fù)相帶，另外大寫的逆時(shí)針繞，小寫的順時(shí)針繞，最后將三相繞組的尾部連接為中點(diǎn)，完成星形解法的繞組展開圖。,四、示例,1、示例一 12槽14級(jí)電機(jī) 1）本身為單元電機(jī)，在CAD里豎直畫一條直線 2）圓周陣列12根 3）標(biāo)記齒號(hào)（最上為1，隔p（7）個(gè)齒為下一個(gè)齒） 4）劃分相帶（全極式60相帶，半極式120相帶）,先畫一根點(diǎn)劃線，然后圓周整列6根點(diǎn)劃線,四、示例,1、示例一 12槽14級(jí)電機(jī) 5）畫出12條點(diǎn)劃線代表槽，并標(biāo)記齒號(hào) 6）根據(jù)相量星形圖在對(duì)應(yīng)齒上標(biāo)上相帶 7）畫上繞組,四、