第三篇交流電機(jī)理論共同問題

1、第三篇第三篇 交流電機(jī)理論的共同問題交流電機(jī)理論的共同問題 第八章 交流繞組交流繞組 第九章 交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢 第十章 交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢 第十一章 電機(jī)的發(fā)熱與溫升限電機(jī)的發(fā)熱與溫升限 本篇主要內(nèi)容本篇主要內(nèi)容1.交流繞組的連接規(guī)律交流繞組的連接規(guī)律 2.正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢 3.通有正弦電流時(shí)單相繞組的磁動(dòng)勢通有正弦電流時(shí)單相繞組的磁動(dòng)勢 4.通有對稱三相電流時(shí)的磁動(dòng)勢通有對稱三相電流時(shí)的磁動(dòng)勢 交流繞組的構(gòu)成原則和分類交流繞組的構(gòu)成原則和分類一、構(gòu)成原則：一、構(gòu)成原則：電勢最大、三相對稱、正弦波電勢最大

2、、三相對稱、正弦波 (1)、合成電動(dòng)勢和合成磁動(dòng)勢的波形要接近于正 (2)、對三相繞組，各相的電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢要對稱，弦形、幅值要大；電阻、電抗要平衡； 二、分類二、分類按相數(shù)按相數(shù) ：單相和多相繞組；按槽內(nèi)層數(shù)：按槽內(nèi)層數(shù)：單層和雙層； 按每極下每相槽數(shù)：按每極下每相槽數(shù)：整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽； 按繞法：按繞法：疊繞組和波繞組。 (4)、絕緣要可靠，機(jī)械強(qiáng)度、散熱條件要好，(3)、繞組的銅耗要小，用銅量要??；制造要方便。（1）機(jī)械角度與電角度：）機(jī)械角度與電角度： 機(jī)械角度機(jī)械角度一圓周一圓周360度；度； 電角度電角度一對磁極占有的空間角度是一對磁極占有的空間角度是360度電角度關(guān)系：度電角度關(guān)系

3、： 電角度電角度 = p * 機(jī)械角度機(jī)械角度 （ p為極對數(shù)）為極對數(shù)）三、三、 有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語 首先假設(shè)：電機(jī)相數(shù)為m，電機(jī)極對數(shù)為p，定子內(nèi)圓總槽數(shù)為Q，定子內(nèi)圓直徑為D。三、三、 有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語（2）線圈線圈 又稱為元件，是構(gòu)成繞組的基本單元。直線邊為感應(yīng)電動(dòng)勢的有效邊非直線邊為端接部分由單匝或多匝導(dǎo)線組成 畫圖時(shí)僅用一匝表示有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語（3）極距極距定義：對應(yīng)一個(gè)磁極即180空間電角度的定子內(nèi)表面圓周長度，用表示。極距又有三種具體表達(dá)方式：l以長度表示：pD2（單位為長度單位） l以槽數(shù)表示：2Qp（單位為槽數(shù)）18

4、0 () 或l以空間電角度或空間電弧度表示：p=2有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語（4）線圈節(jié)距線圈節(jié)距定義：一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的槽數(shù)，稱為線圈的節(jié)距，用y表示，且與極距一樣有三種表達(dá)方式。特別是： y稱為整距 l當(dāng) y稱為長距 l當(dāng) y稱為短距 l當(dāng) 有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語（5）每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)Q2qpm當(dāng)q=1，稱為集中繞組；當(dāng)q1，稱為分布繞組； 當(dāng)q1且為整數(shù)，稱為整數(shù)槽繞組； 當(dāng)q1且為分?jǐn)?shù)，稱為分?jǐn)?shù)槽繞組。定義：每個(gè)磁極下每一相所占的槽數(shù)，即為由集中繞組 過渡到分布繞組時(shí)的小槽數(shù)。極距、節(jié)距、每極每相槽數(shù)和電角度間的關(guān)系：極距、節(jié)距、每極每相槽數(shù)

5、和電角度間的關(guān)系：=？有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)交流繞組的術(shù)語（6）槽距角槽距角定義：相鄰兩槽所對應(yīng)的空間電角度或空間電弧度稱為槽距角，用表示。（相鄰兩個(gè)導(dǎo)體的相位差）即：360Qp（7）相帶相帶定義：每極每相繞組在定子內(nèi)圓表面所占的范圍稱為相帶，以空間電角度表示。 即：Q3601802Qpqpmm360mq當(dāng) 相帶 A60XAxBYBYCZYCXBZA、60（8 8）極相組：）極相組： 每一極下屬于同一相的每一極下屬于同一相的q q個(gè)相串聯(lián)的線圈。個(gè)相串聯(lián)的線圈。這些術(shù)語對今后這些術(shù)語對今后的學(xué)習(xí)十分重要的學(xué)習(xí)十分重要，希望同學(xué)們認(rèn)，希望同學(xué)們認(rèn)真理解并掌握。真理解并掌握。有關(guān)交流繞組的術(shù)語有關(guān)

6、交流繞組的術(shù)語（1）線圈線圈（2）每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)（3）機(jī)械角與電角度機(jī)械角與電角度（4）極距極距（5）線圈節(jié)距線圈節(jié)距（6）槽間角槽間角（7）相帶相帶三相單層繞組三相單層繞組單層繞組單層繞組三相單層繞組的特點(diǎn)三相單層繞組的特點(diǎn)計(jì)算每極每相槽數(shù)q。寫出槽號分配表。畫每相繞組展開圖。按需要連成星形或三角形。三相單層繞組的繪制方法三相單層繞組的繪制方法同心式繞組同心式繞組舉例：三相舉例：三相24槽槽2極極計(jì)算每極每相槽數(shù)q。寫出槽號分配表。24422 3Qqpm三相二極三相二極24槽電機(jī)槽號排列表槽電機(jī)槽號排列表相帶AZBXCY槽號1,2,3,45,6,7,89,10,11,1213,14

7、,15,1617,18,19,2021,22,23,243.畫每相繞組展開圖。鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 ，p1的小型異步電動(dòng)機(jī)的小型異步電動(dòng)機(jī)舉例：三相舉例：三相24槽槽4極極計(jì)算每極每相槽數(shù)q。寫出槽號分配表。24222 2 3Qqpm 三相四極三相四極24槽電機(jī)槽號排列表槽電機(jī)槽號排列表2q 3.繪制單相繞組展開圖。交叉式繞組交叉式繞組q為奇數(shù)的四極或六極三相為奇數(shù)的四極或六極三相小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)舉例：三相舉例：三相36槽槽4極極計(jì)算每極每相槽數(shù)q。36322 2 3Qqpm 寫出槽號分配表。繪制單相繞組展開圖。三相單層繞組優(yōu)點(diǎn)三相單層繞組優(yōu)點(diǎn)： 嵌線方便槽的利用率高不能做成短距（電氣

8、性能）波形差(4)采用不等距的線圈組成，節(jié)省銅線優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可采用短距，改善電動(dòng)勢、磁動(dòng)勢的波形線圈尺寸相同，便于繞制端部排列整齊，利于散熱機(jī)械強(qiáng)度高分類分類疊繞組相鄰兩個(gè)串聯(lián)繞組中，后一個(gè)繞組疊加在前一個(gè)線圈上波繞組兩個(gè)相連接的線圈成波浪式前進(jìn)三相雙層繞組三相雙層繞組三相雙層繞組 雙層每槽中有兩個(gè)元件邊，分為上下兩層放置。靠近槽口的為上層，靠近槽底部為下層。每個(gè)元件均有一個(gè)邊放在上層，每個(gè)元件均有一個(gè)邊放在上層，一個(gè)邊放在另一槽的下層一個(gè)邊放在另一槽的下層，相隔距離取決于節(jié)距。 元件的總數(shù)等于槽數(shù)，每相元件數(shù)即為槽數(shù)的三分之一。例：繪制三相四極36槽疊繞組展開圖，取y1=8.1.計(jì)算q，。

9、36922 236322 2 3QpQqpm 槽槽2.分相，以A相為例，寫出槽號分配表。三相四極三相四極36槽電機(jī)雙層繞組槽電機(jī)雙層繞組A相槽號排列表相槽號排列表 相帶磁極AZBXCYN1，S1槽號123456789101112131415161718上層下層N2，S2槽號192021222324252627282930313233343536上層下層3.連線。雙層疊繞組雙層疊繞組并聯(lián)支路的概念并聯(lián)支路的概念a=1a=2鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 ，p1的小型異步電動(dòng)機(jī)的小型異步電動(dòng)機(jī)舉例：三相舉例：三相24槽槽4極極計(jì)算每極每相槽數(shù)q。寫出槽號分配表。24222 2 3Qqpm 三相四極三相四極24槽

10、電機(jī)槽號排列表槽電機(jī)槽號排列表2q 3.繪制單相繞組展開圖。交叉式繞組交叉式繞組q為奇數(shù)的四極或六極三相為奇數(shù)的四極或六極三相小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)舉例：三相舉例：三相36槽槽4極極計(jì)算每極每相槽數(shù)q。36322 2 3Qqpm 寫出槽號分配表。繪制單相繞組展開圖。三相單層繞組優(yōu)點(diǎn)三相單層繞組優(yōu)點(diǎn)： 嵌線方便槽的利用率高不能做成短距（電氣性能）波形差(4)采用不等距的線圈組成，節(jié)省銅線優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可采用短距，改善電動(dòng)勢、磁動(dòng)勢的波形線圈尺寸相同，便于繞制端部排列整齊，利于散熱機(jī)械強(qiáng)度高分類分類疊繞組相鄰兩個(gè)串聯(lián)繞組中，后一個(gè)繞組疊加在前一個(gè)線圈上波繞組兩個(gè)相連接的線圈成波浪式前進(jìn)三相雙

11、層繞組三相雙層繞組三相雙層繞組 雙層每槽中有兩個(gè)元件邊，分為上下兩層放置?？拷劭诘臑樯蠈?，靠近槽底部為下層。每個(gè)元件均有一個(gè)邊放在上層，每個(gè)元件均有一個(gè)邊放在上層，一個(gè)邊放在另一槽的下層一個(gè)邊放在另一槽的下層，相隔距離取決于節(jié)距。 元件的總數(shù)等于槽數(shù)，每相元件數(shù)即為槽數(shù)的三分之一。例：繪制三相四極36槽疊繞組展開圖，取y1=8.1.計(jì)算q，。36922 236322 2 3QpQqpm 槽槽2.分相，以A相為例，寫出槽號分配表。三相四極三相四極36槽電機(jī)雙層繞組槽電機(jī)雙層繞組A相槽號排列表相槽號排列表 相帶磁極AZBXCYN1，S1槽號123456789101112131415161718上

12、層下層N2，S2槽號192021222324252627282930313233343536上層下層3.連線。雙層疊繞組雙層疊繞組并聯(lián)支路的概念并聯(lián)支路的概念a=1a=2第九章 交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢導(dǎo)體電動(dòng)勢星形圖1.一對極，集中繞組已知：已知： Q22qpm求得：求得： 2p 3mQ2436030pZ2.兩對極，分布繞組兩對極，分布繞組槽電動(dòng)勢的星形圖槽電動(dòng)勢的星形圖 如圖41表示36槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢的相量圖，亦稱為槽電動(dòng)勢星形圖。 以A相位例，由于 ，故A相共有12個(gè)槽 相帶：每極下每相所占的區(qū)域。1A2AA相帶： 1、2、3線圈組（ ） 與19、20、21（ ）X相帶： 10、11、1

13、2 （ ）1X 與28、29、30（ ） 2X 將四個(gè)線圈組按照一定的規(guī)律連接，即可得到A相繞組。3q第九章 交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢正弦磁場下交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢一、一根導(dǎo)體的電動(dòng)勢1.電動(dòng)勢頻率：2.電動(dòng)勢波形：由e=BLV可知，由氣隙磁密沿氣隙分布的波形決定； 3.基波電動(dòng)勢大小： 式中：為每個(gè)磁極基波電動(dòng)勢的大小。 空間坐標(biāo)的建立空間坐標(biāo)的建立縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：設(shè)在轉(zhuǎn)子磁極軸線，氣隙磁密由定設(shè)在轉(zhuǎn)子磁極軸線，氣隙磁密由定子到轉(zhuǎn)子為正。子到轉(zhuǎn)子為正。橫坐標(biāo)：橫坐標(biāo)：設(shè)在轉(zhuǎn)子表面，順時(shí)針為正（設(shè)轉(zhuǎn)設(shè)在轉(zhuǎn)子表面，順時(shí)針為正（設(shè)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），以空間電角度表示。子逆時(shí)

14、針旋轉(zhuǎn)），以空間電角度表示。正弦磁場下的感應(yīng)電勢：分析思路： 相繞組線圈組線圈導(dǎo)體1、導(dǎo)體電勢：（平均值） tEtlBlBemtmttcoscos111111111111122. 22212222ffflllBEEmmtt2、單匝線圈電勢及短距系數(shù)：1111 1124.44ccdtdcEN kEkf N11sin90dyk3、線圈組的電勢及分布系數(shù)：1111 2sin2sinqywqkkkqqk11111144. 4ccqqNfqkEqkE相電動(dòng)勢及線電動(dòng)勢相電動(dòng)勢及線電動(dòng)勢相電動(dòng)勢有效值相電動(dòng)勢有效值 每相基波電動(dòng)勢有效值 l單層繞組：l雙層繞組：每相每條支路的線圈組數(shù)為： pa則： 111

15、 14.44wcqpqNapEEfka每相每條支路的線圈組數(shù)為： 2pa則： 111 14.4422qwcppEqNaEfkal統(tǒng)一令每相繞組每條支路串聯(lián)匝數(shù)為 ：2 ccpqNaNpqNa雙層（單層）（）則： 11 14.44wEfNk相電動(dòng)勢及線電動(dòng)勢相電動(dòng)勢及線電動(dòng)勢相電動(dòng)勢有效值相電動(dòng)勢有效值 同理每相諧波電動(dòng)勢有效值 4.44wEf Wk 相電動(dòng)勢總有效值 .27252321EEEEE線電動(dòng)勢有效值線電動(dòng)勢有效值 星形連接 三角形連接 .3272521EEEEl.272521EEEEl即三相接線的線電動(dòng)勢中不含3及3的倍數(shù)次諧波。 交流繞組電動(dòng)勢與變壓器電動(dòng)勢交流繞組電動(dòng)勢與變壓器電

16、動(dòng)勢的比較的比較變壓器電勢與運(yùn)動(dòng)電勢的區(qū)別。變壓器電勢與運(yùn)動(dòng)電勢的區(qū)別。磁通隨時(shí)間變化幅值與每極磁通量的區(qū)別。磁通隨時(shí)間變化幅值與每極磁通量的區(qū)別。集中繞組與分布短距繞組的區(qū)別集中繞組與分布短距繞組的區(qū)別 11 14.44 NwEf k14.44 NmEf變壓器電動(dòng)勢： 交流繞組相電動(dòng)勢： 區(qū)別在于： 二、諧波電勢的特點(diǎn)及其削弱方法：1、諧波磁場的特點(diǎn)： 2、諧波電勢的特點(diǎn)： nnppffNfkE44. 43、諧波電勢的削弱方法：（1）磁場分布接近正弦波；（2）三相采用Y接，消除線電勢中3次及其倍數(shù)諧波；（3）采用短距；（4）采用分布；qykkk1kyyky2 090sin 2sin2sinq

17、qkq齒諧波電勢及其削弱方法齒諧波電勢及其削弱方法 槽的影響： 齒槽開口引起氣隙磁 導(dǎo)不均勻，產(chǎn)生齒 諧波電勢。 有：2mq + 1 次諧波 2mq 1 次諧波1212mq12mq1yykk 1qqkk 削弱方法：削弱方法： 采用磁性槽楔 及半開口槽； 增大q，使定子內(nèi) 表面接近光滑； 采用斜槽 斜一個(gè)定子齒距。 齒諧波磁場轉(zhuǎn)子導(dǎo)條定子齒槽SNSN通有正弦電流時(shí)單相繞組的磁動(dòng)勢通有正弦電流時(shí)單相繞組的磁動(dòng)勢一相繞組的磁動(dòng)勢為swipNkfcos2411則單相繞組的基波磁動(dòng)勢為tFtIpNktfsswscoscoscoscos224),(111式中， 單相繞組基波磁動(dòng)勢的幅值，1FpNkIpNkFww11119 . 0224 單相繞組的基波磁動(dòng)勢在空間隨角按余弦規(guī)律 單相繞組的基波磁動(dòng)勢為脈振磁動(dòng)