交流電機(jī)繞組、電動勢

1、第五章第五章交流繞組及其感應(yīng)電動勢交流繞組及其感應(yīng)電動勢主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例3 正弦磁場下相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下相繞組感應(yīng)電動勢1.合成電動勢和合成磁動勢的波形要接近正弦形（基波、合成電動勢和合成磁動勢的波形要接近正弦形（基波、諧波）諧波）2.三相繞組對稱（節(jié)距、匝數(shù)、線徑相同、空間互差電三相繞組對稱（節(jié)距、匝數(shù)、線徑相同、空間互差電角度）（即保證各相電動勢磁動勢對稱，電阻電抗相角度）（即保證各相電動勢磁動勢對稱，電阻電抗相同）同）3.銅耗減小，用銅量減少。銅耗減小，用銅量減少。4.絕緣可靠、機(jī)械強(qiáng)度高

2、、散熱條件好、制造方便絕緣可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、散熱條件好、制造方便5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識一、構(gòu)成三相交流繞組的基本要求一、構(gòu)成三相交流繞組的基本要求 三相交流繞組應(yīng)滿足以下基本要求三相交流繞組應(yīng)滿足以下基本要求5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 0. 極

3、數(shù)和極對數(shù)極數(shù)和極對數(shù)p=1p=2此種接法（每相繞組只有一組線圈）下，合成磁場只有此種接法（每相繞組只有一組線圈）下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為一對磁極，則極對數(shù)為1。5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 0. 極數(shù)和極對數(shù)極數(shù)和極對數(shù)BiAXBYCZAiCi1p即：即：AXYCBZNS5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 0. 極數(shù)和極對數(shù)極數(shù)和極對數(shù)極對數(shù)極對數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAi

4、CiBi5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 1. 線圈及其節(jié)距線圈及其節(jié)距5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 1. 線圈及其節(jié)距線圈及其節(jié)距繞組：按一定規(guī)律排列和聯(lián)結(jié)的線圈的總稱繞組：按一定規(guī)律排列和聯(lián)結(jié)的線圈的總稱5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 1. 線圈及其節(jié)距線圈及其節(jié)距（2）繞組）繞組節(jié)距節(jié)距y：線圈兩條：線圈兩條有效邊在鐵心上跨過的距離有

5、效邊在鐵心上跨過的距離y=65.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 1. 線圈及其節(jié)距線圈及其節(jié)距（3）極距極距 ：沿鐵心內(nèi)圈：沿鐵心內(nèi)圈每個磁極每個磁極所占的范圍。所占的范圍。Q個槽個槽2p個磁極。個磁極。Qp2NSSN5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 2. 機(jī)械角度和電角度機(jī)械角度和電角度5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 2. 機(jī)械角度和電角度機(jī)械

6、角度和電角度 （2）電角度：從電磁角度看，一對）電角度：從電磁角度看，一對N、S極構(gòu)成一極構(gòu)成一個磁場周期，磁場每轉(zhuǎn)過一對磁極，電勢變化一個周期，個磁場周期，磁場每轉(zhuǎn)過一對磁極，電勢變化一個周期，稱為（一個周期）稱為（一個周期）360電角度。電角度。在電機(jī)中一對磁極所在電機(jī)中一對磁極所對應(yīng)的角度定義為對應(yīng)的角度定義為360電角度。電角度。磁極對數(shù)為磁極對數(shù)為p，則電角，則電角度和機(jī)械角度的關(guān)系度和機(jī)械角度的關(guān)系電角度電角度=p機(jī)械角度機(jī)械角度5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 3.槽距角槽距角與導(dǎo)體電動勢時間相位

7、與導(dǎo)體電動勢時間相位（1）槽距角）槽距角：以：以電角度電角度表示的電樞相鄰槽之間的角表示的電樞相鄰槽之間的角度。已知總槽數(shù)度。已知總槽數(shù)Q、極對數(shù)、極對數(shù)pOpQ3605.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 4.每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q及及相帶相帶（1）每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q ：每個極面下每相占有的槽數(shù)。：每個極面下每相占有的槽數(shù)。已知總槽數(shù)已知總槽數(shù)Q、極對數(shù)、極對數(shù)p和相數(shù)和相數(shù)m為，則為，則（2）相帶：為了三相繞組對稱，在每個極面下每相繞）相帶：為了三相繞組對稱，在每個極面下每相繞組應(yīng)占有相等的范圍組應(yīng)占

8、有相等的范圍相帶。用角度表示。相帶。用角度表示。Qqpm25.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 4.每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q及及相帶相帶Q=36，2p=4, m=3Qqpm 36322235.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 4.每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q及及相帶相帶每個極對應(yīng)于每個極對應(yīng)于180電角度電角度，如電機(jī)有，如電機(jī)有3相，則每個相帶占有相，則每個相帶占有 180/3電角度。其相帶為電角度。其相帶為60，按，按60相帶排列的

9、繞組稱為相帶排列的繞組稱為60相帶繞組。相帶繞組。 常用常用5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義二、三相繞組構(gòu)成的概念和幾個定義 5.1 交流繞組構(gòu)成的基本知識交流繞組構(gòu)成的基本知識三、三相繞組的構(gòu)成三、三相繞組的構(gòu)成均勻原則：均勻原則：每個極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相每個極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等 對稱原則：對稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互相錯開空間互相錯開120電角度。電角度。 如槽距角為如槽距角為，則相鄰

10、兩相錯開的槽數(shù)為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)為120/。電勢相加原則：電勢相加原則：線圈兩個圈邊的感應(yīng)電勢應(yīng)該相加；線線圈兩個圈邊的感應(yīng)電勢應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 如線圈的一個邊在如線圈的一個邊在N極下，另一個應(yīng)在極下，另一個應(yīng)在S極下。極下。5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例交流繞組的分類交流繞組交流繞組單層繞組單層繞組雙層繞組雙層繞組同心式繞組同心式繞組鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組等元件式整距疊繞組等元件式整距疊繞組120相帶繞組相帶繞組60 相帶繞組相帶繞組整數(shù)槽繞組整數(shù)槽繞組分?jǐn)?shù)槽繞組分?jǐn)?shù)槽繞組5.2 三

11、相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例交流繞組的分類單層繞組單層繞組雙層繞組雙層繞組5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例 單層單層每槽中只放置一層元件邊，每槽中只放置一層元件邊，線匝數(shù)線匝數(shù)等于槽數(shù)的一半等于槽數(shù)的一半，無需層間絕緣，結(jié)構(gòu)和嵌，無需層間絕緣，結(jié)構(gòu)和嵌線較簡單線較簡單 單層繞組只適用于單層繞組只適用于10kW以下的小型異步電動以下的小型異步電動機(jī)，其極對數(shù)通常是機(jī)，其極對數(shù)通常是pl,2,3,4一、三相單層繞組一、三相單層繞組5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例一、三相單層繞組一、三相單層繞組60 相帶繞組相帶繞組1.基本計算基本計算相數(shù)相數(shù)m32424Q

12、p5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例一、三相單層繞組一、三相單層繞組2.作作A相繞組展開圖相繞組展開圖步驟：步驟：1.分極分相分極分相5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例一、三相單層繞組一、三相單層繞組說明說明 屬于屬于A相相8個槽，即個槽，即l、2、7、8、13、14、19、20 2對極，每相對極，每相2個線圈組，個線圈組，1728，13191420。 線圈組之間可串聯(lián)或并聯(lián)形成不同并聯(lián)支路數(shù)線圈組之間可串聯(lián)或并聯(lián)形成不同并聯(lián)支路數(shù) 單層繞組每相有單層繞組每相有p個線圈組，如串聯(lián)方式連接，則并個線圈組，如串聯(lián)方式連接，則并聯(lián)支路聯(lián)支路a1。5.2 三相交流繞組連接實

13、例三相交流繞組連接實例一、三相單層繞組一、三相單層繞組連接線圈連接線圈連接繞組連接繞組步驟：步驟：2.連接連接5.2 三相交流繞組連接實例三相交流繞組連接實例一、三相單層繞組一、三相單層繞組3.作作B、C相繞組展開圖相繞組展開圖5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電勢波形感應(yīng)電勢波形交流發(fā)電機(jī)為例交流發(fā)電機(jī)為例頻率頻率有效值有效值5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢1. 感應(yīng)電勢波形感

14、應(yīng)電勢波形交流發(fā)電機(jī)為例交流發(fā)電機(jī)為例5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢2. 感應(yīng)電勢的頻率感應(yīng)電勢的頻率一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢f=pn/603. 感應(yīng)電勢的有效值感應(yīng)電勢的有效值5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢線圈（匝）感應(yīng)電勢線圈（匝）感應(yīng)電勢線圈組感應(yīng)電勢線圈組感應(yīng)電勢相繞組感應(yīng)電勢相繞組感應(yīng)電勢5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢x=0,t=0設(shè)導(dǎo)體設(shè)導(dǎo)體A位于位于N、S極分極分界處為起點(diǎn)則：界處為起

15、點(diǎn)則：一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢x=vt轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)，相轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于導(dǎo)體當(dāng)于導(dǎo)體A順時針以速順時針以速度度v均勻切割磁場，到均勻切割磁場，到時刻時刻t，A的相對位移的相對位移為為x，如果表示成電角如果表示成電角度度則：則：一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢角速度角速度5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢Bx=Bmsin氣隙磁通密度幅值氣隙磁通密度幅值主磁極磁通密度正弦分布主磁極磁通密度正弦分布ec=Bxlv=Bmsinl

16、v=Bmlvsint任意時刻導(dǎo)體電動勢的瞬時值為任意時刻導(dǎo)體電動勢的瞬時值為當(dāng)主極磁場當(dāng)主極磁場勻速勻速轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體感應(yīng)電動勢為感應(yīng)電動勢為正弦波形正弦波形。5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢3. 感應(yīng)電勢的有效值感應(yīng)電勢的有效值任意時刻導(dǎo)體電動勢的瞬時值為任意時刻導(dǎo)體電動勢的瞬時值為ec=Bmlvsint= Ecsint有效值有效值Ec=？導(dǎo)體與磁場相對速度導(dǎo)體與磁場相對速度vv=2p/pT= 2f5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢3

17、. 感應(yīng)電勢的有效值感應(yīng)電勢的有效值有效值有效值Ec2avmBB磁密平均值磁密平均值Bav2avavmB SB lB l2mBl222 222cmEfB lf.f 結(jié)論結(jié)論2 22cE.f感應(yīng)電勢波形感應(yīng)電勢波形頻率頻率有效值有效值導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢f=pn/60 正弦波正弦波5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢二、線圈感應(yīng)電動勢二、線圈感應(yīng)電動勢Ey1和節(jié)距因數(shù)和節(jié)距因數(shù)Kp11. 整距線匝感應(yīng)電勢整距線匝感應(yīng)電勢(2)整距線圈感應(yīng)電勢整距線圈感應(yīng)電勢=4.44f5.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢二、線圈感應(yīng)電動勢二

18、、線圈感應(yīng)電動勢Ey1和節(jié)距因數(shù)和節(jié)距因數(shù)Kp12. 短距線匝感應(yīng)電勢短距線匝感應(yīng)電勢節(jié)距因數(shù)，它表示線圈短距使線匝電動勢較整距節(jié)距因數(shù)，它表示線圈短距使線匝電動勢較整距時減小的折扣系數(shù)時減小的折扣系數(shù)Et=4.44fKp15.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢二、線圈感應(yīng)電動勢二、線圈感應(yīng)電動勢Ey1和節(jié)距因數(shù)和節(jié)距因數(shù)Kp13. Nc匝線圈電動勢匝線圈電動勢Ey整距時整距時Kp1=1，短距時短距時Kp11Ey= NcEt=4.44fNcKp1導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢線圈感應(yīng)電勢線圈感應(yīng)電勢線圈組感應(yīng)電勢線圈組感應(yīng)電勢相繞組感應(yīng)電勢相繞組感應(yīng)電勢Kp15.3 正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢正弦磁場下的相繞組感應(yīng)電動勢三、線圈組感應(yīng)電動勢三、線圈組感應(yīng)電動勢Eq和分布因數(shù)和分布因數(shù)Kd1此此q個線匝分布在相鄰槽中，故它們的感應(yīng)電動個線匝分布在相鄰槽中，故它們的感應(yīng)電動勢相位依次相差勢相位依次相差電角，且大小相等。線圈的組電角，且大小相等。線圈的組電動勢是電動勢是q個線匝電動勢的個線匝電動勢的相量和相量和。每極下屬于同一相帶的每極下屬于同一相帶的q個線匝構(gòu)成一個線圈組個線匝構(gòu)成一個線圈組5.3 正弦磁場下