交流繞組基礎(chǔ)剖析課件

1、交流繞組基礎(chǔ)交流繞組基礎(chǔ)交流繞組的構(gòu)成原則交流繞組的分類(lèi)三相交流繞組模型三相交流繞組的線(xiàn)圈三相交流繞組構(gòu)成三相交流繞組的術(shù)語(yǔ)三相雙層疊繞組基本概念交流繞組的構(gòu)成原則電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形要盡量接近正弦波，諧波含量要盡量小。三相繞組的電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)要對(duì)稱(chēng)，電阻、電抗要平衡。繞組利用率要高。在繞組用銅量一定時(shí)，要獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；在電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)要求一定時(shí)，用銅量要節(jié)省，銅耗要小。絕緣可靠，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好，制造方便。交流繞組的分類(lèi)按繞法分類(lèi)疊繞組、波繞組按槽內(nèi)層數(shù)分類(lèi)單層繞組、雙層繞組按相數(shù)分類(lèi)單相繞組、三相繞組、多相繞組按每極每相槽數(shù)分類(lèi)整數(shù)槽繞組、分?jǐn)?shù)槽繞組首先假設(shè)：電機(jī)相數(shù)

2、為m，電機(jī)極對(duì)數(shù)為p，定子內(nèi)圓總槽數(shù)為Z，定子內(nèi)圓直徑為D注意：空間電角度（弧度）和時(shí)間電角度（弧度）相等，沒(méi)有區(qū)別。電機(jī)圓周的幾何角度恒為360，這稱(chēng)為機(jī)械角度。從電磁觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，若電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)為p，則每經(jīng)過(guò)一對(duì)磁極， 磁場(chǎng)就變化一周，相當(dāng)于360電角度。5）極距 沿電樞表面相鄰兩個(gè)磁極軸線(xiàn)之間的距離稱(chēng)為極距，極距有三種表示法： 1）用電樞圓周長(zhǎng)表示，單位為米或厘米； 2）用電樞槽數(shù)表示，單位為槽/極； 3）用空間電角度表示； 線(xiàn)圈的節(jié)距6）節(jié)距y 一個(gè)線(xiàn)圈兩有效邊之間的距離稱(chēng)為節(jié)距，一般用槽數(shù)表示。 如圖8-3所示線(xiàn)圈，若它的一個(gè)邊放在第1槽，另一個(gè)邊放在第10個(gè)槽，則節(jié)距y9，為了使線(xiàn)圈

3、電動(dòng)勢(shì)最大或接近最大，線(xiàn)圈的節(jié)距應(yīng)等于或近于極距。 整距繞組：y 短距繞組： y ，端接較長(zhǎng)，較少采用。三相交流繞組的線(xiàn)圈節(jié)距y1=：整距線(xiàn)圈節(jié)距y1：長(zhǎng)距線(xiàn)圈疊繞組線(xiàn)圈波繞組線(xiàn)圈y1y1疊繞組線(xiàn)圈多匝線(xiàn)圈單匝線(xiàn)圈散嵌線(xiàn)圈成型線(xiàn)圈三相交流繞組構(gòu)成1個(gè)線(xiàn)圈(Nc匝)1個(gè)線(xiàn)圈組(q個(gè)線(xiàn)圈)1相繞組(2p個(gè)線(xiàn)圈組)單匝線(xiàn)圈(2根導(dǎo)體)1根導(dǎo)體AXNc=4q=32p=21相繞組總匝數(shù)2pqNc極相組7）槽間角 相鄰兩槽相隔的空間電角度稱(chēng)為槽間角，用表示。當(dāng)總槽數(shù)為Z，極對(duì)數(shù)為p時(shí)，槽間角為 導(dǎo)體在空間上有相位差，造成了它在時(shí)間上有相同的相位差。Z為電機(jī)槽數(shù)槽距角：相鄰兩槽之間的機(jī)械角度。8. 槽電動(dòng)勢(shì)

4、星形圖各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，相鄰槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)相位差相同。將各槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)相量畫(huà)在一起，組成一個(gè)星形，稱(chēng)為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。9、相帶指每極下每相所占的區(qū)域。為了使繞組對(duì)稱(chēng)，通常令每個(gè)極面下每相繞組所占的范圍相等，這個(gè)范圍稱(chēng)為相帶。即：每極下每相所占有的區(qū)域稱(chēng)為相帶。 有600相帶 和1200相帶兩種。一般采用600相帶。 這種分法可以保證三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱(chēng)，且合成電動(dòng)勢(shì)較大，是常用的方法。120分法獲得的電動(dòng)勢(shì)較小，不常用。120相帶60相帶9） 相帶稱(chēng)為60度相帶繞組。每一極的電樞表面分為三等分，每相占一等份，每一等份為一個(gè)相帶。因?yàn)槊總€(gè)磁極占有的電角度是180，所以對(duì)三相繞組而言，每相占

5、有60的電角度，稱(chēng)為60相帶。三相交流繞組的術(shù)語(yǔ)相數(shù)：m=3槽數(shù)：Z=36極數(shù)：2p=4極距：=Z/2p=9（槽）每極每相槽數(shù)：q=Z/2mp=/m=3（槽）機(jī)械角度：實(shí)際幾何角度電角度：電角度=p機(jī)械角度槽距機(jī)械角度：0=360/Z=10槽距電角度：=p360/Z=20槽電動(dòng)勢(shì)星形圖與繞組相帶60相帶繞組槽電動(dòng)勢(shì)星形圖與繞組相帶60相帶繞組120相帶繞組三相單層繞組（1）三相單層集中整距繞組例如一臺(tái)p=1，m=3,q=1的電機(jī)，則每極每相槽數(shù) q=Z/2pm=1(集中繞組)，電樞槽數(shù)Z=6，取節(jié)距y=Z/2p=3(整距),電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向步驟：畫(huà)槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分相；構(gòu)成線(xiàn)圈；構(gòu)成線(xiàn)圈組；畫(huà)

6、繞組展開(kāi)圖。槽電勢(shì)星形圖：連成的繞組能否得到三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)呢？可以作三相繞組電動(dòng)勢(shì)相量的方法來(lái)說(shuō)明。因槽間角 電角度，若規(guī)定導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)穿出紙面為正，所示瞬間1槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)為正的最大，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 角后，2槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)才最大，因此2槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)落后于l槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì) 60度電角度，這樣依次作出相差 電角度的所有槽導(dǎo)體基波電動(dòng)勢(shì)相量，所得的相量圖稱(chēng)為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖。電動(dòng)勢(shì)規(guī)定正方向1）做槽電動(dòng)勢(shì)星形圖槽電勢(shì)星形圖：1槽導(dǎo)體與4槽導(dǎo)體串聯(lián)組成的整距線(xiàn)圈構(gòu)成A相繞組，由于1槽導(dǎo)體與4槽導(dǎo)體處于不同的極性下，因此A相電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為1槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)與4槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量差。同理，B相電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為3槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)與6槽導(dǎo)

7、體電動(dòng)勢(shì)的相量差，C相電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為5槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)與2槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量差，如圖所示，由圖可知三相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為三相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)。 為了表示各線(xiàn)圈的位置和連接，通常采用所謂繞組展開(kāi)圖，它是把定子沿軸向剖開(kāi)，然后把它展開(kāi)，每一槽用一直線(xiàn)表示，槽上編以號(hào)碼，按照節(jié)距連成線(xiàn)圈，這就是 最簡(jiǎn)單的三相單層集中整距繞組展開(kāi)圖。 2）三相單層集中整距繞組繞組展開(kāi)圖按照需要，三相繞組可以連成星形或三角形，星形聯(lián)結(jié)；若接成三角形，則按AZ、BX、CY或AY、BZ、CX連接然后由A、B、C引出。 若連成單層繞組，其繞組排列如圖所示。123456AXBYCZ集中整距繞組的優(yōu)缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單，但感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)波形不好，而且由于

8、繞組集中，運(yùn)行時(shí)發(fā)熱集中，散熱不良，再加上電樞表面空間利用率低，所以一般采用分布繞組。 三相單層繞組（2）三相單層整距分布繞組以例說(shuō)明繞組槽電動(dòng)勢(shì)星形圖及展開(kāi)圖的作法：一交流電機(jī)定子槽數(shù)Z=24，極數(shù)2p=4,m=3,繪制三相單層分布繞組的電動(dòng)勢(shì)星形圖及繞組展開(kāi)圖。步驟：畫(huà)槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分相；構(gòu)成線(xiàn)圈；構(gòu)成線(xiàn)圈組；畫(huà)繞組展開(kāi)圖。1） 作槽電勢(shì)星形圖三相單層繞組規(guī)定電動(dòng)勢(shì)穿出紙面為正，則在圖所示位置，1槽導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)為正的最大，依次作出其它槽導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)相量，如圖所示,由于是兩對(duì)極，電動(dòng)勢(shì)星形重復(fù)兩圈,一般地說(shuō),p對(duì)極電機(jī)，電動(dòng)勢(shì)星形重復(fù)p圈。 2 三相單層繞組2） 分相所謂分相，就是按每極每相

9、槽數(shù)q，把各槽電動(dòng)勢(shì)相量所屬的槽號(hào)具體分配到各個(gè)相，分相的原則是應(yīng)使每相電動(dòng)勢(shì)最大，且三相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱(chēng)。2 三相單層繞組2） 分相以A相為例，由于q=2，故每個(gè)極下A相有2槽，整個(gè)電機(jī)A相共有8槽，若在第一個(gè)N極下取1、2槽作為A相帶，為使合成電動(dòng)勢(shì)最大，應(yīng)將第一個(gè)S極下的7、8槽也劃歸A相，作為X相帶。因?yàn)?、8槽與l、2槽相隔一個(gè)極距，它們可分別構(gòu)成整距線(xiàn)圈，第二對(duì)極下13、14槽為A相帶，19、20槽則為X相帶。 三相單層分布繞組1） 畫(huà)出槽展開(kāi)圖。即以24根等距直線(xiàn)表示24槽，并在旁邊標(biāo)以槽號(hào)。 2）根據(jù)槽電動(dòng)勢(shì)星形圖，把每對(duì)極下的槽分成A、Z、B、X、C、Y六個(gè)相帶，每個(gè)相帶有q(2)

10、個(gè)槽 。3）把槽中導(dǎo)體連成線(xiàn)圈。單層繞組只能將不同極性下同一相的槽導(dǎo)體組成線(xiàn)圈，如A相只能把A相帶與X相帶的槽內(nèi)導(dǎo)體連成線(xiàn)圈，在連接時(shí)，導(dǎo)體間連接的先后次序?qū)铣呻妱?dòng)勢(shì)并無(wú)影響，因此連接方法有好幾種。 3） 繪制繞組展開(kāi)圖3. 繪制繞組展開(kāi)圖(三相單層分布疊繞組)例：一臺(tái)交流電機(jī)定子槽數(shù)Z=36，極數(shù)2p=4，并聯(lián)支路數(shù)a=1，試?yán)L制三相單層繞組展開(kāi)圖。步驟：畫(huà)槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分相；構(gòu)成線(xiàn)圈；構(gòu)成線(xiàn)圈組；畫(huà)繞組展開(kāi)圖。2 三相單層繞組連接的原則是應(yīng)使串聯(lián)的線(xiàn)圈組電動(dòng)勢(shì)相加，而且各條支路的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)相等。一相的各線(xiàn)圈組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，或一半線(xiàn)圈組串聯(lián)后再并聯(lián)。若為串聯(lián)，支路數(shù)a=1，為使線(xiàn)圈

11、組的電動(dòng)勢(shì)相加，為順向串聯(lián)，即按“尾接頭”連線(xiàn)，而反向串聯(lián)，即按“尾接尾”或“頭接頭”接線(xiàn)。同一繞組，如用串聯(lián)，則每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可較大，允許通過(guò)的相電流??；如用并聯(lián)，每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，允許通過(guò)的相電流則增大。根據(jù)電壓和電流的要求把一相的各個(gè)線(xiàn)圈組連成一相繞組 2 三相單層繞組單層疊繞組：圖中，A相帶中的l槽和2槽導(dǎo)體分別與X相帶的7槽和8槽導(dǎo)體組成兩個(gè)整距線(xiàn)圈， 它們串聯(lián)后形成一個(gè)線(xiàn)圈組(也稱(chēng)極相組)。一般說(shuō)，這種連接，一個(gè)線(xiàn)圈組由 q個(gè)線(xiàn)圈組成，一對(duì)極每相有一個(gè)線(xiàn)圈組，p對(duì)極電機(jī)一相有p個(gè)線(xiàn)圈組，由于一個(gè)線(xiàn)圈組的q個(gè)線(xiàn)圈端部相疊，故稱(chēng)單層疊繞組。這種連接的端接長(zhǎng)，費(fèi)銅線(xiàn)。（4） 三相單層繞

12、組的不同端接形式鏈?zhǔn)嚼@組：圖 中線(xiàn)圈的節(jié)距y5，即節(jié)距為l一6，端接較短，可節(jié)省銅線(xiàn)，常用于4極、6極及部分8極的小型電機(jī)，由于各線(xiàn)圈的捧列形如長(zhǎng)鏈，故稱(chēng)鏈?zhǔn)嚼@組。同心繞組：兩個(gè)線(xiàn)圈的節(jié)距不相等，它的特點(diǎn)是同一相線(xiàn)圈端部不交疊，布置和嵌線(xiàn)方便，常用于小型兩極異步電機(jī)，由于是一個(gè)線(xiàn)圈套著一個(gè)線(xiàn)圈，同一組的幾個(gè)線(xiàn)圈是“同心”的，故稱(chēng)同心式繞組。鏈?zhǔn)嚼@組繞組的不同 端接方式三相單層鏈?zhǔn)嚼@組展開(kāi)圖（A相）同心繞組繞組的不同 端接方式不同的端接形式會(huì)改變繞組的節(jié)距，但不會(huì)改變其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2 三相單層繞組討論：鏈?zhǔn)?、同心式繞組，雖然線(xiàn)圈節(jié)距不等于整距，但由于各種連接形式只改變了同一相中各線(xiàn)圈邊電動(dòng)勢(shì)相加的

13、先后次序，所以它不影響相電動(dòng)勢(shì)的大小，仍算整距繞組。3 三相雙層繞組1）可以選擇有利的節(jié)距，并可同時(shí)采用分布的辦法來(lái)改善電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形。2）可以組成較多的并聯(lián)支路。3）端部形狀排列整齊，有利于散熱和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。所以現(xiàn)代10kW以上的三相交流電機(jī)，其定子繞組均采用雙層繞組。雙層繞組雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)雙層繞組的分類(lèi)三相雙層繞組有疊繞組和波繞組兩種。3 三相雙層繞組雙層疊繞組首先進(jìn)行計(jì)算：某交流電機(jī)定子繞組的Z24，p=2，m=3，采用短距，且y=5，（節(jié)距為16），試作出線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)的星形圖及繞組展開(kāi)圖。 （節(jié)距為16）， 繪制線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)相量圖并分相3 三相雙層繞組3.畫(huà)繞組展開(kāi)圖1）把電樞展開(kāi)，

14、每槽以一實(shí)線(xiàn)表示線(xiàn)圈的上層邊，一虛線(xiàn)表示線(xiàn)圈的下層邊，并在實(shí)線(xiàn)旁標(biāo)以槽號(hào)，然后把槽按極數(shù)等分成4份，如圖所示。2）按電動(dòng)勢(shì)星形圖把每對(duì)極下的槽分成A、Z、B、X、C、Y六個(gè)相帶。注意這些相帶只表示該相線(xiàn)圈上層邊所在的槽。3 三相雙層繞組3） 繪制線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)相量圖 對(duì)于雙層繞組，其線(xiàn)圈數(shù)等于槽數(shù)，由于每個(gè)線(xiàn)圈兩個(gè)邊放在相距節(jié)距y的兩個(gè)槽內(nèi)，所以線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)就是槽電動(dòng)勢(shì)星形圖中相距y槽的兩個(gè)相量的合成，所得線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)相量圖仍為相差 電角度的星形圖，僅僅是相量長(zhǎng)短不同以及因選擇的節(jié)距不同相量圖移動(dòng)了一個(gè)不同的角度，由于本例有相同的槽數(shù)和極數(shù)，所以的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖也可看作線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)星形圖，只是每一相量的

15、編號(hào)是該線(xiàn)圈上層邊所在槽的號(hào)碼。例如相量1是其上層邊嵌于槽1的線(xiàn)圈的電動(dòng)勢(shì)相量 。做繞組展開(kāi)圖并分相（雙層疊繞一相）根據(jù)線(xiàn)圈的節(jié)距y5(節(jié)距為16)，把上、下層連成線(xiàn)圈。例如A相帶第1槽的上層邊和第6槽的下層邊構(gòu)成一個(gè)線(xiàn)圈，第2槽上層邊與第7槽下 層邊構(gòu)成一個(gè)線(xiàn)圈，這兩個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)形成一個(gè)線(xiàn)圈組。同樣可作出以相其它相帶的線(xiàn)圈組，一相共有2p個(gè)線(xiàn)圈組，本例 中一相有4個(gè)線(xiàn)圈組。 同理可作出B、C相的線(xiàn)圈組(圖中未畫(huà)出)。 3 三相雙層繞組4）根據(jù)電壓和電流的要求，把一相的線(xiàn)圈組串聯(lián)或并聯(lián)組成一相繞組。為了使線(xiàn)圈組的電動(dòng)勢(shì)相加，一相兩相鄰線(xiàn)圈組之間應(yīng)反向串聯(lián)，即采用“尾接尾，頭接頭的連接規(guī)律。圖 (

16、a)為串聯(lián)連接支路數(shù)a=l。 圖(b)為一半線(xiàn)圈組串聯(lián)后再并聯(lián)的連接示意圖，其支路a=2。 對(duì)于雙層疊繞組，最大并聯(lián)支路數(shù)等于線(xiàn)圈組數(shù)，而一相的線(xiàn)圈組數(shù)等于極數(shù)，所以最大可能的并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)。 3 三相雙層繞組雙層疊繞組圖 三相雙層繞組展開(kāi)圖（a=1）3 三相雙層繞組雙層疊繞組圖8-12 三相雙層繞組展開(kāi)圖（a=2）例：一臺(tái)三相四極36槽電機(jī)，試?yán)L出槽電勢(shì)星形圖及劃 分相帶。步驟：畫(huà)槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；分相；構(gòu)成線(xiàn)圈；構(gòu)成線(xiàn)圈組；畫(huà)繞組展開(kāi)圖。1、繪槽電勢(shì) 星形圖2、劃分相帶 以A相為例， A相在每極下應(yīng)占有3個(gè)槽，整個(gè)定子中A相共有12個(gè)槽，為使合成電勢(shì)最大，在第一個(gè)N極下取1、2、3三個(gè)槽

17、作為A相帶，在第一個(gè)S極下取10、11、12三個(gè)槽作為X相帶，1、2、3三個(gè)槽相量間夾角最小，合成電勢(shì)最大，而10、11、12三個(gè)槽分別于1、2、3三個(gè)槽相差一個(gè)極距，即相差1800電角度，這兩個(gè)線(xiàn)圈組（極相組）反接以后合成電勢(shì)代數(shù)相加，其合成電勢(shì)最大。 同理將19、20、21和28、29、30也劃為A相，然后把這些槽里的線(xiàn)圈按一定規(guī)律連接起來(lái)，即得A相繞組。在第一個(gè)N極下取1、2、3三個(gè)槽作為A相帶，在第一個(gè)S極下取10、11、12三個(gè)槽作為X相帶,第二對(duì)極下19、20、21作為A相帶，28、29、30作為X相帶。 也可采用1200相帶繞組。因1200相帶合成電勢(shì)較600相帶合成電勢(shì)小，所以

18、一般采用600相帶繞組。繪制繞組展開(kāi)圖的步驟是： a、繪槽電勢(shì)星形圖 b、劃分相帶 c、把各相繞組按一定規(guī)律連接成對(duì)稱(chēng)三相繞組。四、繪制繞組展開(kāi)圖 根據(jù)線(xiàn)圈的形狀和連接規(guī)律，雙層繞組可分為疊繞組和波繞組兩種疊繞組線(xiàn)圈波繞組線(xiàn)圈1、疊繞組 兩個(gè)相鄰的線(xiàn)圈后一個(gè)疊在前一個(gè)上面稱(chēng)為疊繞組。繪制四極三相36槽的雙層疊繞組展開(kāi)圖。繪制槽電勢(shì)星形圖和相帶劃分同上，按y1=7繪制相帶A Z B X C Y第一對(duì)極1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二對(duì)極19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36各個(gè)相帶槽號(hào)分布 按相鄰極下電流必須相反的原則，將各極相組連接起來(lái)，構(gòu)成相繞組，圖中實(shí)線(xiàn)為上層邊，虛線(xiàn)為下層邊。 由于N極下的極相組A與S極下的極相組X的電動(dòng)勢(shì)方向相反，電流方向也相反，應(yīng)將極相組A和極相組X反相串聯(lián)。 由于每相的極相組數(shù)等于極數(shù)，所以雙層疊繞組的最多并聯(lián)支路數(shù)等于2P如上例中有4極4個(gè)極相組，所以最多并聯(lián)支路數(shù) a=4實(shí)際支路數(shù)通常小于2P，且2P必須是a的整數(shù)倍。三