交流電機(jī)繞組的電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢

交流電機(jī)繞組的電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六4.1交流電機(jī)的繞組一、構(gòu)成原則

1.合成電動(dòng)勢和合成磁動(dòng)勢的波形要接近正弦形（基波、諧波）2.三相繞組對(duì)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(dòng)勢磁動(dòng)勢對(duì)稱，電阻電抗相同）3.銅耗減小，用銅量減少。4.絕緣可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、散熱條件好、制造方便二、交流繞組的分類按相數(shù)分為：單相、三相、多相按槽內(nèi)層數(shù)分為：單層（同心式、鏈?zhǔn)?、交叉式）、雙層（疊繞組、波繞組）、單雙層每極每相槽數(shù)q：整數(shù)槽、分?jǐn)?shù)槽4.1.1交流繞組的基本知識(shí)第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六三、基本概念1.極距τ：2.線圈節(jié)距y：整距y=τ；短距y<τ。3.槽距角α（電角度）：

4.每極每相槽數(shù)q:5.電角度=p360°=p機(jī)械角度

6.并聯(lián)支路數(shù)a

7.相帶：60度相帶——將一個(gè)磁極分成m份，每份所占電角度

120度相帶——將一對(duì)磁極分成m份，每份所占電角度

8.極相組——將一個(gè)磁極下屬于同一相（即一個(gè)相帶）的q個(gè)線圈，按照一定方式串聯(lián)成一組，稱為極相組（又稱為線圈組）。

9.線圈組數(shù)=線圈個(gè)數(shù)/q計(jì)量電磁關(guān)系的角度稱為電角度（電氣角度）。電機(jī)圓周在幾何上占有角度為360°，稱為機(jī)械角度。而從電磁方面看，一對(duì)磁極占有空間電角度為360°。一般而言，對(duì)于p對(duì)極電機(jī)，電角度=p機(jī)械角度。第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六4.1.2三相雙層繞組一、特點(diǎn)：⑴每個(gè)槽內(nèi)放置上下兩個(gè)線圈邊⑵線圈個(gè)數(shù)等于槽數(shù)Q1（定子）⑶線圈組個(gè)數(shù)=Q1/q⑷每相線圈組數(shù)⑸每個(gè)線圈匝數(shù)為=每槽導(dǎo)體數(shù)/2⑹每個(gè)線圈組的匝數(shù)為*q⑺每相串聯(lián)匝數(shù)N（即每極每條支路的匝數(shù)）每個(gè)槽內(nèi)放上下兩層線圈的有效邊，線圈的每一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相距一個(gè)節(jié)距y的另一槽的下層。構(gòu)成原則、排列方法和聯(lián)接步驟與單層繞組基本相同。第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六二、優(yōu)點(diǎn)：⑴可采用短距，改善電動(dòng)勢、磁動(dòng)勢的波形⑵線圈尺寸相同，便于繞制⑶端部排列整齊，利于散熱機(jī)械強(qiáng)度高三、分類⑴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⑵波繞組——兩個(gè)相連接的線圈成波浪式前進(jìn)疊繞組展開圖第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六4.1.3三相單層繞組

單層繞組的每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊，電機(jī)的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。排列方法和聯(lián)接步驟為：1）分極、分相；2）連成線圈和線圈組；3）連成相繞組。一、單層交叉式繞組

由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互相交叉。

交叉式繞組由兩大一小線圈交叉布置。線圈端部連線較短，有利于節(jié)省材料，并且省銅。廣泛用于q>1的且為奇數(shù)的小型三相異步電動(dòng)機(jī)。第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六二、單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個(gè)外形如長鏈。每個(gè)線圈節(jié)距相等并且制造方便；線圈端部連線較短并且省銅。主要用于q=2的4、6、8極小型三相異步電動(dòng)機(jī)。

第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六三、單層同心式繞組

幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。

同心式繞組端部連線較長，適用于q=4、6、8等偶數(shù)的2極小型三相異步電動(dòng)機(jī)。第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六優(yōu)點(diǎn)不適宜于大中型電機(jī)元件少，結(jié)構(gòu)簡單，嵌線方便，槽內(nèi)無層間絕緣廣泛應(yīng)用于10kW以下的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組單層繞組為整距繞組缺點(diǎn)電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢波形較差鐵損和噪聲較大起動(dòng)性能較差三相單層繞組的優(yōu)缺點(diǎn)第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六

4.2交流電機(jī)繞組的電動(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：二、線匝電動(dòng)勢及短矩系數(shù)

，短矩系數(shù)：；三、線圈電動(dòng)勢設(shè)線圈為Nc匝數(shù)，則有：第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六四、線圈組電動(dòng)勢及分布系數(shù)

q個(gè)線圈組成，集中繞組：分布繞組：分布系數(shù)：繞組系數(shù)：

五、相電動(dòng)勢和線電動(dòng)勢設(shè)一相繞組的串聯(lián)匝數(shù)為N，則一相的感應(yīng)電動(dòng)勢對(duì)于單層繞組，因?yàn)槊肯嘤衟個(gè)線圈組所以每相串聯(lián)匝數(shù)對(duì)于雙層繞組，因?yàn)槊肯嘤?p個(gè)線圈組所以每相串聯(lián)匝數(shù)

式中:a為并聯(lián)支路數(shù)第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六若已知定子槽數(shù)為，每槽導(dǎo)體數(shù)為Z，則電機(jī)總導(dǎo)體數(shù)為，電機(jī)總匝數(shù)為每相全部線圈串聯(lián)匝數(shù)為，每相支路串聯(lián)匝數(shù)N=

線電動(dòng)勢星接時(shí)角接時(shí)

第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六六、感應(yīng)電動(dòng)勢中的高次諧波

因?yàn)榇艌霾ㄐ蜗鄬?duì)于磁極中心線左右對(duì)稱，所以諧波磁場中無偶次諧波，故γ=3，5，7，9，11……1、高次諧波電動(dòng)勢

⑴諧波磁場的極對(duì)數(shù)：pγ=γpp——基波磁場的極對(duì)數(shù)⑵諧波磁場的極距：τγ=τ/γτ——基波磁場的極距⑶諧波磁場的槽距角：dγ=γd

⑷諧波磁場的轉(zhuǎn)速：nr=ns主磁極的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）⑸諧波感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率：fv=pv*nv/60=vpns/60=vf1⑹諧波感應(yīng)電動(dòng)勢的節(jié)距因數(shù)kpv⑺諧波感應(yīng)電動(dòng)勢的分布因數(shù)kdv⑻諧波感應(yīng)電動(dòng)勢的繞組因數(shù)kwv=kpvkdv⑼諧波電動(dòng)勢（相值）EΦv=4.44fυNRwrΦr第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六2、齒諧波電動(dòng)勢⑴齒諧波——諧波次數(shù)v與一對(duì)極下的齒數(shù)Q1/p具有特定關(guān)系的諧波，即v=Q1/p±1=2mq±1的諧波⑵齒諧波的特點(diǎn)kWV（V=2mq±1）=kW13、諧波的相電動(dòng)勢和線電動(dòng)勢

EΦ=ELEL中三次及3的倍數(shù)次諧波。因?yàn)?k次諧波電動(dòng)勢同相位、幅值相同，所以星接時(shí)線電動(dòng)勢為零角接時(shí)產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流產(chǎn)生的壓降恰好被抵消。4、諧波的弊害⑴使電動(dòng)勢波形變壞，發(fā)電機(jī)本身能耗增加，η下降，從而影響用電設(shè)備的運(yùn)行性能⑵干擾臨近的通訊線路

第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六七、消除諧波電動(dòng)勢的方法EΦv=4.44fυNRwvΦv，所以通過減小KWr或Φr可降低EΦr1.采用短距繞組;2.采用分布繞組，降低Kqv;3.改善主磁場分布;4.斜槽或斜極.第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六

4.3交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢一、整距集中繞組的磁動(dòng)勢設(shè)氣隙均勻，通以正弦交流電流，匝數(shù)為Nc，則每個(gè)氣隙上的磁動(dòng)勢為：

結(jié)論：①波形：矩形波；②脈動(dòng)磁動(dòng)勢：空間位置固定、幅值大小和方向隨時(shí)間而變化的磁動(dòng)勢。③分解：

式中：為用電角度表示的空間距離。第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六⑤ν次諧波磁勢的幅值：⑥基波磁動(dòng)勢的性質(zhì)：按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁動(dòng)勢。二、分布繞組的磁勢1.整距分布繞組的磁勢（q個(gè)）2.雙層短矩分布繞組的基波磁動(dòng)勢④基波磁動(dòng)勢的幅值：第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六三、單相繞組的磁動(dòng)勢相電流為Iφ、每相串聯(lián)匝數(shù)N、繞組并聯(lián)支路數(shù)a、則單相磁動(dòng)勢為：單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢的分解第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六結(jié)論：兩個(gè)磁動(dòng)勢的性質(zhì)：①圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢；②幅值為單相磁動(dòng)勢幅值的一半；③轉(zhuǎn)速：

第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六四、三相繞組的磁動(dòng)勢1.圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢①數(shù)學(xué)法分解后相加的三相合成磁動(dòng)勢為：

第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六②圖解法——不同時(shí)刻三相合成磁動(dòng)勢10i

合成磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電流的相。第二十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期六結(jié)論：⑴三相對(duì)稱繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢；⑵性質(zhì)：①幅值：