第三篇交流電機(jī)的繞組電動勢和磁動勢

第三篇交流電機(jī)的繞組電動勢和磁動勢第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第十章交流電機(jī)的繞組和電動勢

交流電機(jī)的基本工作原理交流繞組的構(gòu)成繞組繞組感應(yīng)電勢的分析對交流繞組及其感應(yīng)電勢的要求分析推導(dǎo)過程：第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月交流電機(jī)同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步電動機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步電動機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)交流電機(jī)的分類第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

同步電機(jī)：多用作發(fā)電機(jī)使用，在不調(diào)速情況，

也用作電動機(jī)，可改變電網(wǎng)功率因數(shù)（通過調(diào)節(jié)勵磁電流）。基本結(jié)構(gòu)定子：定子鐵心、定子繞組（電樞繞組）。

轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心（主磁極）、轉(zhuǎn)子繞組（勵磁繞組）。第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電機(jī)：主要用作電動機(jī)，只有特殊場合才用

作發(fā)電機(jī)。第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種類型的交流電機(jī)在涉及的基本電磁理論、基本結(jié)構(gòu)原理方面具有下面三個共同部分：◆交流繞組的基本結(jié)構(gòu)◆交流繞組中感應(yīng)的電動勢◆交流繞組產(chǎn)生的磁動勢第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-1

交流電機(jī)的基本工作原理、

對繞組的基本要求一、交流電機(jī)的基本工作原理1.同步電機(jī)的基本工作原理

當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄使外磁鐵轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子磁極就會隨之轉(zhuǎn)動，重物就會上升。如果重物重量不大，轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動的角速度總是等于外部磁鐵的角速度。第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：實際的同步電機(jī)如何產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)性質(zhì)磁場的？第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月以發(fā)電機(jī)為例(機(jī)械能電能)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生（1）給勵磁繞組通入直流電流，電機(jī)里就產(chǎn)生了磁場，由原動機(jī)拖動主磁極以恒速，逆時針旋轉(zhuǎn)，磁場與定子上的導(dǎo)體之間就有了相對運(yùn)動（定子導(dǎo)體相對主磁極順時針旋轉(zhuǎn)切割），于是，在定子繞組里便感應(yīng)出交流電勢。第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月一根導(dǎo)體感應(yīng)電勢公式其中——導(dǎo)體所在處的磁通密度；——導(dǎo)體的軸向長度；——磁場切割導(dǎo)體的線速度；

感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生（2）第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月電機(jī)的磁極對數(shù)（極對數(shù)）、感應(yīng)電勢的頻率及電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系一對磁極電機(jī)()兩對磁極電機(jī)()對磁極電機(jī)（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速單位為：）第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈接一對極電機(jī)感應(yīng)電勢頻率動畫第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈接兩對極電機(jī)感應(yīng)電勢頻率動畫第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月外部磁場旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)，重物上升。但是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速。2.異步電機(jī)的基本工作原理第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月定子：定子鐵心、定子繞組，與同步電機(jī)相同。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心、鼠籠繞組第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1）感應(yīng)電動勢的頻率為；2）三相繞組感應(yīng)的電動勢應(yīng)是對稱的，相位上依次相差時間角；3）三相繞組感應(yīng)的電動勢波形應(yīng)盡量接近正弦波形；二、對交流繞組及其感應(yīng)電動勢的要求1.對交流繞組感應(yīng)電動勢的要求第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.對三相交流繞組的要求1）繞組導(dǎo)體數(shù)一定情況的下，能產(chǎn)生較大的基波電動勢，允許流過較大的電流，以便產(chǎn)生較大的磁場；2）電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)為同步速，這樣轉(zhuǎn)子磁切割交流繞組，交流繞組感應(yīng)電動勢的頻為；3）三相繞組在電機(jī)定子內(nèi)圓應(yīng)該對稱分布的；4）交流繞組在聯(lián)結(jié)時應(yīng)采用一定的方式保證感應(yīng)電動勢波形應(yīng)盡量接近正弦波形；第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-2三相繞組的構(gòu)成

及其感應(yīng)電勢

如右圖，當(dāng)轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入勵磁電流產(chǎn)生的在定子內(nèi)圓表面磁場分布情況（磁力線表示）。下圖是定子內(nèi)圓磁密的分布波形。一、轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣隙主極磁場（磁密）的分布及波形第19頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場分布示意：第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月隱極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場分布示意：第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月電機(jī)氣隙磁密波及其分解:第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月二、名詞解釋（1）空間電角度：把一對主磁極表面占的空間距離用空間電角度表示，定義為360°空間電角度。兩極電機(jī)電角度第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月四極電機(jī)電角度第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月極距：定子內(nèi)表面用長度表示的每極所占空間距離，可以用所跨槽數(shù)表示，也可以用所占空間電角度表示。線圈節(jié)距：一個線圈的兩個線圈邊沿定子內(nèi)表面跨過的距離。槽間角：一個定子槽在定子內(nèi)圓表面所占的空間電角度。第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月三、導(dǎo)體、單匝和多匝線圈（整矩和短距）及其感應(yīng)電動勢單根導(dǎo)體多匝線圈單匝線圈（兩根導(dǎo)體）第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢分析基波磁場感應(yīng)的電勢基波磁場感應(yīng)的電勢有效值第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單根導(dǎo)體感應(yīng)電動勢分析3次諧波磁場感應(yīng)的電勢有效值3次諧波磁場感應(yīng)的電勢次諧波磁場感應(yīng)的電勢有效值思考：紅色導(dǎo)體感應(yīng)的電動勢和黃色導(dǎo)體感應(yīng)電動勢有何區(qū)別？第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單匝線圈和多匝感應(yīng)電動勢分析如果黃色和紅色導(dǎo)體串聯(lián)構(gòu)成一個單匝線圈其基波電勢：如果是一個匝數(shù)為線圈其基波電勢：其次諧波電勢：第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月3.整矩、短距線圈感應(yīng)電動勢分析整矩線圈第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月短矩線圈第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月短距線圈的感應(yīng)電動勢計算基波電動勢τ頭尾第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月短距線圈諧波電動勢有效值基波短距系數(shù)短距線圈基波電動勢有效值次諧波短距系數(shù)短距系數(shù)的物理意義：

采用短距線圈要比相同匝數(shù)的整矩線圈感應(yīng)電勢要小，其減小的倍數(shù)即為短距系數(shù)。第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月線圈組：由依次相鄰一個槽的個結(jié)構(gòu)相同的線圈串聯(lián)構(gòu)成的一組線圈組，稱為線圈組。四、名詞解釋（2）每極每相槽數(shù)：每個主磁極下一相所占的槽數(shù)。當(dāng)集中繞組分布繞組分?jǐn)?shù)槽繞組第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月12345678AX分布繞組實例第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月五、分布繞組基波與諧波電勢分析第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月線圈組感應(yīng)電動勢的計算圖示，三個整距線圈組成的線圈組基波電動勢相量為。第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

分布系數(shù)的物理意義：

采用分布放置的繞組要比相同匝數(shù)下集中放置的繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢要小，其減小的倍數(shù)即為分布系數(shù)。次諧波分布系數(shù)基波分布系數(shù)線圈組的諧波電動勢第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月單層集中整距繞組實例（兩極）六、三相交流繞組聯(lián)結(jié)實例1.第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月單層集中整距繞組實例(四極)2.第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月雙層分布短距繞組實例（兩極）3.第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月雙層分布短距繞組聯(lián)結(jié)實例（兩極）第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.三相雙層分布短距繞組的安排（四極）第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月七、一相繞組的電動勢

一相繞組的電動勢“等于”一條支路中線圈組的數(shù)目乘以每個線圈組的電動勢。

對于單層繞組：一相有p個線圈組，它們可以串、并、混三種連接方法。1)全并聯(lián)：有p條并聯(lián)支路，a=p，每條支路只有一個線圈；2)全串聯(lián)：a=1，每條支路有p個線圈串聯(lián)；3)混聯(lián)：每條支路有個線圈串聯(lián)。第58頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月對于雙層繞組：一相有2p個線圈組，它們也可以串、并、混三種連接方法。1)全并聯(lián)：有2p條并聯(lián)支路，a=2p，每條支路只有一個線圈；2)全串聯(lián)：a=1，每條支路有2p個線圈串聯(lián)；3)混聯(lián)：每條支路有個線圈串聯(lián)。第59頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月――每相串聯(lián)匝數(shù)；――電機(jī)極對數(shù)；――每極每相槽數(shù)；――每相繞組并聯(lián)支路數(shù)。一相繞組基波、諧波電勢有效值――基波繞組系數(shù)