第10章交流電機(jī)的繞組和電動(dòng)勢(shì).ppt

1、第三篇 交流電機(jī)的繞組電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì) (The Electromotive force and Magnetomotive force of AC machine winding),第十章 交流電機(jī)的繞組和電動(dòng)勢(shì)(The Winding and Electromotive Force of AC Machine),交流電機(jī)的基本工作原理,交流繞組的構(gòu)成,繞組感應(yīng)電勢(shì)的分析,對(duì)交流繞組及其感應(yīng)電勢(shì)的要求,分析推導(dǎo)過(guò)程：,交流電機(jī),同步電機(jī),同步發(fā)電機(jī),同步電動(dòng)機(jī),異步發(fā)電機(jī),異步電動(dòng)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,鏈接同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)動(dòng)畫,同步電機(jī)：多用作發(fā)電機(jī)使用，在不調(diào)速情

2、況， 也用作電動(dòng)機(jī)，可改變電網(wǎng)功率因 數(shù)（通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)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(lì)磁繞組）。,鏈接異步電機(jī)拆卸動(dòng)畫,異步電機(jī)： 主要用作電動(dòng)機(jī)， 只有特殊場(chǎng)合才用作發(fā)電機(jī)。,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(gè)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(dòng)勢(shì) 交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì),10-1 交流電機(jī)的基本工作原理、 對(duì)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,手動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)模型動(dòng)畫,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使外磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 轉(zhuǎn)子磁極就會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，重物就會(huì)上升。如果重

3、物重量不大，轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度總是等于外部磁鐵的角速度。,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生（1）,鏈接發(fā)電機(jī)模型動(dòng)畫,給勵(lì)磁繞組通入直流電流，電機(jī)里就產(chǎn)生了磁場(chǎng)，由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主磁極以恒速 ，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)與定子上的導(dǎo)體之間就有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)（定子導(dǎo)體相對(duì)主磁極順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切割），于是，在定子繞組里便感應(yīng)出交流電勢(shì)。,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生（2）,一根導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)公式：,其中 導(dǎo)體所在處的磁通密度； 導(dǎo)體的軸向長(zhǎng)度； 磁場(chǎng)切割導(dǎo)體的線速度。,鏈接同步電機(jī)模型動(dòng)畫,鏈接一對(duì)極電機(jī) 感應(yīng)電勢(shì)頻率動(dòng)畫,電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)（極對(duì)數(shù) ）、感應(yīng)電勢(shì)的頻率 及電機(jī)轉(zhuǎn)速 的關(guān)系,兩對(duì)磁極電機(jī)( ),對(duì)磁極電機(jī),鏈接兩對(duì)極電機(jī) 感應(yīng)電勢(shì)頻率

4、動(dòng)畫,外部磁場(chǎng)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,鏈接手動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)模型動(dòng)畫,鏈接異步電動(dòng)機(jī)模型動(dòng)畫,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,二、對(duì)交流繞組及其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的要求,1.對(duì)交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的要求,1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 ； 2）三相繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)是對(duì)稱的，相位上依 次相差 時(shí)間角； 3）三相繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)波形應(yīng)盡量接近正弦波形。,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(dòng)勢(shì)，允許流過(guò)較大的電流，以便產(chǎn)生較大 的磁場(chǎng)； 2）三相繞組在電機(jī)定子內(nèi)圓應(yīng)該對(duì)稱分布的，互差 空間電角度； 3）

5、電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形應(yīng)盡量接近正弦波，即諧波分量盡量小。,2.對(duì)三相交流繞組的要求,10-2 三相繞組的構(gòu)成及其感應(yīng)電勢(shì),如右圖，當(dāng)轉(zhuǎn)子的勵(lì) 磁繞組通入勵(lì)磁電流 產(chǎn)生的在定子內(nèi)圓表 面磁場(chǎng)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(chǎng)（磁密）的分布及波形,電機(jī)氣隙磁密波:,N,S,電機(jī)氣隙磁密波及其分解 :,二、名詞解釋（1）,空間電角度 ：把一對(duì)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,四極電機(jī)電角度,極距 ：定子內(nèi)表面用長(zhǎng)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。,槽距角 ：

6、一個(gè)定子槽在定子內(nèi)圓表面所占的空間 電角度。,線圈節(jié)距 ：一個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊沿定子內(nèi)表面跨過(guò)的距離。,三、導(dǎo)體、單匝和多匝線圈（整矩和短距） 及其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),單層繞組：一個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊。,集中繞組：一個(gè)極下每相只有一個(gè)定子槽，或每對(duì)極下每相只有一個(gè)線圈。,1.單根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析,基波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì),基波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)有效值,思考：導(dǎo)體空間相位與電動(dòng)勢(shì)相位關(guān)系？,1.單根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析（續(xù)）,3次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)有效值,3次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì),次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)有效值,思考： 紅色導(dǎo)體感應(yīng)的電動(dòng) 勢(shì)和黃色導(dǎo)體感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)有何區(qū)別？,2. 單匝線圈和多匝感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析,如果黃色

7、和紅色導(dǎo)體串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)單匝線圈，其基波電勢(shì)：,如果是一個(gè)匝數(shù)為 線圈，其基波電勢(shì)：,其 次諧波電勢(shì)：,整距線圈：線圈節(jié)距 為一個(gè)極距 或 。,3.整矩、短距線圈感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)分析（整矩）,整矩線圈,3.整矩、短距線圈感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)分析（短距）,短距線圈： 線圈節(jié)距小于極距，即,短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算,基波電動(dòng)勢(shì),短距線圈基波電動(dòng)勢(shì)有效值,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(shì)要小，其減小的倍數(shù)即為短距系數(shù)。,線圈組：由依次相鄰一個(gè)槽的 個(gè)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、（分布繞組相關(guān)）名詞解釋（2）,每極每相槽數(shù) ：每個(gè)主磁極下一相所占的槽數(shù)。,分

8、布繞組實(shí)例,鏈接單層分布繞組感應(yīng)電勢(shì)動(dòng)畫,五、分布繞組基波與諧波電勢(shì)分析,線圈組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,圖示， 三個(gè)整距線圈組成的線圈組基波電動(dòng)勢(shì)相量為 。,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(shì)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(dòng)勢(shì),單層集中整距繞組實(shí)例（兩極）,六 、三相交流繞組聯(lián)結(jié)實(shí)例,1.,單層集中整距繞組實(shí)例( 四極),2.,雙層分布短距繞組實(shí)例（兩極）,3.,雙層分布短距繞組聯(lián)結(jié)實(shí)例（兩極）,4. 三相雙層分布短距繞組的安排（四極）,七、一相繞組的電動(dòng)勢(shì),一相繞組的電動(dòng)勢(shì)“等于”一條支路中線圈組的數(shù)目乘以每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)。 對(duì)于單層繞組：一相有p個(gè)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(gè)線圈； 2) 全串聯(lián)：a=1，每條支路有p個(gè)線圈串聯(lián)； 3) 混聯(lián)：每條支路有 個(gè)線圈串聯(lián)。,對(duì)于雙層繞組：一相有2p個(gè)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(gè)線 圈； 2) 全串聯(lián)：a=1，每條支路有2p個(gè)線圈串聯(lián)； 3) 混聯(lián)：每條支路有 個(gè)線圈串聯(lián)。,每相串聯(lián)匝數(shù)； 電機(jī)極對(duì)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(shì)有效值,基波繞組系數(shù)； 諧波繞組