第二篇_交流電機繞組、電動勢和磁動勢

1、Electrical Machinery 第二篇第二篇 第五章第五章 交流繞組及其電動勢交流繞組及其電動勢 1.1.掌握交流繞組的基本知識、要求及構(gòu)成原則；掌握交流繞組的基本知識、要求及構(gòu)成原則； 3.3.理解交流繞組電動勢大小及改善波形的方法。理解交流繞組電動勢大小及改善波形的方法。 2.2.理解掌握三相單層、雙層繞組；理解掌握三相單層、雙層繞組； 1.1.交流繞組的基本概念、分布及展開圖；交流繞組的基本概念、分布及展開圖； 2.2.一相繞組基波感應電動勢的表達式及其各量代表的物理意義；一相繞組基波感應電動勢的表達式及其各量代表的物理意義； 3.3.高次諧波產(chǎn)生及削弱方法。高次諧波產(chǎn)生及削弱

2、方法。 1.1.交流繞組的結(jié)構(gòu)及繞組展開圖的繪制；交流繞組的結(jié)構(gòu)及繞組展開圖的繪制； 2.2.交流繞組的基波感應電勢頻率、波形、大?。唤涣骼@組的基波感應電勢頻率、波形、大小； 3.3.高次諧波的削弱方法。高次諧波的削弱方法。 旋轉(zhuǎn)電機簡介旋轉(zhuǎn)電機簡介 旋轉(zhuǎn)電機是一種通常以磁場為耦合場的連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機電裝置。旋轉(zhuǎn)電機是一種通常以磁場為耦合場的連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機電裝置。 從結(jié)構(gòu)上看，它有從結(jié)構(gòu)上看，它有固定部分固定部分和和可以轉(zhuǎn)動可以轉(zhuǎn)動的部分，分別稱為定子和的部分，分別稱為定子和 轉(zhuǎn)子，其間留有空氣隙，簡稱為轉(zhuǎn)子，其間留有空氣隙，簡稱為氣隙氣隙。定子和轉(zhuǎn)子一般都有鐵芯。定子和轉(zhuǎn)子一般都有鐵芯 和繞組，繞

3、組有一種是勵磁繞組，通入電流后產(chǎn)生磁通，在電機和繞組，繞組有一種是勵磁繞組，通入電流后產(chǎn)生磁通，在電機 內(nèi)形成磁場；另一種繞組是電樞繞組，每種繞組各自安置在氣隙內(nèi)形成磁場；另一種繞組是電樞繞組，每種繞組各自安置在氣隙 的一側(cè)，但它可以在定子邊也可以在轉(zhuǎn)子邊。的一側(cè)，但它可以在定子邊也可以在轉(zhuǎn)子邊。電樞繞組與磁場之電樞繞組與磁場之 間的相對運動方式有不同形式間的相對運動方式有不同形式: :可以是繞組在磁場中做機械旋轉(zhuǎn)；可以是繞組在磁場中做機械旋轉(zhuǎn)； 或者是磁場做機械旋轉(zhuǎn)掠過繞組；或者把磁路的磁阻設計成隨轉(zhuǎn)或者是磁場做機械旋轉(zhuǎn)掠過繞組；或者把磁路的磁阻設計成隨轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)動而變化的。子轉(zhuǎn)動而變化的。無

4、論哪種方法線圈匝鏈的磁通都有周期變化，無論哪種方法線圈匝鏈的磁通都有周期變化， 在該繞組中感應出電動勢，同時電樞繞組中的電流與氣隙磁場相在該繞組中感應出電動勢，同時電樞繞組中的電流與氣隙磁場相 互作用又會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，由此實現(xiàn)電機的機電能量轉(zhuǎn)換?；プ饔糜謺a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，由此實現(xiàn)電機的機電能量轉(zhuǎn)換。 旋轉(zhuǎn)電機根據(jù)外電路流入旋轉(zhuǎn)電機根據(jù)外電路流入( (或流出或流出) )電機電樞繞組電流的種類電機電樞繞組電流的種類 分為分為: :交流電機交流電機和和直流電機直流電機兩大類。交流電機又可分為兩大類。交流電機又可分為同步電機同步電機 和和異步電機異步電機。 機座機座 繞組繞組 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 一、旋轉(zhuǎn)電機的基

5、本結(jié)構(gòu)一、旋轉(zhuǎn)電機的基本結(jié)構(gòu)( (以異步機為例以異步機為例) ) 旋轉(zhuǎn)電機一般由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成的。旋轉(zhuǎn)電機一般由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成的。 1.1.定子定子: :固定不固定不 動的部分主要包動的部分主要包 括括: :鐵芯、繞組、鐵芯、繞組、 機座等機座等 2.2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: :轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動的 部分主要包括部分主要包括: : 轉(zhuǎn)子、軸承、風轉(zhuǎn)子、軸承、風 扇等扇等 同步電機和異步電同步電機和異步電 機的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)機的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 和作用有一定差異。和作用有一定差異。 交流交流 電機電機 的定的定 子繞子繞 組組 定定 子子 鐵鐵 芯芯 和和 線線 圈圈 二、旋轉(zhuǎn)電機的基本工作原理二、旋轉(zhuǎn)電機

6、的基本工作原理 120sin 120sin sin mC mB mA tIi tIi tIi B i A X B Y C Z A i C i 0 n 規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X ( () )電流出電流出 ( )電流入電流入 A X Y C B Z 0 t N S 0 n A X Y C B Z 60t 600 60 A X Y C B Z 90t SN 三相電流合成磁場的分布情況三相電流合成磁場的分布情況 分析可知：三相電流產(chǎn)生的合分析可知：三相電流產(chǎn)生的合 成磁場是一個旋轉(zhuǎn)的磁

7、場即：成磁場是一個旋轉(zhuǎn)的磁場即： A A X Z B C Y A A X Z B C Y 2.2. 0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線 ( (電路如圖電路如圖) ) C i A X C Z B Y A i B i N S N S 0t 即：即： 1p B i A X B Y C Z A i C i A X Y C B Z N S C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i X A A X B Y B Y C C Z Z A X X N S Z C Z B Y B Y A C S N 極對數(shù)極對數(shù)2p 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) 與三相繞

8、組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān) p p=1=1時時 A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 60 10 fn 工頻：工頻：Hz50 1 f 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 3000 0 n X N S A X A B Z C Y Z C Y B S N 0t 60t p=2時時 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 1500 2 60 1 0 f n 0 n 30A X X Z C Z B Y B Y A C N S N S ) p f60 n 1 0 分轉(zhuǎn)/( 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n n0 0與頻率與頻率f f1 1和極對數(shù)和極對數(shù)p p有關(guān)。有關(guān)

9、。 2p 180分）轉(zhuǎn)/( 5001 1p 360分）轉(zhuǎn)/( 0003 極對數(shù)極對數(shù) 每個電流周期每個電流周期 磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 )f(Hz50 1 3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001 4p 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090 U2 U1 W2 V1 W1 V2 1 n n 1 1、電生磁、電生磁：三相對稱繞組三相對稱繞組 通往三相對稱電流產(chǎn)生圓通往三相對稱電流產(chǎn)生圓 形旋轉(zhuǎn)磁場。形旋轉(zhuǎn)磁場。 2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切旋轉(zhuǎn)磁場切 割轉(zhuǎn)子導體感應電動勢和割轉(zhuǎn)子導體感應電動勢和 電流。電流。 3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有轉(zhuǎn)子載流（有 功分量電流）體在磁場

10、作功分量電流）體在磁場作 用下受電磁力作用，形成用下受電磁力作用，形成 電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋 轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。 A A X X Y Y C C B B Z Z 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 60 1 0 p f n Blv Bli F F v F F 0 n N S 異步電機和同步電機在勵磁方式、工作原理等方異步電機和同步電機在勵磁方式、工作原理等方 面有一定的差異，但由于主磁場的轉(zhuǎn)速面有一定的差異，但由于主磁場的轉(zhuǎn)速( (同步速同步速) )同樣同樣 與極數(shù)具有反比關(guān)系，因而在定子上有結(jié)構(gòu)相同的三與極數(shù)具有反比關(guān)系，因而在定子上有結(jié)構(gòu)相同的三 相交流繞

11、組。該三相交流繞組同樣具有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁相交流繞組。該三相交流繞組同樣具有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁 動勢及感應三相交流電動勢，從而實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)動勢及感應三相交流電動勢，從而實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn) 換。換。 定子鐵芯中的三相交流繞組在空間是按互差定子鐵芯中的三相交流繞組在空間是按互差1201200 0電電 角度對稱分布的，在氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的切割作用下，定角度對稱分布的，在氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的切割作用下，定 子繞組感應電動勢。顯然，定子繞組的構(gòu)成方法對電子繞組感應電動勢。顯然，定子繞組的構(gòu)成方法對電 動勢的波形及其大小有直接影響，因此，研究電動勢動勢的波形及其大小有直接影響，因此，研究電動勢 先要了解定子繞組的構(gòu)成。先要

12、了解定子繞組的構(gòu)成。 交流繞組是電機結(jié)構(gòu)的重要組成部分，電機的電動勢和磁動交流繞組是電機結(jié)構(gòu)的重要組成部分，電機的電動勢和磁動 勢的特性均與繞組的構(gòu)成有關(guān)。勢的特性均與繞組的構(gòu)成有關(guān)。交流繞組是指同步電機的電樞繞交流繞組是指同步電機的電樞繞 組和異步電機的定子、轉(zhuǎn)子繞組。組和異步電機的定子、轉(zhuǎn)子繞組。繞組是由按一定規(guī)律排列和連繞組是由按一定規(guī)律排列和連 接的線圈組成。交流電機的三相定子繞組是機電能量轉(zhuǎn)換的主要接的線圈組成。交流電機的三相定子繞組是機電能量轉(zhuǎn)換的主要 部件，通過它必須產(chǎn)生一個極數(shù)、大小、波形均能滿足要求的磁部件，通過它必須產(chǎn)生一個極數(shù)、大小、波形均能滿足要求的磁 場；同時在定子繞

13、組中能夠感應出頻率、大小和波形及其對稱性場；同時在定子繞組中能夠感應出頻率、大小和波形及其對稱性 均能符合要求的電動勢。均能符合要求的電動勢。 交流電機繞組的種類形式交流電機繞組的種類形式 (1)(1)按相數(shù)分按相數(shù)分: :單相、兩相、三相和多相繞組；單相、兩相、三相和多相繞組； (2)(2)按槽內(nèi)的層數(shù)分按槽內(nèi)的層數(shù)分: :單層繞組和雙層繞組；單層繞組和雙層繞組； (3)(3)按端接部分的形狀分按端接部分的形狀分: :單層繞組又分為等元件式、同心式、鏈單層繞組又分為等元件式、同心式、鏈 式和交叉式等，雙層繞組又可分為疊繞組和波繞組；式和交叉式等，雙層繞組又可分為疊繞組和波繞組； (4)(4)

14、按每極每相所占的槽數(shù)是整數(shù)還是分數(shù)分按每極每相所占的槽數(shù)是整數(shù)還是分數(shù)分: :有整數(shù)槽和分數(shù)槽有整數(shù)槽和分數(shù)槽 繞組繞組。 1.1.電角度和機械角度電角度和機械角度 電機定子內(nèi)圓一周的機械角總是電機定子內(nèi)圓一周的機械角總是3603600 0，從電，從電 磁觀點來看，若磁場在空間按正弦波分布，導體磁觀點來看，若磁場在空間按正弦波分布，導體 切割這個磁場，經(jīng)過切割這個磁場，經(jīng)過N N、S S一對磁極，導體中所一對磁極，導體中所 感應的正弦電動勢的變化為一個周期，即經(jīng)過感應的正弦電動勢的變化為一個周期，即經(jīng)過 3603600 0電角度。換言之，一對磁極占有的空間是電角度。換言之，一對磁極占有的空間是

15、 3603600 0電角度。若電機有電角度。若電機有p p對磁極，則電機定子內(nèi)對磁極，則電機定子內(nèi) 圓一周按電角度計算即為圓一周按電角度計算即為p p3603600 0, ,故故 電角度電角度=p=p機械角度機械角度 X A C Y B Z X A C Y B Z A Y C X B Z 2.2.極距極距 p D 2 沿電機定子鐵芯內(nèi)圓每個磁極所占有的距離稱為沿電機定子鐵芯內(nèi)圓每個磁極所占有的距離稱為極極 距距，( (也可認為是相鄰兩磁極對應位置兩點之間的圓也可認為是相鄰兩磁極對應位置兩點之間的圓 周距離或者說每極所對應的定子內(nèi)圓弧長周距離或者說每極所對應的定子內(nèi)圓弧長) )。即即 p Z 2

16、 極距極距也可用每一磁也可用每一磁 極所占的定子槽數(shù)來表示，極所占的定子槽數(shù)來表示， 若定子鐵芯槽數(shù)為若定子鐵芯槽數(shù)為Z Z，則，則 表明表明: :基波磁場每極所對應的槽數(shù)?；ù艌雒繕O所對應的槽數(shù)。 由于由于Z Z個槽占有的空間電角度為個槽占有的空間電角度為 p p3603600 0，而一個極距，而一個極距占有的空占有的空 間電角度恒為間電角度恒為1801800 0。 3.3.線圈及節(jié)距線圈及節(jié)距y y1 1( (跨距跨距) ) 線圈是組成交流繞組的單元，線圈是組成交流繞組的單元，( (也稱為繞組元件也稱為繞組元件) )。線圈可以是。線圈可以是 單匝的，也可以是多匝串聯(lián)而成的單匝的，也可以是

17、多匝串聯(lián)而成的( (多匝一般為連續(xù)繞制而成多匝一般為連續(xù)繞制而成) )，每，每 個線圈都有首端和末端兩引出線。個線圈都有首端和末端兩引出線。 有效邊有效邊 端部端部 每個線圈都有兩條每個線圈都有兩條 有效邊，分別放置在有效邊，分別放置在 定子鐵芯的兩個槽內(nèi)，定子鐵芯的兩個槽內(nèi)， 它們在定子圓周上所它們在定子圓周上所 跨的距離稱為跨的距離稱為節(jié)距節(jié)距y1y1。 節(jié)距節(jié)距y1y1節(jié)距節(jié)距y1y1節(jié)距節(jié)距y1y1 電機理論要求，為使電機理論要求，為使 每個線圈獲得較大的每個線圈獲得較大的 電動勢，應使節(jié)距電動勢，應使節(jié)距 y y1 1。 .的繞組為整距繞組y .y的的繞繞組組為為短短距距繞繞組組 有

18、效有效 邊邊 端部端部 4.4.槽距角槽距角（電角度）（電角度） 槽距角槽距角:相鄰兩槽之間的相鄰兩槽之間的電角度。電角度。 由于定子槽均勻分布在定子內(nèi)圓由于定子槽均勻分布在定子內(nèi)圓 上，已知總槽數(shù)上，已知總槽數(shù)Z Z、極對數(shù)、極對數(shù)p p，則，則 Z p 0 360 定子內(nèi)圓定子內(nèi)圓 的電角度的電角度 5.5.每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q q 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q:q:每相繞組在每一每相繞組在每一 磁極下所占有的槽數(shù)。磁極下所占有的槽數(shù)。若已知總?cè)粢阎?槽數(shù)槽數(shù)Z Z、極對數(shù)、極對數(shù)p p和相數(shù)和相數(shù)m m為，則為，則 pm Z q 2 q1q1分布繞組分布繞組 整數(shù)槽繞組整數(shù)槽繞組q

19、q為整數(shù)為整數(shù) 分數(shù)槽繞組分數(shù)槽繞組qq為分數(shù)為分數(shù) 6.6.相帶與極相組相帶與極相組( (線圈組線圈組) ) 繞組相帶繞組相帶是每一磁極下，每相繞組所占有的電角度是每一磁極下，每相繞組所占有的電角度qq?？杀怼？杀?示為示為 mZ p pm Z q 00 180360 2 每個極對應于每個極對應于180180電角度，如電機有電角度，如電機有m m相，則每個相帶占有相，則每個相帶占有 電角度。三相電機電角度。三相電機m m3 3，其相帶為，其相帶為6060，按按6060相帶排列的繞組相帶排列的繞組 稱為稱為6060相帶繞組。相帶繞組。 m 180 把把每對極每對極所對應所對應 的定子槽等分為六

20、的定子槽等分為六 個等分。依次稱為個等分。依次稱為A A、 Z Z、B B、X X、C C、Y Y相帶，相帶， 各相繞組放在各自各相繞組放在各自 的相帶范圍內(nèi)。的相帶范圍內(nèi)。 三相對稱繞組在一對磁極中相帶應按三相對稱繞組在一對磁極中相帶應按 A-Z-B-X-C-YA-Z-B-X-C-Y的分布規(guī)律排列。的分布規(guī)律排列。A A、X X，B B、Y Y， C C、Z Z，分別為一對磁極中各自一相的兩個分別為一對磁極中各自一相的兩個 相帶，相距相帶，相距180180電角度，且電角度，且A A、B B、C C三相三相 互差互差120120電角度。電角度。p p對極的電機，相帶的對極的電機，相帶的 排列為

21、一對極情況的排列為一對極情況的p p次重復次重復, ,即可劃分為即可劃分為 6p6p個相帶。個相帶。 極相組極相組( (線圈組線圈組) ) 若把若把每磁極每磁極下下 屬于同一相的屬于同一相的q q個個 線圈串聯(lián)起來就可線圈串聯(lián)起來就可 組成一線圈組，稱組成一線圈組，稱 為極相組為極相組( (線圈組線圈組) )。 7.7.槽電動勢星形圖槽電動勢星形圖 假設同步發(fā)電機主磁極的磁通假設同步發(fā)電機主磁極的磁通 密度沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布，密度沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布， 轉(zhuǎn)子以一定方向恒定旋轉(zhuǎn)，由電磁轉(zhuǎn)子以一定方向恒定旋轉(zhuǎn)，由電磁 感應定律可知，定子各槽內(nèi)導體的感應定律可知，定子各槽內(nèi)導體的 感應電動

22、勢將正弦規(guī)律變化。由于感應電動勢將正弦規(guī)律變化。由于 各槽在空間上彼此互差各槽在空間上彼此互差電角度，電角度， 因此各導體電動勢在時間相位上也因此各導體電動勢在時間相位上也 彼此互差彼此互差角度。當把電樞上各槽角度。當把電樞上各槽 內(nèi)導體的電動勢分別用相量表示時，內(nèi)導體的電動勢分別用相量表示時， 這些相量構(gòu)成一個輻射星形圖，稱這些相量構(gòu)成一個輻射星形圖，稱 為為槽電動勢星形圖槽電動勢星形圖，是分析繞組的是分析繞組的 一種有效的方法。一種有效的方法。如圖所示如圖所示 一般說，對于整數(shù)槽繞組，如一般說，對于整數(shù)槽繞組，如 果電機有果電機有p p對極，則有對極，則有p p個重疊的槽個重疊的槽 電動勢

23、星形圖。電動勢星形圖。 必須注意電機是在不斷必須注意電機是在不斷 旋轉(zhuǎn)的，因而每槽電勢的大旋轉(zhuǎn)的，因而每槽電勢的大 小和方向都在不斷的變化，小和方向都在不斷的變化， 若選定某一瞬間進行研究，若選定某一瞬間進行研究， 各種相量關(guān)系都是不變的。各種相量關(guān)系都是不變的。 二、交流電機繞組的構(gòu)成原則和基本要求二、交流電機繞組的構(gòu)成原則和基本要求 (1)(1)均勻原則：均勻原則：各線圈構(gòu)成三相定子繞組時，每相繞組串聯(lián)的各線圈構(gòu)成三相定子繞組時，每相繞組串聯(lián)的 總匝數(shù)應相等，且布置情況應相同?？傇褦?shù)應相等，且布置情況應相同。或者說，每個極域內(nèi)的槽數(shù)或者說，每個極域內(nèi)的槽數(shù) （線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個

24、極域內(nèi)所占的槽數(shù)應相等；（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應相等； (2)(2)對稱原則：對稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，在電機的圓周空間三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，在電機的圓周空間 上應互相錯開上應互相錯開120120電角度。電角度。如槽距角為如槽距角為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)，則相鄰兩相錯開的槽數(shù) 為為120/120/。 (3)(3)電勢相加原則：電勢相加原則：在一定導體數(shù)下，力求繞組獲得盡可能大在一定導體數(shù)下，力求繞組獲得盡可能大 的基波電動勢和基波磁動勢，交流繞組構(gòu)成時，繞組線圈的兩個的基波電動勢和基波磁動勢，交流繞組構(gòu)成時，繞組線圈的兩個 圈邊的感應電勢應該相加；線圈圈邊的

25、感應電勢應該相加；線圈( (組組) )與線圈與線圈( (組組) )之間的連接也應之間的連接也應 符合這一原則。以獲得盡可能大的繞組電動勢和磁動勢。符合這一原則。以獲得盡可能大的繞組電動勢和磁動勢。如線圈如線圈 的一個邊在的一個邊在N N極下，另一個應在極下，另一個應在S S極下。極下。 (4)(4)高次諧波分量削弱原則：高次諧波分量削弱原則：同變壓器運行情況一樣，電機的同變壓器運行情況一樣，電機的 電動勢和磁動勢波形力求接近正弦波，為此要求電機的電動勢和電動勢和磁動勢波形力求接近正弦波，為此要求電機的電動勢和 磁動勢中的高次諧波分量盡可能小。磁動勢中的高次諧波分量盡可能小。 （1 1）交流繞組

26、通電后，必須形成）交流繞組通電后，必須形成規(guī)定的磁場極數(shù)規(guī)定的磁場極數(shù)； （2 2）多相繞組必須對稱，不僅要求）多相繞組必須對稱，不僅要求m m相繞組的匝數(shù)相繞組的匝數(shù)N N、跨距、跨距y y1 1、 線徑及在圓周上的分布情況相同，而且線徑及在圓周上的分布情況相同，而且m m相繞組的軸線相繞組的軸線在空間上在空間上 互差互差3603600 0/m/m電角度電角度。 （3 3）交流繞組通過電流所建立的）交流繞組通過電流所建立的磁場磁場在空間的分布為在空間的分布為正弦分布正弦分布， 且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中感應電動勢感應電動勢必須隨時間必須隨時間按正弦規(guī)律變化按正弦規(guī)律變化。

27、采用采用分布繞組和短距繞組分布繞組和短距繞組。 （4 4）在一定的導體數(shù)之下，建立的磁場最強而且感應電動勢最）在一定的導體數(shù)之下，建立的磁場最強而且感應電動勢最 大。因此線圈的跨距大。因此線圈的跨距y y1 1盡可能接近極距盡可能接近極距，而且對于三相繞組盡可，而且對于三相繞組盡可 能采用能采用60600 0相帶相帶。（每個。（每個極距內(nèi)屬于同一相極距內(nèi)屬于同一相的槽在圓周上的槽在圓周上連續(xù)連續(xù)所所 占有的電角度區(qū)域稱為占有的電角度區(qū)域稱為相帶相帶）。）。 （5 5）在產(chǎn)生一定大小的電動勢和磁動勢情況下，保證絕緣性能）在產(chǎn)生一定大小的電動勢和磁動勢情況下，保證絕緣性能 和機械強度可靠性，盡量減

28、少用銅量，提高導線的利用率；提高和機械強度可靠性，盡量減少用銅量，提高導線的利用率；提高 制造的工藝性，下線方便，檢修方便，機械強度好。制造的工藝性，下線方便，檢修方便，機械強度好。 交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求 從設計制造和運行性能方面對交流繞組的要求從設計制造和運行性能方面對交流繞組的要求: : 2.2.力求獲得最大的電動勢和磁動勢；力求獲得最大的電動勢和磁動勢； 3.3.繞組的電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦；即合成電動勢繞組的電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦；即合成電動勢 和合成磁動勢的波形要接近正弦形（基波、諧波）和合成磁動勢的波形要接近正弦形（基波、諧波） 5.5.繞組的絕

29、緣和機械強度可靠，散熱條件好；繞組的絕緣和機械強度可靠，散熱條件好； 6.6.工藝簡單、便于制造、安裝和檢修。工藝簡單、便于制造、安裝和檢修。 1.1.三相繞組對稱（節(jié)距、匝數(shù)、線徑相同、空間互差三相繞組對稱（節(jié)距、匝數(shù)、線徑相同、空間互差 角度）；（即保證各相電動勢磁動勢對稱，電阻電抗相同）角度）；（即保證各相電動勢磁動勢對稱，電阻電抗相同） 120 4.4.銅耗銅耗 減小，用銅量減少；減小，用銅量減少； cu p 7.7.電力系統(tǒng)都有統(tǒng)一的標準頻率，我國規(guī)定工業(yè)標準頻率為電力系統(tǒng)都有統(tǒng)一的標準頻率，我國規(guī)定工業(yè)標準頻率為 50Hz50Hz。 單層繞組結(jié)構(gòu)簡圖和展開簡圖單層繞組結(jié)構(gòu)簡圖和展開

30、簡圖 單層繞組的每個槽內(nèi)只放一個線圈邊，整個電機的繞組線圈單層繞組的每個槽內(nèi)只放一個線圈邊，整個電機的繞組線圈 總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。將屬于各相帶的槽總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。將屬于各相帶的槽( (即線圈邊即線圈邊) )按一定按一定 規(guī)律連接，就可得到各種形式的繞法。規(guī)律連接，就可得到各種形式的繞法。 單層繞組的分類單層繞組的分類: :可分為可分為等元件式、鏈式、交叉式和同心式等元件式、鏈式、交叉式和同心式 繞組。無論何種形式的繞法只是在當由線圈邊構(gòu)成線圈時，槽號繞組。無論何種形式的繞法只是在當由線圈邊構(gòu)成線圈時，槽號 的組合方式、端部連接的規(guī)律及考慮施工的工藝性、經(jīng)濟性等有的組合方式、端部連

31、接的規(guī)律及考慮施工的工藝性、經(jīng)濟性等有 所區(qū)別，并不影響電磁感應的本質(zhì)。所區(qū)別，并不影響電磁感應的本質(zhì)。 一、單層等元件式繞組一、單層等元件式繞組 等元件式繞組的每個線圈等元件式繞組的每個線圈 節(jié)距相等制造方便；線圈端部節(jié)距相等制造方便；線圈端部 連線較短省銅。連線較短省銅。主要用于主要用于p1p1的的 三相異步電動機。三相異步電動機。 單層等元件式繞組由形狀、幾何單層等元件式繞組由形狀、幾何 尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成。尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成。 如圖所示如圖所示 從電勢來看極間連線應使從電勢來看極間連線應使 兩線圈組電勢相加，從電流來兩線圈組電勢相加，從電流來 看應使通入電流后能按要

32、求形看應使通入電流后能按要求形 成成4 4極磁場，圖中線圈組成繞組極磁場，圖中線圈組成繞組 時，兩線圈組應順序串聯(lián)，即時，兩線圈組應順序串聯(lián)，即 首首尾尾首首尾尾依次連接。依次連接。 A A極相組極相組X X極相組極相組 極間連線極間連線 二、單層鏈式繞組二、單層鏈式繞組 單層鏈式繞組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個外形如單層鏈式繞組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個外形如 長鏈。長鏈。 鏈式繞組的每個線圈節(jié)距鏈式繞組的每個線圈節(jié)距 相等并且制造方便；線圈端部相等并且制造方便；線圈端部 連線較短省銅。連線較短省銅。主要用于主要用于q=2q=2、 4 4、6 6、8 8

33、，p1p1的小型三相異步的小型三相異步 電動機。電動機。 三、單層交叉式繞組三、單層交叉式繞組 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。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交叉式繞組由兩大一小線 圈交叉布置。線圈端部連線圈交叉布置。線圈端部連線 較短，有利于節(jié)省材料，并較短，有利于節(jié)省材料，并 且省銅。廣泛用于且省銅。廣泛用于q=3q=3的小型的小型 三相異步電動機三相異步電動機。 四、單層同心式繞組四、單層同心式

34、繞組 同心式繞組由幾個幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀同心式繞組由幾個幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀 的線圈組構(gòu)成。的線圈組構(gòu)成。 同心式繞組端部連線較長，嵌線比較方便，適用于同心式繞組端部連線較長，嵌線比較方便，適用于q=4q=4、6 6、 8 8等偶數(shù)極的等偶數(shù)極的2 2極極小型單、三相異步電動機。小型單、三相異步電動機。 單層繞組的安排及連接方法單層繞組的安排及連接方法( (畫繞組展開圖畫繞組展開圖) ) 極距極距 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) 槽距角槽距角 )(30 24 3602360 0 00 電角度 Z p )(6 22 24 2 槽 p Z 2 322 24 2 pm Z

35、 q 解：解：(1)(1)計算參數(shù)計算參數(shù) 2. 2. 相帶劃分和槽電動勢星形圖相帶劃分和槽電動勢星形圖 等一對等一對 極區(qū)極區(qū) 相帶相帶A AZ ZB BX XC CY Y 槽號槽號1 1、2 23 3 、4 45 5、6 67 7、8 89 9、10101111、1212 等二對等二對 極區(qū)極區(qū) 相帶相帶A AZ ZB BX XC CY Y 槽號槽號1313、14141515、16161717、18181919、20202121、22222323、2424 按單層按單層60600 0相帶劃分排列表相帶劃分排列表 相帶的劃分還可根據(jù)槽電相帶的劃分還可根據(jù)槽電 勢星形圖，先畫出槽電動勢星勢星形

36、圖，先畫出槽電動勢星 形圖，由于槽距角為形圖，由于槽距角為30300 0。按。按 60600 0相帶劃分，每個相帶含有相帶劃分，每個相帶含有 兩個槽，依次按兩個槽，依次按A-Z-B-X-C-YA-Z-B-X-C-Y 的順序標明相帶。的順序標明相帶。 3. 3. 分極分相分極分相 N NS SN NS S 1801800 01801800 01801800 01801800 0 1201200 01201200 01201200 01201200 01201200 01201200 0 根據(jù)槽電勢星形圖，可以根據(jù)槽電勢星形圖，可以按按60600 0相帶相帶劃分各槽所屬的相別，即劃分各槽所屬的相別

37、，即 劃定每相繞組應由哪些槽所組成。如劃定每相繞組應由哪些槽所組成。如A A相繞組應擁相繞組應擁有有8 8個槽個槽，即由，即由 1 1、2 2、7 7、8 8、1313、1414、1919、2020號槽號槽組成。其他相依此類推。組成。其他相依此類推。 注意注意: :各相所屬槽號各相所屬槽號( (即圈邊即圈邊) )確定后，確定后，就可按電動勢相加的原就可按電動勢相加的原 則進行連接，其連接的先后次序和各圈邊之間的相互搭配并不影則進行連接，其連接的先后次序和各圈邊之間的相互搭配并不影 響電動勢的大小。響電動勢的大小。 N NS SN NS S 1801800 01801800 01801800 0

38、1801800 0 1201200 01201200 01201200 01201200 01201200 01201200 0 4. 4. 組成繞組線圈并連接成極相組組成繞組線圈并連接成極相組 根據(jù)線圈兩有效邊連接時相距一個極距的要求，第一對極極根據(jù)線圈兩有效邊連接時相距一個極距的要求，第一對極極 面下面下A A相所屬的相所屬的1 1，7 7線圈邊和線圈邊和2 2，8 8線圈邊，分別連接成兩個線圈；線圈邊，分別連接成兩個線圈； 然后用同樣的方法，將第二對極極面下的另外兩個線圈連接起來，然后用同樣的方法，將第二對極極面下的另外兩個線圈連接起來， 組成組成A A相繞組線圈。相繞組線圈。 N NS

39、 SN NS S 1801800 01801800 01801800 01801800 0 1201200 01201200 01201200 01201200 01201200 01201200 0 錯誤的原因是錯誤的原因是: :三相繞組之間的相位差只有三相繞組之間的相位差只有60600 0，而不是，而不是1201200 0，所，所 以三相繞組不對稱。以三相繞組不對稱。 N NS SN NS S 1801800 01801800 01801800 01801800 0 1201200 01201200 01201200 01201200 01201200 01201200 0 A A相繞組線

40、圈的連接順序圖（相繞組線圈的連接順序圖（2a=22a=2） 5.5.畫繞組連接線畫繞組連接線 A A相繞組線圈的連接圖（相繞組線圈的連接圖（2a=12a=1） 單層繞組端部連接規(guī)律（單層繞組端部連接規(guī)律（以以A A相為例相為例） 1.1.并聯(lián)支路并聯(lián)支路2a=12a=1時，屬于時，屬于A A相相 的所有線圈組按電勢相加原的所有線圈組按電勢相加原 則串聯(lián)，即則串聯(lián)，即頭尾相連頭尾相連。 2.2.并聯(lián)支路并聯(lián)支路2a=22a=2時，時，A A1 1相帶和相帶和X X1 1 相帶線圈組按電勢相加原則串相帶線圈組按電勢相加原則串 聯(lián)，即聯(lián)，即頭尾相連頭尾相連；A A2 2相帶和相帶和X X2 2相相

41、帶線圈組按電勢相加原則串聯(lián)，帶線圈組按電勢相加原則串聯(lián)， 即即頭尾相連頭尾相連；再把兩支路并聯(lián)；再把兩支路并聯(lián), , 即即頭接頭、尾接尾頭接頭、尾接尾。 X XA AY YB BC CZ Z A A相繞組線圈的連接圖（相繞組線圈的連接圖（2a=12a=1） 并聯(lián)支路并聯(lián)支路2a=12a=1時，屬于時，屬于A A 相的所有線圈組按電勢相加相的所有線圈組按電勢相加 原則串聯(lián)，即原則串聯(lián)，即頭尾相連頭尾相連。 單層等元件式繞組單層等元件式繞組單層鏈式繞組單層鏈式繞組 單層交叉式繞組單層交叉式繞組單層同心式繞組單層同心式繞組 上述幾種繞法對比可知，對每相而言，它們都占有相同的槽號，因此所連上述幾種繞法對比可知，對每相而言，它們都占有相同的槽號，因此所連 接的繞組，無論電勢的數(shù)值或波形都是相同的，只是端接部分的形式、節(jié)距、接的繞組，無論電勢的數(shù)值或波形都是相同的，只是端接部分的形式、節(jié)