交流電機(jī)繞組分析計(jì)算

1、精選文檔第四章 交流電機(jī)繞組的基本理論41交流繞組的基本要求1 電勢(shì)和磁勢(shì)波形接近正弦，各諧波分量要小。2 三相繞組基波電勢(shì)、基波磁勢(shì)對(duì)稱(chēng)。3 在導(dǎo)體數(shù)一定時(shí)，獲得較大的基波電勢(shì)和基波磁勢(shì)。4 節(jié)省有效材料，絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好。5 制造工藝簡(jiǎn)單，檢修方便。a. 要獲得正弦波電動(dòng)勢(shì)或磁動(dòng)勢(shì)，則根據(jù)e=blv, 只要磁場(chǎng)B在空間按正弦規(guī)律分布，則它在交流繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)就是隨著時(shí)間按正弦規(guī)律變化。b. 用槽電勢(shì)星形圖保證三相繞組基波電勢(shì)、基波磁勢(shì)對(duì)稱(chēng)槽電勢(shì)星形圖： 把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)用矢量表示，構(gòu)成的圖。概念：槽距角-相鄰兩個(gè)槽之間的自然（機(jī)械）角度， 槽距電角-用電角度

2、來(lái)表示的相鄰兩個(gè)槽之間的角度， 電角度-是磁場(chǎng)所經(jīng)歷的角度。c. 用600相帶的繞組獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)相帶：（1）360度的星形圖圓周分成三等分，每等分占1200，成為120度相帶；這種分法簡(jiǎn)單，但電勢(shì)相量分散，其相量和較小，獲得的電動(dòng)勢(shì)較小。（2）若分成六等分，則稱(chēng)600相帶；這種分法同樣可以保證電勢(shì)對(duì)稱(chēng)，且合成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，是常用的方法。42三相單層繞組特點(diǎn)：線圈數(shù)等于二分之一槽數(shù)；通常是整距繞組；嵌線方便；無(wú)層間絕緣；槽利用率高。缺點(diǎn)：電勢(shì)、磁勢(shì)波形比雙層繞組差。一般用于小型（10kW以下）的異步電動(dòng)機(jī)。例題：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，繪制三相單

3、層繞組展開(kāi)圖。解：步驟1 繪制槽電勢(shì)星形圖 槽距電角=200, 槽電勢(shì)星形圖如上圖（注意：不是槽星形圖，而是槽電勢(shì)星形圖）步驟2 分相、構(gòu)成線圈 每極每相槽數(shù)=36/4/3=3；每相在每個(gè)極下所占有的槽數(shù)。步驟3 極距=36/4=9 ；一個(gè)極在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計(jì)。 節(jié)距y1=，整距;一個(gè)線圈的兩邊在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計(jì)。 y1,長(zhǎng)距 根據(jù)極距畫(huà)磁極（筆記），根據(jù)節(jié)距畫(huà)線圈；繪制繞組展開(kāi)圖。步驟4 由于相同極相組的繞組串聯(lián)連接，與端部無(wú)關(guān)，可以把單層疊繞變成單層同心繞制。 各線圈邊連接的先后次序不影響每相電勢(shì)的大小，適當(dāng)改變每相線圈邊的連接順序，除了同心式外，還可以得到交叉

4、式、鏈?zhǔn)嚼@組的展開(kāi)圖。步驟5 確定并聯(lián)支路數(shù)。（一般單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對(duì)數(shù)）.本例a=1步驟6 把屬于A相的所有極相組串聯(lián)起來(lái)，形成A相。同理可得B、C相。A 1,102,113,12-19,2820,2921,30X43三相雙層繞組(適合10kW以上交流電機(jī))步驟1 繪制槽電勢(shì)星形圖 槽距電角=200, 槽電勢(shì)星形圖如上圖（注意：不是槽星形圖，而是槽電勢(shì)星形圖）步驟2 分相、構(gòu)成線圈 每極每相槽數(shù)=36/4/3=3；每相在每個(gè)極下所占有的槽數(shù)。步驟3 極距=36/4=9 ；一個(gè)極在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計(jì)。 節(jié)距y1=7,短距;一個(gè)線圈的兩邊在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)

5、計(jì)。 交流繞組中，通常5次和7次諧波對(duì)電勢(shì)、磁勢(shì)波形影響比較大，為此選擇雙層短距繞組，節(jié)距。這里y1=7說(shuō)明線圈的一個(gè)邊放在m槽上層，另一邊放在m+y1槽的下層。步驟4 極相組劃分（按上層邊劃分）步驟5 確定并聯(lián)支路數(shù)。（一般雙層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)）.本例a=2步驟6 展開(kāi)圖44在正弦分布磁場(chǎng)下的繞組電動(dòng)勢(shì)1 導(dǎo)體電勢(shì)導(dǎo)體電勢(shì)幅值 導(dǎo)體電勢(shì)有效值 2 匝電勢(shì)、短距系數(shù)（1） 整距線匝：線匝電勢(shì)為兩個(gè)導(dǎo)體電勢(shì)矢量和， 線匝電勢(shì)有效值 （2） 短距線匝：此時(shí)兩個(gè)導(dǎo)體電勢(shì)矢量夾角為，根據(jù)矢量圖得，合成矢量有效值為，記，稱(chēng)為短距系數(shù)。其物理意義：線圈短距時(shí)的電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)（ky1=1）應(yīng)打

6、折扣。ky11線圈有Nc個(gè)線匝時(shí)，線圈的基波電動(dòng)勢(shì)為 =3 線圈組電勢(shì)、分布系數(shù)每個(gè)線圈組由q 個(gè)線圈串聯(lián)組成，這q個(gè)線圈電勢(shì)的相量和就是線圈組電動(dòng)勢(shì)。每個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)為Ey1，線圈間相差槽距電角。q個(gè)分布線圈相位關(guān)系假設(shè)如圖示（筆記）則： 因此線圈組電動(dòng)勢(shì)：1物理意義：線圈分布時(shí)的電勢(shì)比集中繞組應(yīng)該打的折扣。繞組系數(shù)： 它是考慮到繞組短距、分布排列后感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)需要打的折扣。整距繞組ky1=1；短距繞組kq1=1.4 相電勢(shì)一相繞組中一條支路所串聯(lián)的線圈組電動(dòng)勢(shì)和就是每相電動(dòng)勢(shì)。 滯后磁通900 N每相繞組每條支路串聯(lián)總匝數(shù)。N=電機(jī)繞組總匝數(shù)/3a 或者 （雙層）（單層）例題p191-4.34

7、5在非正弦分布磁場(chǎng)下電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波及其削弱方法4.5.1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波只要?jiǎng)?lì)磁磁勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)非正弦分布，就存在諧波。同樣，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中除了基波外還有其它高次諧波。例如在同步電機(jī)中，磁極磁場(chǎng)沿著電樞表面分布為平頂波，在磁極對(duì)稱(chēng)和磁密分布對(duì)稱(chēng)時(shí)，可以分解出基波和3、5、7、9等高次諧波。次諧波極對(duì)數(shù) 槽距電角 次諧波極距 次諧波轉(zhuǎn)速 次諧波頻率 次諧波短距系數(shù) 次諧波分布系數(shù) 次諧波相電勢(shì)有效值：高次諧波電勢(shì)對(duì)基波電勢(shì)的大小影響不大，主要影響到電勢(shì)波形。危害包括：1） 附加損耗大，效率降低，溫升增高2） 對(duì)鄰近的通訊線路有干擾3） 可能引起輸電線路的電感和電容發(fā)生諧振，產(chǎn)生過(guò)

8、電壓4） 使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生有害的附加轉(zhuǎn)矩和損耗452 削弱諧波電動(dòng)勢(shì)的方法1 氣隙磁場(chǎng)分布盡量接近正弦-通過(guò)調(diào)整極靴形狀或改善勵(lì)磁線圈分布2 三相繞組對(duì)稱(chēng)- 消除3次及其倍數(shù)次電勢(shì)諧波3 采用短距繞組- 節(jié)距縮短，消除次諧波。通常同時(shí)削弱5、7次諧波。4 采用分布繞組 - q越大，抑制諧波電動(dòng)勢(shì)的效果越好。但是q大會(huì)使電機(jī)成本增加。一般是 q=2646單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)（脈振磁勢(shì)）前面主要研究交流繞組的電動(dòng)勢(shì)。現(xiàn)在研究磁動(dòng)勢(shì)。交流電機(jī)繞組的磁勢(shì)是建立電機(jī)磁場(chǎng)的根本。也是電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。氣隙磁場(chǎng)可以由定子磁勢(shì)建立，可以由轉(zhuǎn)子磁勢(shì)建立。當(dāng)電機(jī)中定轉(zhuǎn)子繞組都有電流流過(guò)時(shí)，則磁場(chǎng)由定轉(zhuǎn)子磁勢(shì)

9、共同建立。磁勢(shì)分析時(shí)，為了方便假設(shè)：1） 繞組電流隨著時(shí)間按正弦規(guī)律變化2） 槽內(nèi)導(dǎo)體集中于槽中心處3） 忽略鐵心磁壓降（即磁勢(shì)消耗在氣隙上）4） 氣隙均勻460 整距線圈產(chǎn)生的磁勢(shì)導(dǎo)體-線匝-線圈-線圈組（極相組）-繞組如右圖所示：假設(shè)一個(gè)Nc匝線圈放置在槽中，槽中每根導(dǎo)體流過(guò)的電流為ic, 則根據(jù) 再沿著箭頭方向展開(kāi)得下圖，它是沿著空間分布的磁勢(shì)，但是幅值隨著電流變化-脈振磁勢(shì)。若電流 ，（通過(guò)兩個(gè)氣隙）方波磁勢(shì)幅值，方波磁勢(shì)進(jìn)行富氏分解，得基波磁勢(shì)幅值：，位于軸線處。單邊氣隙幅值為：方波磁勢(shì)進(jìn)行富氏分解，得基波磁勢(shì)幅值：461 p=1 q=1短距繞組磁勢(shì)以分析A相繞組為例 短距繞組基波磁

10、勢(shì)幅值；空間上位于繞組軸線處基波磁勢(shì)短距系數(shù)：462 p=1 q1分布短距繞組的磁動(dòng)勢(shì)每極每相有q 個(gè)線圈時(shí)，這q個(gè)方波磁動(dòng)勢(shì)的基波疊加起來(lái)就是該分布繞組磁勢(shì)的基波。分布短距繞組的基波磁勢(shì)幅值：； 該基波磁勢(shì)幅值位于相繞組軸線上。qNc-每極每相串聯(lián)匝數(shù)基波磁勢(shì)分布系數(shù)：463 p1 q1一般情況下的相繞組磁動(dòng)勢(shì)p 對(duì)極，q個(gè)極相組時(shí)分析如下：令N表示繞組每相串聯(lián)總匝數(shù)，則N-每相串聯(lián)匝數(shù) N/2p-每極每相串聯(lián)匝數(shù)q-每極每相槽數(shù) Nc-單個(gè)線圈匝數(shù) qNc-每極每相串聯(lián)匝數(shù)。關(guān)系式成立： 變換為 代入FA1式中得：一般情況下相繞組磁勢(shì)幅值為： 因此 其中，單層繞組 雙層繞組 47三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)對(duì)稱(chēng)的三相繞組在空間上彼此相差1200，三相磁勢(shì)互差1200。繞組中通入對(duì)稱(chēng)三相電流，其在時(shí)間上彼此相差1200電角度。把空間坐標(biāo)的原點(diǎn)取在A相繞組的軸線上，把A相電流達(dá)到最大值的時(shí)刻作為時(shí)間坐標(biāo)的起點(diǎn)，則：三相電流為 三相繞組脈振磁勢(shì) 三相合成磁動(dòng)勢(shì)：三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波幅值：三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波的性質(zhì)：1） 三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波是一