chapter07交流電機(jī)的繞組2016

1第七章交流電機(jī)的繞組、電勢(shì)和磁勢(shì)交流電機(jī)的繞組交流電機(jī)：產(chǎn)生或使用交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。兩大類：

同步電機(jī)——速度等于同步速 異步電機(jī)——速度不等于同步速同步速——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速2電機(jī)外形圖

異步電機(jī)外形圖汽輪同步電機(jī)同步電機(jī)3第一節(jié)交流電機(jī)的基本工作原理異步電動(dòng)機(jī)模型圓筒內(nèi)裝上磁鐵，中間放置線圈，轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，線圈隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，為什么？圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度與線圈轉(zhuǎn)動(dòng)速度能否相同，為什么？異步電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié)交流電機(jī)的基本工作原理用線圈（繞組)通入電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)取代剛剛的磁鐵槽：放置交流繞組產(chǎn)生正弦旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)放置交流繞組，載流導(dǎo)體受力，旋轉(zhuǎn)5同步發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖同步電動(dòng)機(jī)模型圓筒內(nèi)裝上磁鐵，中間放置磁鐵，轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，中間磁鐵會(huì)怎么樣？6同步發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖同步發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖（截面圖）導(dǎo)體交流繞組勵(lì)磁繞組三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖槽（放置繞組）9三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)10三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)11定子鐵心12電機(jī)定子沖片13定子線圈第二節(jié)交流電機(jī)的構(gòu)成原則和分類繞組：按一定規(guī)律排列和連接的線圈的總稱交流繞組的基本概念1516元件(線圈)(a)單匝線圈(b)多匝線圈(c)多匝線圈簡(jiǎn)易畫法y1

17構(gòu)成原則電機(jī)繞組作用：產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)、磁勢(shì)繞組要求：1.在一定導(dǎo)體數(shù)下，獲得比較大的基波電勢(shì)及磁勢(shì)2.在三相時(shí)產(chǎn)生的三相電勢(shì)、磁勢(shì)必須對(duì)稱

3.電勢(shì)波形盡量接近于正弦4.用銅量少，散熱性好

5.工藝簡(jiǎn)單，維修方便繞組分類：

相數(shù)：?jiǎn)蜗?，三相，雙相層數(shù)：?jiǎn)螌?，雙層每極每相槽數(shù)：整數(shù)槽及分?jǐn)?shù)槽1.極對(duì)數(shù)p第三節(jié)幾個(gè)基本概念同步電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖異步電機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖20τ第三節(jié)幾個(gè)基本概念2極距τ相鄰兩磁極對(duì)應(yīng)位置兩點(diǎn)之間的圓周距離

幾何尺寸——每極所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)圓弧長(zhǎng)槽數(shù)表示極距：即用每磁極下所占槽數(shù)來(lái)表示，Z為總數(shù)，P極為對(duì)數(shù)3電角度磁通密度最大的地方磁通密度最小（為零）的地方導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值？各槽中導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量關(guān)系？23磁密在空間為正弦分布，一對(duì)磁極便對(duì)應(yīng)于一個(gè)完整正弦波，相當(dāng)于360°（導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)的大小也波動(dòng)了一個(gè)完整的正弦波。）如果磁極極對(duì)數(shù)是p，整個(gè)圓周有p個(gè)完整正弦波，相當(dāng)于p×360°。但是從幾何的觀點(diǎn)來(lái)看，整個(gè)圓周只有360°。圓周的空間幾何角度稱為機(jī)械角度，而圓周上對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)分布的角度稱為電角度。電角度＝p×機(jī)械角度電角度＝p×機(jī)械角度線圈是構(gòu)成繞組的基本單元，繞組就是按一定規(guī)律排列和連接的線圈。線圈可以是單匝，也可以是多匝。每一個(gè)線圈有兩直線邊，分別放在鐵心的兩個(gè)槽中，稱為線圈的有效邊。線圈兩有效邊在定子圓周上的距離稱為節(jié)距，用符號(hào)y表示，一般用槽數(shù)來(lái)計(jì)算。4.線圈及節(jié)距第三節(jié)幾個(gè)基本概念圖7－5線圈第三節(jié)幾個(gè)基本概念第三節(jié)幾個(gè)基本概念根據(jù)節(jié)距的大小，有：整距繞組，；短距繞組，；長(zhǎng)距繞組，。為了使每個(gè)線圈能獲得最大的電動(dòng)勢(shì)，節(jié)距一般應(yīng)等于或接近極距。長(zhǎng)距繞組和短距繞組均能削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)或磁動(dòng)勢(shì)，但因?yàn)殚L(zhǎng)距繞組的端接線較長(zhǎng)，所以很少采用，短距繞組使用較多。第三節(jié)幾個(gè)基本概念5.槽距角

相鄰兩個(gè)槽之間的電角度稱為槽距角。第三節(jié)幾個(gè)基本概念306.每極每相槽數(shù)q每個(gè)極面下每相占有的槽數(shù)。已知總槽數(shù)Z、極對(duì)數(shù)p和相數(shù)m為，則q>1——分布繞組；q=1——集中繞組整數(shù)槽繞組——q為整數(shù)分?jǐn)?shù)槽繞組——q為分?jǐn)?shù)31為了三相繞組對(duì)稱，在每個(gè)極面下每相繞組應(yīng)占有的電角度——相帶。每個(gè)極對(duì)應(yīng)于180°電角度，如電機(jī)有m相，則每個(gè)相帶占有1800/m

電角度。三相電機(jī)m＝3，其相帶為60/3，按60°相帶排列的繞組稱為60°相帶繞組。7.相帶與極相組32

60°相帶繞組的排列把每對(duì)極所對(duì)應(yīng)的定子槽等分為六個(gè)等分。各相繞組放在各自的相帶范圍內(nèi)AZ每一相繞組都有首端，又有末端，以A相為例，則三相繞組A-X、B-Y、C-Z、在空間上分布為A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即總的繞組應(yīng)分為六部分，分屬AZBXCY，每一部分在每極下占有的電角度稱為相帶，一般用600相帶BXYCAZBXCYAZBBXXCCYYAZSSNN60035槽電動(dòng)勢(shì)星形圖

各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值按正弦規(guī)律變化，有效值大小相等，相鄰槽導(dǎo)體電勢(shì)相位差相同。將各槽導(dǎo)體電勢(shì)相量畫在一起，組成一個(gè)星形，稱為槽電勢(shì)星形圖。E槽電動(dòng)勢(shì)星形圖

槽距角：AZBBXXCCYYAZNNSSα387-3三相單層繞組39單層繞組單層——每槽中只放置一層元件邊，元件數(shù)等于槽數(shù)的一半，無(wú)需層間絕緣，結(jié)構(gòu)和嵌線較簡(jiǎn)單單層繞組只適用于10kW以下的小型異步電動(dòng)機(jī)，其極對(duì)數(shù)通常是p＝l,2,3,4單層繞組通常有鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式等三種不同排列方式40單層繞組1、分極分相2、連線圈和線圈組3、連相繞組4、連三相繞組單層繞組：構(gòu)造方法和步驟41單層繞組：構(gòu)造方法和步驟1、分極分相:

將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向。將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開(kāi)。三相在空間錯(cuò)開(kāi)120電角度。2、連線圈和線圈組：將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線圈（一相繞組在一對(duì)極下共有幾個(gè)線圈？）將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的線圈連成一個(gè)線圈組（一個(gè)電機(jī)內(nèi)，一相共有多少個(gè)線圈組？）以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則423、連相繞組：將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。4、連三相繞組：將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組△接法或者Y接法。單層繞組：構(gòu)造方法和步驟43例如：相數(shù)m＝3，極數(shù)2p＝4，槽數(shù)Z＝24，并聯(lián)支路數(shù)a=1，600相帶單層繞組：構(gòu)造方法和步驟：1、分極分相

一.求出每極每相槽數(shù)，要求三相電勢(shì)對(duì)稱，q應(yīng)相等q=Z/(2mp)=24/（2×3×2）=2。槽距角＝P3600/Z=30°極距=Z/2p=24/4=61、分極分相:

將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向。將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻分開(kāi)。三相在空間錯(cuò)開(kāi)120電角度。極對(duì)第一對(duì)極第二對(duì)極相帶AXZBCY1,23,45,67,89,1011,1213,1415,1617,1819,2021,2223,242、連線圈和線圈組：將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線圈將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則一、等元件式3、連相繞組：將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。4、連三相繞組：將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組△接法或者Y接法。49二、同心式繞組50三、交叉式繞組51小結(jié)：三相單層繞組在外形上有多種繞組型式：元件節(jié)距可以整距、短矩或長(zhǎng)短，合理選用繞組型式，可以節(jié)省銅線，簡(jiǎn)化工藝。分析相電勢(shì)：采用槽電勢(shì)星形圖。繞組型式不同只不過(guò)是元件構(gòu)成方式不同、導(dǎo)體連接先后次序不同，而構(gòu)成繞組的導(dǎo)體所占的槽號(hào)是相同的，都在屬兩個(gè)相差180°電角度的相帶內(nèi)，三相單層繞組的節(jié)距因數(shù)均為1，具有整距繞組性質(zhì)52優(yōu)點(diǎn)：繞組因數(shù)中只有分布系數(shù)，基波繞組因數(shù)較高，無(wú)層間絕緣，槽利用率高缺點(diǎn)：對(duì)削弱高次諧波不利，無(wú)法改善電勢(shì)波形和磁勢(shì)波形，漏電抗較大使用：一般用于10kW以下小功率電機(jī)。（功率較大或?qū)Σㄐ我筝^高的電機(jī)，通常采用雙層繞組。）小結(jié)：三相單層繞組53例：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，試?yán)L制三相單層繞組展開(kāi)圖。一.求出每極每相槽數(shù)，要求三相電勢(shì)對(duì)稱，q應(yīng)相等q=Z/(2mp)=36/（2×3×2）=3。槽距角＝P3600/Z=20°極距=Z/2p=36/4=91、分極分相二、槽電動(dòng)勢(shì)星形圖各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，相鄰槽導(dǎo)體電勢(shì)相位差相同。將各槽導(dǎo)體電勢(shì)相量畫在一起，組成一個(gè)星形，稱為槽電勢(shì)星形圖。552、連線圈和線圈組：3、連相繞組：并聯(lián)支路數(shù)a

每相的各個(gè)線圈組的感應(yīng)電勢(shì)有效值相等，相位同相或反相。采用串并聯(lián)方式形成a條并聯(lián)支路。a=1a=2單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)amax=p(極對(duì)數(shù))

4、連三相繞組：?jiǎn)螌盈B繞組三相展開(kāi)圖，并聯(lián)支路數(shù)a=1。587-4三相雙層迭繞繞組59三相雙層迭繞繞組雙層——每槽中有兩個(gè)元件邊，分為上下兩層放置?？拷劭诘臑樯蠈樱拷鄣撞繛橄聦?。每個(gè)元件均有一個(gè)邊放在上層，一個(gè)邊放在另一槽的下層，相隔距離取決于節(jié)距。元件的總數(shù)等于槽數(shù)，每相元件數(shù)即為槽數(shù)的三分之一。60構(gòu)造方法和步驟（舉例：Z=24,2p=4,整距,m=3)1、分極分相:

將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)（N,S極相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向；將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開(kāi)。三相在空間錯(cuò)開(kāi)120電角度。612、連線圈和線圈組：根據(jù)給定的線圈節(jié)距連線圈（上層邊與下層邊合一個(gè)線圈）以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)。將同一極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線圈（一個(gè)極下一相有幾個(gè)線圈，為什么？）將同一極域內(nèi)屬于同一相的線圈連成一個(gè)線圈組（一個(gè)電機(jī)內(nèi)，一相共有多少個(gè)線圈組？，一相共有多少個(gè)線圈？）

以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則構(gòu)造方法和步驟62連相繞組：將屬于同一相的2pq個(gè)線圈連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。按照同樣的方法構(gòu)造其他兩相。連三相繞組將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組△接法或者Y接法構(gòu)造方法和步驟例：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=2，y1=7，試?yán)L制三相雙層疊繞組展開(kāi)圖。步驟：繪槽電勢(shì)星形圖分相——使各相電勢(shì)最大，且三相電勢(shì)對(duì)稱繪繞組元件平面展開(kāi)圖首先畫出等距離的36根平行線段以表示槽號(hào)——表示各元件的上層邊。在實(shí)線近旁畫出虛線以表示下層元件邊。把各槽按順序編號(hào)，取槽號(hào)作為上層邊的代號(hào)，取槽號(hào)加注上標(biāo)'作為下層邊代號(hào)。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536ττττNSSNa1x1x2a2a3x3x4a4繞組展開(kāi)圖123101112192021282930雙層疊繞組A相展開(kāi)圖(y1=7,a=2)。雙層疊繞組每相有2p（極數(shù)）個(gè)線圈組，每相最大并聯(lián)支路數(shù)amax=2p雙層疊繞組展開(kāi)圖