电机学-课件第4章

34138-04A 主编1.BJ10.TIF2.第4章4.1交流绕组的构成原则和分类4.2三相双层绕组4.3三相单层绕组4.4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势4.5感应电动势中的高次谐波4.6通有正弦电流时单相绕组的磁动势4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势4.8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应的电抗4.9交流电机的电磁转矩3.4.1交流绕组的构成原则和分类(1)合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦形，幅值要大。(2)对三相绕组，各相的电动势和磁动势要对称，电阻、电抗要平衡。(3)绕组的铜耗要小，用铜量要省。(4)绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造要方便。4.4.2三相双层绕组有效部分和端部双层绕组的主要优点为：(1)可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，来改善电动势和磁动势的波形。(2)所有线圈具有同样的尺寸，便于制造。(3)端部形状排列整齐，有利于散热和增加机械强度。1.槽电动势星形图和相带划分2.叠绕组3.波绕组5.4.2三相双层绕组图4-1双层绕组a)双层绕组在槽内的布置b)有效部分和端部6.图4-2三相双层绕组的槽电动势星形图(Q=36,2p=4)7.表4-1各个相带的槽号分配(60相带)相带槽号极对AZBXCY第一对极下（1槽18槽）1,2，34，5，67,8，910，11，1213，14，1516，17，18第二对极下（19槽36槽)19，20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,361.槽电动势星形图和相带划分8.图4-3叠绕和波绕线圈示意图a)叠绕线圈b)波绕线圈9.2.叠绕组图4-4三相双层叠绕组中A相绕组的展开图(Q=36,2p=4)10.2.叠绕组t2.tif11.t3.tif12.3.波绕组图4-5波绕线圈的节距13.3.波绕组14.3.波绕组t1.tif15.3.波绕组图4-6三相双层波绕组中A相绕组的展开图(Q36，2p4)16.4.3三相单层绕组1.同心式绕组2.链式绕组3.交叉式绕组17.1.同心式绕组18.表格相带AZBXCY槽号23,24,1,23,4,5,67,8,9,1011,12,13,1415,16,17,1819,20,21,2219.图4-7单层同心式绕组中A相的展开图(2p=2,Q=24)20.2.链式绕组21.表格相带槽号磁极AZBXCY,36，12，34，56，78，910，11,12，1314,1516,1718,1920,2122,23,24,2526,2728,2930,3132,3334,3522.图4-8单层链式绕组中A相的展开图(Q=36,2p=6)23.3.交叉式绕组表格相带槽号磁极AZBXCY,35,36，12，3,45,6,78,9,1011,12,1314，15,16,17，18,1920,21,2223,24,2526,27,2829,30,3132,33,3424.图4-9单层交叉式绕组的A相展开图(Q=36,2p=4)25.4.4气隙磁场正弦分布时交流绕组的感应电动势1.导体的感应电动势2.整距线圈的电动势3.短距线圈的电动势，节距因数4.分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数5.相电动势和线电动势26.1.导体的感应电动势图4-10气隙磁场正弦分布时导体内的感应电动势a)两极交流发电机b)主极磁场在空间的分布c)导体中感应电动势的波形27.28.2.整距线圈的电动势29.图4-11匝电动势a)整距和短距线圈b)展开图c)整距和短距线圈的电动势相量图30.3.短距线圈的电动势，节距因数31.4.分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数图4-12三相四极36槽交流定子绕组的电动势(黑色导体为A相)a)36个槽的相带划分b)A相合成电动势的相量图32.图4-13极相组的合成电动势(q=3时)33.4.分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数34.5.相电动势和线电动势35.4.5感应电动势中的高次谐波1.高次谐波电动势2.削弱谐波电动势的方法36.1.高次谐波电动势图4-14凸极同步电机的主极磁场(实线为实际分布，虚线为基波和3次、5次谐波)37.1.高次谐波电动势图4-15定子开槽后单位面积下的气隙磁导38.图4-16三角形联结时回路中的三次谐波环流39.40.图4-17用短距的办法消除次谐波2.削弱谐波电动势的方法41.表4-2三相60相带整数槽绕组的分布因数q234561096609600958095709570955307070667065406460644063650259021702050200019701917-0259-01770158-0149-0145-01369-0707-0333-0270-0247-0236-021211-0966-0177-0126-0110-0102-008713-09660217012601020092007515-07070667027002000172012717-0259096001580102008400561902590960-0205-0110-0084-005042.图4-18把斜槽中的导体看作无限多根短直导体的串联43.图4-19斜槽因数44.45.图4-20用斜槽来消除次谐波电动势46.4.6通有正弦电流时单相绕组的磁动势1.整距线圈的磁动势2.分布绕组的磁动势3.单相绕组的磁动势47.1.整距线圈的磁动势图4-21一个整距线圈的磁动势(2p=2)a)整距线圈所产生的磁场b)整距线圈的磁动势沿气隙的分布图48.49.图4-22两组整距载流线圈形成的四极磁场(=4)a)磁场分布b)磁动势沿气隙的分布图50.2.分布绕组的磁动势图4-23整距分布绕组的磁动势(q=3)a)合成磁动势波b)基波合成磁动势c)用空间矢量来求基波合成磁动势51.图4-24双层短距分布绕组的磁动势a)双层短距分布绕组在槽内的布置b)上层和下层导体产生的基波磁动势c)用空间矢量算出上、下层的基波合成磁动势52.3.单相绕组的磁动势53.54.图4-25不同瞬间单相绕组的基波磁动势55.56.57.4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势1.三相绕组的基波合成磁动势2.三相合成磁动势中的高次谐波3.三相合成磁动势的波形58.图4-26三相交流电机的定子示意图59.1.三相绕组的基波合成磁动势解析法以定子内圆A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并以逆时针方向(即A相B相C相 绕组的方向)作为空间角度s(以电角度计)的正方向。在某一瞬间t，距离A相绕组轴线s处，各相的基波磁动势分别为60.61.解析法以定子内圆A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并以逆时针方向(即A相B相C相 绕组的方向)作为空间角度s(以电角度计)的正方向。在某一瞬间t，距离A相绕组轴线s处，各相的基波磁动势分别为62.63.图4-27t=0和时三相基波合成磁动势的位置64.图4-28旋转磁动势波65.66.图4-29不同瞬间时的三相基波合成磁动势(左边为电流的时间相量图，右边为磁动势的空间矢量图，其中空间矢量用空心箭头的矢量来表示)a)t=0时b)t=60时c)t=120时d)t=180时e)t=240时67.图4-30三相绕组中通入负序电流时，形成反向推移的旋转磁动势波a)通入正序电流时b)通入负序电流时68.图4-31不对称电流产生的椭圆形旋转磁动势69.2.三相合成磁动势中的高次谐波(1)当=3k(k=1,3,5,),也即=3,9,15,(2)当=6k+1(k=1,2,3,),也即=7,13,19，时(3)当=6k-1(k=1,2,3,),也即=5,11,17，时70.3.三相合成磁动势的波形直接作图法的作图步骤如下：(1)画出一对极下三相的2mq个槽，并标明各槽的上、下层各属于哪一相带(即标明A、X、B、Y、C、Z)。(2)确定时间为某一瞬间t1时，三相电流瞬时值iA、iB和iC的大小和正、负。(3)算出各个槽内槽电流is(包括上、下层)的瞬的值(正、负和大小)，并标注在该槽的上方。(4)任取一值作为磁动势曲线的起始值，从第一个槽开始，到最后一槽为止，从左到右，根据槽电流的正、负和大小，逐步画出绕组的阶梯形磁动势曲线：经过齿区时，磁动势不变，故曲线为水平；经过槽中心时，根据槽电流is的正、负和大小，使磁动势曲级上升或下降一级，“级高”取决于槽电流的大小；如槽电流为0，则曲线保持水平。(5)根据磁动势所产生的磁场，其N极下的磁通量应当等于S极下的磁通量这一原则，画一水平线作为横坐标，调整横坐标的高、低，直到坐标以上和以下两块磁动势曲线的面积相等，该横坐标即为磁动势曲线的基准线。71.图4-32在和处定子绕组的磁动势、与槽电流的关系72.图4-33q=2的三相单层绕组在三个不同瞬间的合成磁动势曲线a)t=0时b)t=30时c)t=60时73.4.8三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应的电抗1.三相交流绕组所产生的气隙磁场2.交流绕组的气隙电抗74.1.三相交流绕组所产生的气隙磁场75.图4-34转子开槽时的气隙磁场76.77.2.交流绕组的气隙电抗78.79.4.9交流电机的电磁转矩1.电磁转矩不等于零的一个准则2.交流电机的电磁转矩公式3.电磁转矩公式的分析，产生恒定电磁转矩的条件80.1.电磁转矩不等于零的一个准则图4-35定、转子极数不等时，平均电磁转矩恒等于081.2.交流电机的电磁转矩公式(1)定子表面为光滑的圆柱形，转子既可以是隐极、也可以是凸极式；铁心的磁导率Fe=。(2)定子的载流导体均匀地分布在定子表面。(3)气隙合成磁场为正弦分布，定子的磁动势波也是正弦分布，两者的极数相等。(4)每对极下定子载流导体的分布均为相同，即定子绕组为三相整数槽绕组。82.图4-36气隙基波合成磁场与定子基波线负载相作用产生电磁转矩a)定子单位周向长度上的电磁转矩和总电磁转矩b)和c)线负载的基波与磁动势基波的关系83.84.85.86.3.电磁转矩公式的分析，产生恒定电磁转矩的条件(1)对于气隙合成磁场和定子磁动势为正弦分布的三相交流电机，电磁转矩Te与气隙合成磁场的磁通量、定子基波磁动势的幅值F1以及转矩角1的正弦成正比。(2)从电磁转矩的角度来看，发电机和电动机的差别，就在于转矩角1的正、负(或小于还是大于180)。(3)由于定子磁动势的基波幅值F1=I1,气隙合成磁场的磁通量=，而sin1=cos1，所以电磁转矩也可以写成下列形式：87.88.图4-37题4-22附图(1)89.图4-38题4-22附图(2)90.图4-39题4-28附图91.此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！