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单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,东南大学,电气工程学院,单击此处编辑母版标题样式,交流绕组,交流绕组的基本概念,绕组：,按一定规律排列和连接的线圈的总称,要求,磁势和电势的波形为正弦波形,；,要求磁势和电势三相对称，,三相电压对称,；,电力系统都,有统一的标准频率,，我国规定工业标准频率为50Hz。,在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。,交流绕组交流绕组的基本概念,交流绕组,交流绕组,交流绕组,电角度,磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期，称为（一个周期）360电角度。在电机中,一对磁极所对应的角度定义为360电角度,。（几何上，把一圆周所对应的角度定义为360机械角度。）,磁极对数为p,圆周机械角度为360 电角度为 p*360,交流绕组电角度,交流绕组,相带,为了三相绕组对称，,在每个极面下每相绕组应占有相等的范围相带,。,每个极对应于180电角度，如电机有m相，则每个相带占有(180/m)电角度。三相电机m3，其相带为60，按60相带排列的绕组称为60相带绕组。,把,每对极,所对应的定子槽等分为六个等分。依次称为a、c、b、a、c、b相带，各相绕组放在各自的相带范围内,交流绕组相带,交流绕组,每极每相槽数q,每个极面下每相占有的槽数,。已知总槽数Z、极对数p和相数m为，则,q1分布绕组,整数槽绕组q为整数,分数槽绕组q为分数,槽距角,相邻两槽之间的,电角度,交流绕组每极每相槽数q,交流绕组,极距,相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离,几何尺寸每极所对应的定子内圆弧长,D为定子内圆直径。,槽数表示极距：,即基波磁场每极所对应的槽数,交流绕组极距,交流绕组,交流绕组,交流绕组,节距 y(跨距),表示元件的宽度。元件放在槽内，其宽度可,用元件两边所跨越的槽数表示,。,交流绕组节距 y(跨距),交流绕组,分析工具：槽导体电势星形图,把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形图,相距360度电角度，导体电势时间上同相位,交流绕组分析工具：槽导体电势星形图相距360度电角度，导体电,交流绕组,三相单层绕组,单层每槽中只放置一层元件边，,元件数等于槽数的一半,，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单,单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动机，其极对数通常是pl,2,3,4,单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种不同排列方式,单层绕组的构造方法和步骤,分极分相,:,将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。,将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,交流绕组三相单层绕组,交流绕组,连线圈和线圈组：,将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）,将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）,以上连接应符合电势相加原则,连相绕组：,将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。,串联与并联，电势相加原则。,连三相绕组：,将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组,接法或者Y接法。,交流绕组连线圈和线圈组：,交流绕组,例如：相数m3，极数2p4，槽数Z24,每极每相槽数q2，槽距角,=30，极距,=Z/2p=24/4=6,相,带,极,对,a,c,b,a,c,b,第一对极,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,第二对极,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,交流绕组例如：相数m3，极数2p4，槽数Z24,交流绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,一、链式绕组,链式绕组适用于q=2，p1的小型异步电机。例如m3，p2，Z=24，q2，a=30,交流绕组一、链式绕组,交流绕组,链式绕组的每个元件都是短距。从相电势和磁势角度看,具有整距性质,交流绕组链式绕组的每个元件都是短距。从相电势和磁势角度看,交流绕组,二、交叉式绕组,交叉式绕组适用于q3的小型异步电机,例如：m3，p=2，q3。,定子槽数Z=2mpq=2*3*2*336,槽距角a=p*360/Z=20,交流绕组二、交叉式绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,三、同心式绕组,对于pl的小型三相异步电动机和单相异步电动机，每极每相槽数q较大，采用同心式绕组嵌线,例如：m3，p=1，q4。则定子槽数Z=2mpq2*3*l*424，槽距角a15,交流绕组三、同心式绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,交流绕组,小结：,三相,单层绕组,在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。,分析相电势,：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，都在属两个相差180电角度的相带内，,三相单层绕组的节距因数均为1，具有整距绕组性质,优点：,绕组因数中只有分布因数，基波绕组因数较高，,无层间绝缘，槽利用率高,缺点：,对削弱高次谐波不利,，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较大,使用：一般用于10kW以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕组。）,交流绕组小结：三相单层绕组,交流绕组,三相双层绕组,双层每槽中有两个元件边，分为上下两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底部为下层。,每个元件均有一个边放在上层，一个边放在另一槽的下层,，相隔距离取决于节距。,元件的总数等于槽数,，每相元件数即为槽数的三分之一。,构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距,m=3),分极分相,:,将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；,将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。,交流绕组三相双层绕组,交流绕组,连线圈和线圈组,：,根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）,以上层边所在槽号标记线圈编号。,将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）,将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）,以上连接应符合电势相加原则,连相绕组：,将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。,串联与并联，电势相加原则。按照同样的方法构造其他两相。,连三相绕组,将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组,接法或者Y接法,交流绕组连线圈和线圈组：,交流绕组,例：设相数m3，极数2p4，槽数Z24，则每极每相槽数q2，槽距角a30,步骤,：,绘槽电势星形图,分相使各相电势最大，且三相电势对称,绘绕组元件平面展开图,首先画出等距离的24根平行线段以表示,槽号表示各元件的上层边,。在实线近旁画出虚线以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽号作为上层边的代号，取槽号加注上标作为下层边代号。,交流绕组例：设相数m3，极数2p4，槽数Z24，则每极,交流绕组,交流绕组,交流绕组,当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，I、组电势时间上同相，、IV组电势与I、组电势反相。,各元件组可以串联、并联、或一半串联后再并联。相绕组可以有不同连接方式，,当通以电流形成4极磁场,。,交流绕组当磁场切割绕组时，该四个元件组的电势大小相等，I、,交流绕组,短距绕组,取y5，每个元件跨5个槽，a相的4个元件组，分别是l-6-2-7，7-12-8-13，13-18-14-19，19-24-20-l,交流绕组短距绕组,交流绕组,短距时，在某些槽中，其上层元件边与下层元件边可能不属一相，在这些槽中，上层与下层之间有较大电位差，应加强层间绝缘。,短距时，同一相的上、下层导体错开了一个距离，用短距角表示，表示一个元件的上层导体电势和下层导体电势的相位差是180-电角度，合成电势时应计及节距因数kp。,交流绕组短距时，在某些槽中，其上层元件边与下层元件边可能不属,绕组感应电动势,元件的电势,电势决定于磁场的大小与分布以及磁场与元件间的相对运动,设气隙磁场按正弦规律分布，则每极磁通,气隙磁场每转过一对磁极，线圈中的电势便经历一个周期。电势的频率用每秒转过的磁极对数表示。,频率,极对数p，转速n(r/min)，,绕组感应电动势元件的电势,绕组感应电动势,绕组感应电动势,绕组感应电动势,元件中的感应电势 e=-Nd/dt,元件匝数为Nc，感应电势的瞬时值,有效值,绕组感应电动势元件中的感应电势 e=-Nd/dt,绕组感应电动势,元件中的感应电势 e=Blv,设原点在转子上B=0处，,即t=0时，B=0,分析导体a,t=0时，B,a,=0，e,a,=B,a,lv,经过时间t，转动了t，B,a,=B,m,sint，,e,a,=B,a,lv=B,m,lvsint,有效值,绕组感应电动势元件中的感应电势 e=Blv,绕组感应电动势,整距线圈,导体a与导体a相距一个极距，即180电角度，,元件电势为,绕组感应电动势整距线圈,绕组感应电动势,短距线圈,导体a与导体a相距非一个极距（差一短距角,）,元件电势为,Ea,Ea,-Ea,Eaa,绕组感应电动势短距线圈EaEa-EaEaa,绕组感应电动势,短距元件的电势小于整距元件的电势,设短距角为电角度,节距因数,绕组感应电动势短距元件的电势小于整距元件的电势,绕组感应电动势,元件组电势,电机采用分布绕组，每元件组有q个元件，元件组电势即为q个元件的电势之和。,通常各元件匝数相等，所以各元件电势的幅值相等，由于各元件空间位置依次相位差a电角度，各元件电势的时间相位差也为a角度。,绕组感应电动势元件组电势,绕组感应电动势,分布因数 k,d,元件组各电势的相量和与代数和的比值,绕组因数,k,N,=k,d,k,p,，,反映分布和短距对电势的影响,绕组感应电动势分布因数 kd元件组各电势的相量和与代数和,绕组感应电动势,绕组的相电势,1单层绕组,每对极每相有一个元件组,p对极电机，每相有p个元件组，可以串联、并连或混合连接。如有a条并联支路，则每相电势为,单层绕组每相串联匝数,绕组感应电动势绕组的相电势单层绕组每相串联匝数,绕组感应电动势,2双层绕组,每对极每相有2个元件组,p对极电机，每相有2p个元件组，可以串联、并连或混合连接。有a条并联支路,双层绕组每相串联匝数,绕组感应电动势2双层绕组双层绕组每相串联匝数,绕组感应电动势,每相串联匝数,设每槽导体数为S，对单层绕组Nc=S，双层Nc=S/2,N为每相实有串联匝数,Nk,N,为有效串联匝数，,k,N,反映绕组因采用短距和分布而使每相电势减小的程度,绕组感应电动势每相串联匝数,谐波电动势及其消弱方法,非正弦磁场下绕组的感应电势,在实际电机中，由于磁极的,励磁磁动势,在气隙中产生的磁场并,非是正弦波,，因此在定子绕组内感应的,电动势也并非正弦波,，除了基波外还存在一系列谐波。,以三相凸极同步电机为例，磁场是由转子电流激励产生的，气隙磁通密度实际是一个平顶波，可分解出基波和各奇次谐波(,由于对称性,)，基波磁场和各次谐波磁场均随转子而旋转,在定子绕组中不仅感应基波电势，还感应有各次谐波电势。,谐波电动势及其消弱方法非正弦磁场下绕组的感应电势,谐波电动势及其消弱方法,谐波电动势及其消弱方法,谐波电动势及其消弱方法,谐波电势,谐波电动势及其消弱方法谐波电势,谐波电动势及其消弱方法,谐波电势的影响,高次谐波电势对电势大小影响较小,主要影响电势的波形,在基波电势上叠加有高次谐波电势使波形变坏,引起发电机损耗增加，温升增高、效率降低。,在输电线路上，谐波电势产生高频干扰，使输电线路时近的通信设备不能正常工作。,输电线路自身有电感和电容，在某一高频条件下，将产生自激振荡而产生过电压。,异步电机中产生有害的附加转矩和损耗。,谐波电动势及其消弱方法谐波电势的影响,谐波电动势及其消弱方法,消除和减小高次谐波电势的方法,从谐波性质,：,当接成星形连接时，在线电势中不可能出现3次及其3的倍数次谐波电势。,从磁场角度,：,使气隙磁场接近正弦分布，如采用适当的极靴宽度和不均匀的气隙长度(磁极中心气隙较小，磁极边缘的气隙较大)、励磁绕组的分布范
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