《槽绕组嵌放展开》PPT课件.ppt

电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 主要内容 交流绕组构成 电势 磁势 交流电机分 同步 主要作为发电机 也可作为电动机和补偿机异步 主要作为电动机 有时也作发电机区别 两类交流电机在励磁方式和运行特性有很大差别相同点 电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理基本相同 第四章交流电机绕组的基本理论 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 4 1交流绕组的基本要求 一 基本要求 电气要求 绕组产生的电动势 磁动势 接近正弦波 谐波分量少 三相绕组的基波电动势对称一定导体数下 产生尽可能大的基波电动势绕阻铜耗小 用铜量少 绝缘可靠 机械强度高 散热条件要好 制造方便 例 Z 36 2p 4 槽 槽内放置绕组 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 二 设计原则 1 正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势2 用槽电势星形图分布保证三相绕组的感应电动势对称3 采用60 相带可获得尽可能大的基波电动势 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 1 正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势 保证励磁磁动势在气隙中产生的磁场在空间按正弦规律分布 则它在交流绕组中感应的电动势就随时间按正弦规律变化 某根导体对准磁极轴线 f pn 60见下页 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 电动势的频率f pn 60 当转子为一对极时 转子旋转一周 绕组中的感应电动势正好交变一次 一周期 设转子每分钟转数为n r min 则转子每秒旋转n 60 转 秒 f n 60 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 当电机有p对极时 转子旋转一周时 感应电动势交变p次 即p个周期 转子每秒钟旋转n 60 转 秒 感应电动势每秒交变pn 60次 即电动势的频率为 我国国标工业交流电动势的频率为50Hz 因此电机的极数和转速成反比关系 f pn 60 磁极切割导体角速度 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 电角度 转子铁心的横截面是一个圆 其几何角度为360 从电磁角度看 一对N S极构成一个磁场周期 即1对极为360 电角度 2 用槽电动势星形图分相以保证三相感应电动势对称 2p 2 一周360 2 机械角度 空间角度一对极一周360 电角度 空间角度 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 机械角度 360 电角度 p 360 720 电角度 p 机械角度 2p 4 两对N S极构成2个感应电势周期 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表示 这些相量构成一个辐射星形图 称槽电势星形图 槽距角 一个槽所占的机械角度称为槽距角 用 表示槽距电角 一个槽所占的电角度称为槽距电角 用 1表示 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 例 Z 36 2p 4 绘制槽电势星形图 解 槽距角 360 Z 10 槽距电角 1 p 360 Z 20 将星形图圆周分为三等份 每等份120 称120 相带 将每个相带内的所有导体电动势相量正向串联起来 蓝色为A相 黑色为B相 红色为C相 得到相电动势 相带 是指一相绕组在一个磁极下连续所占的电角度 一般地 如电机有p对极 则有p个重叠的槽电势星形 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 3 采用60 相带可获得较大的基波电势 分相方法 将星形图圆周分为六等份 每等份60 称60 相带 A B C三相带中心线依此互差120 X相带中心线与A相带中心线互差180 将X相带与A相带电动势反向串联起来得A相电动势 同理得到B C相电动势 各相电动势大于120 相带时的值 A和X相带内的全部导体属于A相 B和Y相带的全部导体为B相 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 4 2三相单层绕组 与绕组有关的几个概念 线圈 绕组元件 是构成绕组的基本单元 绕组就是线圈按一定规律的排列和联结 叠绕组线圈 波绕组线圈 结构上区别 线圈的两个出线是靠拢还是远离线圈的对称轴线 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 与线圈相关的概念 有效边 端部 线圈节距 一个线圈两个有效边之间所跨的槽数 用y表示 y 4 1 5 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 极距 相邻极所距距离 沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围 槽数 用槽数表示 Z 2p用长度表示 D 2p 例 Z 36 2p 4 36 4 9 例 Z 36 2p 2 36 2 18 y 时 线圈称为整距线圈 y 时 线圈称为长距线圈 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 每极每相槽数 例 Z 36 2p 4 相带的宽度恰好对应每极每相槽数q 每个极下每相占有的槽数 已知总槽数Z 极对数p和相数m 则 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 极相组 将一个磁极下属于同一相 即一个相带 的q个线圈 按照一定方式串联成一组 称为极相组 又称为线圈组 线圈组数 线圈个数 q 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 例 Z 24 2p 4 Z 2p 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 单层绕组和双层绕组 单层绕组一个槽中只放一个元件边双层绕组一个槽中放两个元件边 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 绘制槽电动势星形图分相 构成线圈 600相带 例 已知一交流电机槽数Z 36 极数2p 4 并联支路数a 1 绘制三相单层绕组展开图 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 确定并联支路数单层绕组 每相最大并联支路数等于极对数amax p画出三相绕组展开图 a 1 头尾相连 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 二极交流电机 其线圈节距y 故其端接线几乎跨过半个定子内圆 其嵌线及端部整形困难 为减少嵌线难度 可以将线圈制成大小不同 同心套置在一起的绕组 称为同心式绕组 连接绕组仍应保持电动势相加的原则 电机学 第四章交流电机绕组的基本理论 说明 单层绕组虽然因线圈形状或端接连接方式不同 而分成许多不同形式 本质上各类型单层绕组均为整距绕组 即短距系数Kp 1 Kp意义将在后续章节中介绍 因为虽然线圈实际跨距可能大于或小于极距 但相电动势大小仍为各相带全部有效边导体电动势之矢量和 并不减小 与双层绕组比较 单层绕组线圈数少 节省线圈制造工时 槽内不需层间绝缘 因而槽面积利用率高 但其磁动势 电动势波形较差 目前只用在10kw以下的小型异步电机中