交流电机绕组及其感应电动势

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1、交流电机的共同问题之第六章交流电机的绕组及其感应电动势交流电机的绕组交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。两大类：同步电机——速度等于同步速异步电机——速度不等于同步速同步速——旋转磁场的转速例：三相同步电机（磁极对数p=1)定子、转子、空气隙定子上嵌放有对称的三相绕组a-x、b-y、c-z对称是指各相绕组的匝数相等，空间位置彼此相距120°转子绕组通以直流电流形成分布磁场，匝链定子上的各相绕组三相异步电动机结构1．定子定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。2．转子转子由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。1．定子绕组2．转子绕组3．滑环4．电刷设磁场在气隙中按正弦分布设转子

2、以恒定速度旋转定子绕组中所匝链的磁通按正弦规律变化，其感应电势按正弦规律变化。由于各相匝数相等，从而各相电势的大小相等，由于各相绕组空间分布彼此相距120°，从而三相电势时间相位差120°——满足了三相电势对称要求。三相电势对称例：p=2每相两个线圈，a1-x1、a2-x2属于a相，b1-y1、b2-y2属于b相，c1-z1、c2-z2属于c相。各相的两个线圈的分布：空间上——相距一对磁极电势看——两个线圈交链的磁通变化规律完全相同，因而感应电势完全相同（幅值一致，时间上同相位）。例：三相异步电机电磁过程（图例）异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；三相对称交流绕组通入三相对称交流

3、电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；转子绕组的导体处于旋转磁场中；转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。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①要求磁势和电势的波形为正弦波形；②要求磁势和电势三相对称，三相电压对称；③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。交流绕组的构成原则均匀原则：每

4、个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等每极槽数用极距τ表示每极每相槽数对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。元件(线圈)术语1：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

5、度为p*360°术语2：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，则每个相带占有电角度。三相电机m＝3，其相带为60°，按60°相带排列的绕组称为60°相带绕组。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术语3：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q>1——分布绕组整数槽绕组——q为整数分数槽绕组——q为分数术语4：槽距角相邻两槽之间的电角度已知总槽数Z、极对数pp*360°=Z圆周的电角度术

6、语5：极距τ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设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术语6：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。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p＝l,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

7、列方式单层绕组：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。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？q=Z/2pm）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？P*m）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