Electric Machinery 电机学 英汉双语 教学课件 作者 刘慧娟 中文课件第3章 交流电机的共同理论.ppt

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1、第3章交流电机的共同理论交流电机包括感应电机和同步电机。这两类电机的转子结构、工作原理、励磁方式和性能虽有所不同，但是它们的定子结构、电磁过程以及机电能量转换的机理和条件却是相同的。本章主要研究：2.在正弦分布的磁场下交流绕组的感应电动势；交流绕组的连接规律;3.通有正弦电流时单相绕组的磁动势；4.通有对称三相电流时三相绕组的磁动势。转子励磁绕组中通以直流电流If，产生沿电机内圆按正弦规律分布的磁场。3.1三相同步发电机的工作原理原动机拖动转子以恒定转速n旋转，定子各导体将感应出正弦交流电势。磁场(磁密)正弦分布导体电动势导体电动势相量线圈电

2、动势三相电动势3.2交流绕组(1)在一定的材料消耗下，力求得到较大的基波电动势和基波磁动势。(2)要求电动势和磁动势的波形尽量接近正弦波，其中的谐波成分尽量小。(3)三相绕组的感应电动势必须对称，各相阻抗要平衡。(4)绕组的绝缘和机械强度可靠，制造工艺简单，散热条件好，维修方便。2.对交流绕组的具体要求是：3.2.1交流绕组的分类和构成原则1.交流绕组的分类交流绕组:按照相数分为单相和多相绕组；按照槽内层数分为单层和双层绕组；按照每极每相槽数分为整数槽和分数槽绕组。3.2.2关于交流绕组的基本概念1.电角度与机械角度将空间一对磁极范围所对应的

3、空间角度定义为360电角度。是构成交流绕组的单位，可为单匝或多匝。单层绕组的线圈数等于槽数的一半；双层绕组的线圈数等于槽数。2.线圈电角度=p机械角度3.极距相邻两磁极轴线之间沿定子内圆周的距离称为极距。既可用长度表示，也可用槽数表示，用槽数表示时，一个极距对应于180º空间电角度。4.节距>长距y1=整距<短距5.槽距角相邻两槽之间的距离用电角度表示，称为槽距电角，简称槽距角。同一线圈的两个线圈边之间的距离称为线圈的节距y1，通常用槽数来表示。6.每极每相槽数绘出极数2p=4，槽数Q=36，相数m=3，并联支路数a=1的等元件绕

4、组展开图。3.2.3三相单层绕组单层绕组的每个槽内放置一个线圈边，线圈数等于定子槽数的一半。槽电动势星形图分相每极每相槽数三相绕组展开图3.2.4三相双层绕组为了改善电动势和磁动势波形，功率较大的交流电机通常采用双层绕组。虽然双层绕组分为叠绕组和波绕组两大类，但是本书只介绍叠绕组的连接方法。双层绕组通常为短距绕组，节距y1按5/6取整数。绘出极数2p=4，槽数Q=36，相数m=3，节距y1=8的单叠绕组展开图。线圈电动势星形图分相绕组展开图双层绕组展开图3.3交流绕组的感应电动势以下主要讨论气隙磁场为正弦分布时，交流绕组内的感应电动势有效值

5、的计算方法。具体过程按照导体、线圈、线圈组和相绕组顺序进行。3.3.1导体电动势考虑电动势的波形、频率和有效值。波形为正弦波，频率为有效值3.3.2线圈电动势和节距因数电动势的有效值1.单匝整距线圈2.单匝短距线圈电动势的有效值3.若线圈为Nc匝，则线圈电动势的有效值为：3.3.3线圈组电动势和分布因数3.3.4相电动势1.单层绕组的相电动势每相有p个线圈组，而各线圈组电动势大小相等，相位相同，若接成a条并联支路，则相电势为：2.双层叠绕组的相电动势相电动势统一公式：每相有2p个线圈组，而各线圈组电动势大小相等，相位相同或相反，若接成a条并联

6、支路，则相电势为：3.3.5相绕组的谐波电动势磁密波中，除基波分量外，还含有一系列高次谐波分量，称为谐波磁场，其在绕组中产生的感应电动势称为谐波电动势。3.4感应电动机的工作原理（一）旋转磁场定子绕组通入三相对称电流。三相感应电动机是利用电磁感应原理进行工作的。其定子上为三相对称绕组，接三相对称电源，转子为鼠笼绕组，由导条和端环组成。当ns>n>0时，转子导条切割旋转磁场，感应转子电动势，产生转子电流，转子电流与旋转磁场作用产生电磁力，形成电磁转矩，使转子逆时针方向旋转。旋转磁场的转速称为同步转速。（二）电磁转矩3.5交流绕组的磁动势为了简化

7、分析，假设：电流随时间按正弦规律变化，(2)槽内电流集中于槽中心处；(3)气隙均匀，忽略齿槽的影响；(4)不计铁心中的磁位降，磁路不饱和。本节首先分析单相绕组中通过交流电流时产生的磁动势，再分析三相对称绕组中通过三相对称电流时产生的磁动势。要分析交流绕组通过交流电流时产生的磁场的变化规律，首先要分析交流绕组通过交流电流时产生的磁动势。3.5.1单相交流绕组的磁动势——脉振磁动势1.整距线圈的磁动势设一个匝数为Nc的整距线圈，当其中通过正弦电流ic=2Iccost时，产生下图所示的磁场，其磁动势分布如右图所示。整距线圈在气隙中形成一个一正一负

8、、矩形分布的磁动势波，矩形的幅值等于Ncic/2，若电流集中在槽中心内，则磁动势波经过载流线圈边时，将发生大小为Ncic的跃变。整距线圈的磁动势沿着气隙的分布为周期