电机学讲义 第二篇：统一理论

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1、第八次课统一理论：绕组1上节课我们了解了交流电机的结构，发现交流电机（同步发电机和感应电动机）的定子结构是相似的，都有铁心和绕组组成。但是转子结构却明显不同，同步电机有凸极和隐极之分，感应电机有鼠笼式和绕线式之分。在了解了基本结构之后，我们介绍了同步发电机的工作原理：转子测励磁绕组通入直流产生恒定磁场，靠原动机拖动，使其旋转，旋转的转子磁场切割定子绕组，使其产生感应电势，如果定子绕组接上对称负载，绕组中就有了对称电流。三相的对成电流也产生旋转磁场。（这一点我们通过观察三个时刻的磁力线图得到定性的结论）。我们

2、把由定子电流产生的磁场叫？电枢磁场。后面我们将证明这个电枢磁场和转子磁场是同步旋转的。现在可以想象：同步发电机正常负载运行时，切割定子绕组的磁场由两部分组成，一部分是转子磁场（它是直流产生的恒定磁场，之所以旋转是依靠原动机拖动），另一部分是电枢磁场，是三相交流电流产生的磁场，也旋转的，但是不用机械拖动。其实从定子绕组的角度看，我不管旋转磁场是谁产生的，怎样产生的，只要有旋转磁场存在，它就会切割定子导体，使它产生感应电势。所以当一个电动机（需要输入电能），只要你将三相绕组接到电网上，就是说在三相绕组上施加三相

3、电压，那么就有三相电流流过定子绕组，就会形成旋转磁场。旋转磁场切割定子绕组，当然在定子绕组中感应电势，同时还切割转子导体，以鼠笼绕组为例，鼠笼绕组的各个导体都是短接在一起的。那么转子导体就既有感应电势，又有了感应电流，是吧？电流在磁场的作用下受力形成转距拖动转子及机械负载一同旋转，这样就把定子侧的电能转变成了机械能。感应电机也因此而得名。那么，大家思考：转子从不动到动，动起来后，转子的转速会不会和定子电枢磁场的转速相同呢？不会，因为如果相同了，转子导体和定子磁场就没有了相对运动，就没有感应电势和电流了，也就

4、没有力和转距了，所以转子就会慢下来，一慢下来，就又有了感应电势和电流，又产生力和转距了。所以感应电动机的转子转速是小于电枢磁场的转速的，这就是我们提到的“异步”。nn1sSN=0.01～0.06n1=1500rpmn=1450rpmn1判别转子的转速是否和同步速一样？n1＝60f/P这里我们花了很大力气将同步和异步的工作原理，到现在为止，大家是否发现不管同步还是异步，他们有以下两个共同点：•三相绕组流过对成三相电流•三相电流产生旋转磁场Fa•旋转磁场Fa切割定子绕组，使其产生感应电势•所谓共同理论：三相

5、绕组的磁势＋电势都是针对定子绕组的。那么这节课我们先来了解定子绕组的连接和摆放的一些规则，然后在研究其电势和磁势。刚才提到判别转子的转速是否和同步速一样用的公式是n1＝60f/P问题是如何判别感应电机的极数？看有几个磁场周期？AZBXCY是一个磁场周期：一对极。现在假设我希望一个异步电动机额定运行时转子的转速为1450rpm。定子绕组我们应该设计为几极？4极第八次课统一理论：绕组2AZBXCYAZBXCY：至少12个槽。集中绕组，每槽8个导体。通常改成每槽4个导体，每极每相的槽数为2。AAZZBBXXCCY

6、YAAZZBBXXCCYY:分布绕组。这个例子是比较简单的，下面我们来系统地学习交流电机的三相绕组的连接问题。第八次课统一理论：绕组3通过前面的学习认识了电机的基本结构，我们发现不管哪种电机（同步，异步，凸极，隐极…），他们的定子结构都是类似的，三相绕组＋铁心。电机的槽数通常是很多的，槽内的导体要构成闭合回路才会有电流，那么不同槽内的导体是按照什么原则进行连接的？如何把这些导体分成三相？这部分内容有很多概念，很重要，请给予足够的耐心1．交流绕组的构成原则和分类构成原则均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要

7、相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等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。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。绕组的铜耗要小，用铜量要省；绝缘要可靠，机械强度、散热条件要好，制造要方便。分类按相数：单相和多相绕组；按槽内层数：单层和双层；按每极下每相槽数：整数槽和分数槽；按绕法：叠绕组和波绕组。★概念区别：导体（有效边＝铁心长），线圈，线棒（线圈边）★有效边的概念：第八次课统一理论：绕组4★极距：沿定子铁心内圆

8、每个磁极所占的范围DZ1用长度表示用槽数表示2p2p★节距（用y表示）一个线圈两个有效边之间所跨过的槽数称为线圈的节距。y<τ时，线圈称为短距；y=τ时，线圈称为整距；y>τ时，线圈称为长距。★电角度：转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360度。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电机的极对数为p时，气隙圆周的角度数为p*360电角度。电角度＝P×机械角度显然，