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1、1,交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的共同問題,第三篇,2,第10章 交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組,10.1 交流繞組的構(gòu)成原則和分類,10.2 三相雙層繞組,10.3 三相單層繞組,下一章,上一章,返回主頁,3,10.1 交流繞組的構(gòu)成原則和分類,主要內(nèi)容：交流繞組構(gòu)成；電勢；磁勢。 交流電機(jī)分： 同步：主要作為發(fā)電機(jī)，也可作為電動機(jī)和補(bǔ)償機(jī) 異步：主要作為電動機(jī)，有時也作發(fā)電機(jī) 區(qū)別：兩類交流電機(jī)在勵磁方式和運(yùn)行特性有很大差別 相同點：電機(jī)定子中發(fā)生的電磁現(xiàn)象和機(jī)電能轉(zhuǎn)換的原理基本相同,4,交流繞組,5,一、基本要求,合成電動勢和合成磁動勢的波形要接近正弦形、幅值要大；,繞組的銅耗要小，用銅量要省；,對三相繞組，各相的

2、電動勢和磁動勢要對稱，電阻、 電抗要平衡；,絕緣要可靠，機(jī)械強(qiáng)度、散熱條件要好，制造方便。,6,對稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互相錯開120電角度。 均勻原則：每個極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等。 電勢相加原則：線圈兩個圈邊的感應(yīng)電勢應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 如線圈的一個邊在N極下，另一個應(yīng)在S極下。,基本原則：,7,二、分類,按相數(shù) ：單相和多相繞組；,按槽內(nèi)層數(shù)：單層和雙層；,按每極下每相槽數(shù)：整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽；,按繞法：疊繞組和波繞組。,8,10.2 三相雙層繞組,本節(jié)介紹三相雙層繞組展開圖。 對于10kw以

3、上的三相交流電機(jī)，其定子繞組一般采用雙層繞組。 雙層繞組每個槽內(nèi)有上、下 兩個線圈邊，每個線圈的一 個邊放在某一個槽的上層， 另一個邊則放在相隔節(jié)距為 y1槽的下層。 繞組的線圈數(shù)正好等于槽數(shù),9,一、基本概念, 線圈（繞組元件）：是構(gòu)成繞組的基本單元。繞組就是線圈按一定規(guī)律的排列和聯(lián)結(jié)。 線圈可以區(qū)分為多匝線圈和單匝線圈。,與線圈相關(guān)的概念包括： 有效邊；端部；線圈節(jié)距等,10,用槽數(shù)表示,24槽4極電機(jī),用長度表示, 極距（ ）：沿定子鐵心內(nèi)圓每個磁極所占的范圍；, 極對數(shù)（ ）：電機(jī)主磁極的對數(shù)；,11, 電角度： 鐵心的橫截面是一個圓，其幾何角度為360度。 分析已知磁場每轉(zhuǎn)過一對N,

4、S極，電勢變化一個周期，在電路理論中認(rèn)為一個交變周期為3600電角度。 因此在電機(jī)理論中把一對主磁極所占的空間距離稱為360電角度；,電機(jī)的機(jī)對數(shù)為p時，氣隙圓周的角度數(shù)為p 360電角度。,12,13, 節(jié)距（ ）：一個線圈兩個有效邊之間所跨過的槽數(shù)稱為線圈的節(jié)距。,y時，線圈稱為長距線圈。,14,槽距角（ ）：用電角度表示的相鄰兩個槽間的距離，也即一個槽所占的電角度數(shù)；,相數(shù)用 表示,每極每相槽數(shù)（ ）：每個極域內(nèi)每相所占的槽數(shù)。,15,單層繞組：一個槽中只放一個元件邊； 雙層繞組：一個槽中放兩個元件邊。,16,二、槽電動勢星形圖,當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電動勢分別用相量表示時

5、，這些相量構(gòu)成一個輻射星形圖，槽電動勢星形圖是分析交流繞組的有效方法。,17,槽電動勢的產(chǎn)生： 根據(jù)e=blv，定子槽內(nèi)放置導(dǎo)體，因此導(dǎo)體是固定不動的，電動勢是由于磁場旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。 磁場為正弦形，其在一個圓周上的周期數(shù)等于極對數(shù)p。(一對極對應(yīng)磁場一個周期) 槽內(nèi)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢e與所在位置處的磁通密度b有關(guān)系。 導(dǎo)體感應(yīng)電勢的相位取決于氣隙磁密。 相鄰槽內(nèi)導(dǎo)體上電勢相位差等于槽距角。 槽1和槽19內(nèi)導(dǎo)體的電動勢相位相同。,1,19,18,例：右圖是一臺三相同步發(fā)電機(jī)的定子槽內(nèi)導(dǎo)體沿電樞內(nèi)圓周的分布情況。已知2p=4,電樞槽數(shù)Q=36,轉(zhuǎn)子磁極逆時針方向旋轉(zhuǎn)。試?yán)L出槽電動勢星形圖。,19,解：

6、已知各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動勢彼此之間存在著相位差，其大小等于槽距角。 先計算槽距角：,定子每極每相槽數(shù)：,20,三相雙層繞組的槽電動勢星形圖,21,22,以A相為例，A相在每極下應(yīng)占有3個槽，整個定子中A相共有12個槽。為使合成電勢最大，在第一個N極下取1、2、3三個槽作為A相帶。在第一個S極下取10、11、12三個槽作為X相帶(A相的負(fù)相帶)。1、2、3三個槽向量間夾角最小，合成電勢最大，同理10、11、12的合成電勢最大。而10、11、12三個槽分別和1、2、3三個槽相差一個極距，即相 差180度電角度，這兩個線圈組(極相組)反接以后合成電勢代數(shù)相加，其合成電勢最大。,23,同理，為了使三相繞組

7、對稱，應(yīng)將距 A相120度處的7、8、9、16、17、18 和25、26、27、34、35、36劃為B 相。 而將距A相240度處的13、14、15、 22、23、24和31、32、33、4、5、6 劃為C相，由此得一對稱三相繞組。 每個相帶各占60度電角度，稱為60度 相帶繞組。,24,120相帶,60相帶,25,相帶,槽號,極 對,A,B,C,X,Y,Z,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,第一對極下,（1槽18槽）,第二對極下,

8、（19槽36槽）,各個相帶的槽號分布,26,三相交流繞組構(gòu)成,1個線圈 (Nc匝),1個線圈組 (q個線圈),1相繞組 (2p個線圈組),單匝線圈 (2根導(dǎo)體),1根導(dǎo)體,A,X,Nc=4,q=3,2p=2,1相繞組總匝數(shù)2pqNc,極相組,27,三、三相雙層疊繞組,已知： 相數(shù)：m=3 槽數(shù)：Q=36 極數(shù)：2p=4 極距：=9 節(jié)距：y1=8 每極每相槽數(shù)：q=3 槽距電角度：=20 求： 畫出三相雙層疊繞組展開圖,28,畫出電樞鐵心與36個定子槽（可選）。,畫出槽電動勢星形圖，按60度相帶分相。,29,串聯(lián)：首-首相連把尾部引出，或尾-尾相連把首部引出,30,-1-2-3-,-10-11

9、-12-,-19-20-21-,-28-29-30-,A相繞組線圈的連接圖（一條并聯(lián)支路）,123,192021,101112,282930,A相繞組線圈的連接圖（兩條并聯(lián)支路）,31,101112,123,282930,192021,最多可以將4個極相組并聯(lián)，得到4條并聯(lián)支路。 由于極相組數(shù)等于極對數(shù)，雙層疊繞組的最多并聯(lián)支路數(shù)等于極對數(shù)2p。但實際應(yīng)用中，實際支路數(shù)一般小于2p，且2p 必須是a的倍數(shù)。,32,10.3 三相單層繞組,單層每槽中只放置一層元件邊，元件數(shù)等于槽數(shù)的一半，無需層間絕緣，結(jié)構(gòu)和嵌線較簡單。 單層繞組只適用于10kW以下的小型異步電動機(jī)，其極對數(shù)通常是pl,2,3,

10、4 單層繞組通常有鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式等三種不同排列方式,33,現(xiàn)以一臺相數(shù) ，極數(shù) ，槽數(shù) 的三相單層等元件式整距疊繞組的構(gòu)成為例講解交流繞組的構(gòu)成方法。,1. 計算相關(guān)參數(shù)：,基本步驟：,每極每相槽數(shù),槽距角,極距,34,2. 畫出槽電動勢星形圖：,35,3、分極分相: 分極：將總槽數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）， 并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢方向； 分相：將每個極域的槽數(shù)按三相均勻分開。 三相錯開120電角度。,36,4. 連線圈和線圈組： 根據(jù)給定的線圈節(jié)距，將一對極域內(nèi)屬于同一相的某兩個線圈邊連成一個線圈。（共有幾個線圈）？ 將一對極域內(nèi)屬于同一相的q個線圈連成一個線圈組； 以上連接應(yīng)符合電勢相加原則。,37,將屬于同一相的p個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。 串聯(lián)與并聯(lián)：電勢相加原則。 最大并聯(lián)支路數(shù)ap。,連相繞組,38,將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組； 接法或Y接法；,連三相繞組,39,同心式優(yōu)點： 下線方便，端部的重疊層數(shù)較少，便于布置，散熱易好 缺點： 線圈的大小不等、繞制不便，端部亦較長。,40,41,42,第 10 章 結(jié) 束,下一章,上一章,返回主頁,