第四章 交流机绕组的电动势和磁动势.ppt

第四章 交流电机绕组的电动势和磁动势 ⑵齿谐波的特点： 4.1交流电机的工作原理、对绕组的基本要求 4.2 交流电机绕组的绕制方法、电动势 4.3 交流电机绕组的磁动势 主要内容：介绍交流同步电机和异步电机的工作原理；分析电枢绕组的绕制方法以及电动势的计算方法；分析电枢绕组产生磁动势的大小、波形、性质。 4.1 交流电机的工作原理，对绕组的基本要求 异步电机 交流电机 同步电动机 同步电机 同步发电机 异步电动机 异步发电机 主要作为发电机，产生交流电能 用于大型而又不要求调速的生产机械 主要作为电动机，拖动各种生产机械 用的很少 一、交流电机的基本工作原理 （1）同步电机的基本工作原理 组成 定子 转子 定子铁心（电枢铁心） 定子绕组（电枢绕组） 转子铁心 主磁极 永久磁铁 励磁绕组：通以直流电流 以同步发电机为例说明其工作原理 原动机 水轮机 汽轮机 汽油机、柴油机 方向由右手定则确定—导体感应电动势的瞬时实际方向 导体感应电动势的频率：每秒电动势变化的周期数 当同步发电机由原动机拖着主磁极以恒转速 相对于定子逆时针旋转时，根据电磁感应定律，则与磁感应线、导体运动方向垂直的导体中感应电动势的大小用公式表示为 当电动机的定子三相绕组里通以频率为 的三相交流电，则电机的转速为 当主磁极的极对数 一定时，电机的转速 和频率 之间有着严格的关系，这种关系称为同步关系。 （2) 异步电机的基本工作原理 组成 定子 转子 定子铁心（电枢铁心） 定子绕组（电枢绕组） 转子铁心 转子绕组 绕线式绕组: 电线绕制而成,Y联接,滑环引出,外接电阻 鼠笼式 注：转子绕组是个自己闭合的短路绕组 鼠笼式转子 绕线式绕组 以三相异步电动机为例说明其工作原理 当三相绕组通以三相电流时，产生一个旋转磁场，转子上的导体切割磁力线，产生感应电动势，这里认为导体中的电流与感应电动势同方向，根据电磁力定律可知：与磁感应线、导体运动方向垂直的导体受到的电磁力大小用公式表示为 方向由左手定则确定 电机运行时，转子的转速 不会等于旋转磁场的转速 所以称为异步电机 按槽内层数分为：单层、双层、单双层 二、交流绕组的分类 按相数分为：单相、三相、多相 每极每相槽数q：整数槽、分数槽 三、对交流绕组的要求 1.在导体数一定的情况下，能得到较大的基波电动势和基波磁动势 2.三相绕组对称（即保证各相电动势、磁动势对称，电阻电抗相同） 3.合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形，谐波分量要小。 5.绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便 4.铜耗减小，用铜量减少。 总之：对三相交流电机，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、有一定数值的三相对称电动势；当三相绕组中流过三相对称的电流时，能产生接近圆形的旋转磁动势。 四、绕组的基本概念 1.极距τ： 2.线圈节距y1： 一个线圈的两个有效边之间的距离。 y1=τ整距线圈； y1τ短距线圈；y1＞τ长距线圈。 3.槽距角α（电角度）： 6.并联支路数a 8.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）。 计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为360°，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为360°。一般而言，对于p对极电机，电角度=pX机械角度。 4.每极每相槽数q: 5. 电角度=pX机械角度 7.相带：每极每相槽数连续占有的区域。60度相带、120度相带、30度相带。 9.线圈组数 = 线圈个数/ q 4.2 交流电机绕组的绕制方法、电动势 导体电动势 线匝电动势 线圈电动势 绕组电动势 一、一根导体的电动势 3.空间位置相差 电角度的两根导体,其基波感应电动势在时间上亦相差 电角度.顺转子转动方向看,导体的空间位置是超前者,感应电动势在时间上是滞后的。 1.电动势频率： 2.电动势波形：由e=BLV可知，由气隙磁密沿气隙分布的波形决定； 4.基波电动势大小： 5.谐波电动势大小： 三、整距线圈感应电动势 二、整距线匝感应电动势 设线圈为Nk匝数，则有： 四、三相单层集中整距绕组 按照三相交流发电机来安排三相对称绕组，所设计的绕组能够发出三相对称的基波电动势。 单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于定子槽数的一半。 五、三相单层分布绕组 （1）每个槽内只有一个整距线圈，嵌线方便，