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第四章 交流绕组及其电动势和磁动势 交流电机简介：1、交流电机分类：同步电机和感应电机。 2、共同点：交流电机定子所发生的电磁过程以及机电能量转换 的机理和条件。 3、不同点：转子结构、工作原理、励磁方式、性能等。 本章研究内容：1、交流绕组的连接规律； 2、正弦磁场下交流绕组的感应电动势； 3、感应电动势中的高次谐波； 4、通有正弦电流时单相绕组的磁动势； 5、同有对称三相电流时三相绕组的磁动势； 6、不对称或非正弦电流下三相绕组的磁动势。 4．1 交流绕组的构成原则和分类 一、交流绕组的构成原则 1、针对波形，绕组的合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦波，在一定导体数下，力求获得较大的基波电动势和基波磁动势； 2、对三相绕组来说，各相的电动势和磁动势要对称，各相电阻、电抗要平衡； 3、绕组的铜耗要小，用铜量要省； 4、绝缘可靠、机械强度好、散热条件好、便于制造和检修。 二、交流绕组的分类 分类原则：相数 单相和多相绕组 绕组层数 单层和双层绕组 每极每相槽数 整数槽和分数槽绕组 绕法来分类。 链式、交叉式和同心式绕组 波绕组和叠绕组 4．2 三相双层绕组 图4－1 双层绕组a) 双层绕组在槽内的布置 b) 有效部分和端部 图4－1 双层绕组 a) 双层绕组在槽内的布置 b) 有效部分和端部 双层绕组的线圈数正好等于定子槽数。 主要优点为： 1、能够灵活选择节距，同时采用分布绕组，可以改善电动势和磁动势的波形； 2、所有线圈具有同样的尺寸，便于制造； 3、端部形状排列整齐，有利于散热和增加机械强度。 一、槽电动势星形图和相带划分 槽电势星形图：指当把电枢上各槽内的导体按正弦规律变化的电势分布用相量表示时，这些矢量构成的一个辐射星形图。 以一台三相四极36槽的定子为例说明槽电势星形图和以及如何划分相带。 极数2p＝4，槽数Q＝36，相数m＝3，故定子的每极每相槽数为： 电角度为： 此α角就表示相邻槽内导体感应电动势的相位差。可以画出如图4－2所示的36个槽内导体感应电动势的相量图，其中2号槽内导体的电动势相量滞后于1号槽内导体的电动势相量（简称1号槽的槽相量）20°电角度，3号槽的槽相量滞后于1号槽的槽相量20°电角度，依此类推直到18号槽，经过了一对极，在电势相量图上转了一圈。19号槽到36号槽在第二对极下，其槽相量形成电动势相量图的第二圈，19号槽相量与1号槽相量重合，20号槽相量与2号槽相量重合，依此类推，这样就构成了槽电动势星形图。 图4－2 三相双层绕组的槽电势星形图 (Q=36, 2P=4） a) 60°相带 b) 120°相带 相带划分：相带就是每极下每相所占的区域。 60°相带：以A相为例，q＝3，故每个极下A相应有3个槽，整个定子中A相有12个槽。为使合成电动势最大，在每极下选取相邻的三个槽组成A相带，即在第一个N极下选取1、2、3槽为A相带，在第一个S极下选取10、11、12槽为X相带（A相的负相带），A相带和X相带相差180°电角度，两个相带中的线圈组反接后合成电势为代时和，其值为最大。同理，在第二对极下选取19、20、21为A相带，28、29、30为X相带，最后将嵌在这些槽中的线圈组按一定规律连接起来，即得到A相绕组，同理可得B相、C相绕组。 120°相带：在上例中，在一对极下取1～6为A相带，7～12槽为B相带，13～18槽为C相带。 120°相带绕组的合成电动势要比60°相带小。 二、叠绕组 在绕组嵌线时，相邻的两个串联线圈，后一个线圈紧叠在前一个线圈上，这种绕组叫做叠绕组。以三相四极36槽的定子为例介绍双层叠绕组，其中线圈的节距为y1=8，绕组接线图如4－4所示。 图4－4 三相双层叠绕组 (Q=36, 2P=4） a) A相绕组展开图 b) 整个绕组的展开图 由于线圈的节距y1＝8，故1号线圈的一条线圈边嵌在1号槽内的上层时，另一条线圈边应在1＋8＝9号槽的下层。同理2号线圈的一条线圈边放在2号槽的上层，另一条线圈边则在10号槽的下层，依此类推。在图中，上层边用实线表示，下层边用虚线表示线圈顶端的号码为线圈号。 由图4－4a可知，线圈1、2、3串联起来，19、20、21串联起来分别组成两个对应于A相带(N极下)的极相组；线圈10、11、12串联起来，28、29、30串联起来组成对应于X相带(S极下)的极相组，这四个极相