chapter07 交流电机的绕组(1)

1第二篇交流电机的绕组、电势和磁势交流电机的绕组交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。两大类：同步电机——速度等于同步速异步电机——速度不等于同步速同步速——旋转磁场的转速2电机外形图异步电机外形图同步电机同步电机3汽轮发电机结构300MW水氢冷发电机结构同步发电机原理结构示意图（截面图）导体交流绕组三相异步电机结构图第七章交流电机的绕组绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称交流绕组的基本概念78元件(线圈)(a)单匝线圈(b)多匝线圈(c)多匝线圈简易画法y19定子绕组statorwinding——电路部分——感应电势。定子铁心core——磁路部分，放置定子绕组。一般采用导磁性能良好和比损耗小的电工硅钢片叠成。为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多形状相同的槽——定子槽slot。铁心127-1基本要求和绕组分类电机绕组：产生感应电势、产生磁势绕组要求：1.在一定导体数下，获得比较大的基波电势及磁势2.在三相时产生的三相电势、磁势必须对称3.电势波形尽量接近于正弦4.用铜量少，散热性好5.工艺简单，维修方便绕组分类：相数：单相，三相，双相层数：单层，双层每极每相槽数：整数槽及分数槽14三相单层集中整距绕组三相：A、B、C单层：每槽中只放一个线圈边集中：每一相只有一个线圈整距：线圈的节距等于一个极距三相绕组结构特点三相绕组展开图三相绕组的轴线三相绕组的Y连接单层分布绕组的展开图15τ7-2分析绕组时常用的几个量极距τ相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离几何尺寸——每极所对应的定子内圆弧长pD2槽数表示极距：即用每磁极下所占槽数来表示，Z为总数，P极为对数pZ216节距y(跨距)表示元件的宽度。元件放在槽内，其宽度可用元件两边所跨越的槽数表示。y17电角度磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个完整正弦波，相当于360°。如果磁极极对数是p，整个圆周有p个完整正弦波，相当于p×360°。从几何的观点来看，整个圆周只有360°。圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电角度。电角度＝p×机械角度极距τ：定子内表面用长度表示的每极所占空间距离，可以用所跨槽数表示，也可以用所占空间电角度表示。空间电角度α：把一对主磁极表面占的空间距离用空间电角度表示，定义为360°空间电角度。线圈节距y1：一个线圈的两个线圈边间沿定子内表面间的距离。19相带为了三相绕组对称，在每个极面下每相绕组应占有相等的范围——相带。每个极对应于180°电角度，如电机有m相，则每个相带占有1800/m电角度。三相电机m＝3，其相带为60/3，按60°相带排列的绕组称为60°相带绕组。2060°相带绕组把每对极所对应的定子槽等分为六个等分。依次称为a、c'、b、a'、c、b'相带，各相绕组放在各自的相带范围内每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的电角度称为相带，一般用600相带AZBBXXCCYYAZNNSS60022每极每相槽数q每个极面下每相占有的槽数。已知总槽数Z、极对数p和相数m为，则pmZq2q1——分布绕组整数槽绕组——q为整数分数槽绕组——q为分数23槽距角相邻两槽之间的电角度已知总槽数Z、极对数p：α=（P×360）/ZAZBBXXCCYYAZNNSSα25槽电动势星形图各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电势相位差相同。将各槽导体电势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电势星形图。267-3三相单层绕组27单层绕组单层——每槽中只放置一层元件边，元件数等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动机，其极对数通常是p＝l,2,3,4单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种不同排列方式28单层绕组•1、分极分相•2、连线圈和线圈组•3、连相绕组•4、连三相绕组单层绕组：构造方法和步骤29单层绕组：构造方法和步骤•1、分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。•2、连线圈和线圈组：将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则30•3、连相绕组：将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。•4、连三相绕组：将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组△接法或者Y接法。单层绕组：构造方法和步骤31例如：相数m＝3，极数2p＝4，槽数Z＝24，并联支路数a=1，600相带单层绕组：构造方法和步骤：1、分极分相一.求出每极每相槽数，要求三相电势对称，q应相等•q=Z/(2mp)=24/（2×3×2）=2。•槽距角＝P3600/Z=30°•极距=Z/2p=24/4=6•1、分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。极对第一对极第二对极相带AXZBCY1,23,45,67,89,1011,1213,1415,1617,1819,2021,2223,24•2、连线圈和线圈组：将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组以上连接应符合电势相加原则一、等元件式•3、连相绕组：将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。•4、连三相绕组：将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组△接法或者Y接法。37二、同心式绕组38三、交叉式绕组属于a相的元件有1、2、3、10、ll、12、19、20、21、28、29、30共12个元件边39小结：三相单层绕组在外形上有多种绕组型式：元件节距可以整距、短矩或长短，合理选用绕组型式，可以节省铜线，简化工艺。分析相电势：采用槽电势星形图。绕组型式不同只不过是元件构成方式不同、导体连接先后次序不同，而构成绕组的导体所占的槽号是相同的，都在属两个相差180°电角度的相带内，三相单层绕组的节距因数均为1，具有整距绕组性质40优点：绕组因数中只有分布因数，基波绕组因数较高，无层间绝缘，槽利用率高缺点：对削弱高次谐波不利，无法改善电势波形和磁势波形，漏电抗较大使用：一般用于10kW以下小功率电机。（功率较大或对波形要求较高的电机，通常采用双层绕组。）小结：三相单层绕组41例：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=1，试绘制三相单层绕组展开图。一.求出每极每相槽数，要求三相电势对称，q应相等•q=Z/(2mp)=36/（2×3×2）=3。•槽距角＝P3600/Z=20°•极距=Z/2p=36/4=91、分极分相二、槽电动势星形图各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电势相位差相同。将各槽导体电势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电势星形图。43442、连线圈和线圈组：3、连相绕组：并联支路数a每相的各个线圈组的感应电势有效值相等，相位同相或反相。采用串并联方式形成a条并联支路。a=1a=2★单层绕组每相最大并联支路数amax=p(极对数)4、连三相绕组：单层叠绕组三相展开图，并联支路数a=1。477-4三相双层迭绕绕组48三相双层迭绕绕组双层——每槽中有两个元件边，分为上下两层放置。靠近槽口的为上层，靠近槽底部为下层。每个元件均有一个边放在上层，一个边放在另一槽的下层，相隔距离取决于节距。元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽数的三分之一。49构造方法和步骤（举例：Z=24,2p=4,整距,m=3)•1、分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。50•2、连线圈和线圈组：根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）以上层边所在槽号标记线圈编号。将同一极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则构造方法和步骤51•连相绕组：将属于同一相的2p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。按照同样的方法构造其他两相。•连三相绕组将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组△接法或者Y接法构造方法和步骤例：一台交流电机定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=2，y1=7，试绘制三相双层叠绕组展开图。步骤：绘槽电势星形图分相——使各相电势最大，且三相电势对称绘绕组元件平面展开图首先画出等距离的24根平行线段以表示槽号——表示各元件的上层边。在实线近旁画出虚线以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽号作为上层边的代号，取槽号加注上标'作为下层边代号。双层叠绕组A相展开图(y1=7,a=2)。★双层叠绕组每相有2p（极数）个线圈组，每相最大并联支路数amax=2p双层叠绕组展开图(y1=7,a=2)。AX-1-2-3--10-11-12--19-20-21--28-29-30-图：A相绕组线圈的连接图（一条并联支路）1—2—319—20—2110—11—1228—29—30图A相绕组线圈的连接图（两条并联支路）1A1X2A2XXXAA1A1X2A2X与单层绕组不同：每个槽内有上、下两个线圈边。总线圈个数等于槽数。优点：1可以采用分布绕组，选择有利的短距来改善电势和磁势波形2所有的线圈具有相同的尺寸，便于制造3可以构成更多的并联支路4端部形状排列整齐，利于散热和增强机械强度