电机学 第2篇 交流电机的共同理论

《电机学》

第二篇

交流电机的共同理论

第六章交流电机绕组及其感应电动势第七章交流绕组的磁动势交流电机的绕组及其磁势

序第一节交流电机的基本作用原理第二节交流绕组第三节绕组的感应电动势第四节谐波电动势及其削弱方法序

•交流电机：

*异步电机

*同步电机

•同步与异步

*旋转磁场：定子三相定子绕组流过三相电流，形成旋转磁场（后面将详细讨论）。

*电机实际转速n＝同步转速n0：同步电机

*电机实际转速n≠同步转速n0：异步电机

第一节工作原理、分类、结构

•先讲结构

*后讲原理

一、基本结构

•定子与转子两大部分

•1定子

•固定不动的部分

•铁芯、绕组、机坐

•(1) 定子铁芯

*希望较强的磁场

*导磁好、损耗小

*硅钢片

*内表面开槽：放绕组

•(2) 定子绕组

•线圈

•按一定规律放

•单层绕组、双层绕组

•(3) 机座

•

• 2.转子

•同步机与异步机转子不一样

•铁芯

*外表面开槽

•绕组

二、同步电机

•定子绕组：对称三相绕组

•转子：励磁绕组

•原理：励磁绕组＝＞通往直流电＝＞外力合转子旋转＝＞转子旋转磁场＝＞穿过气隙＝＞切割定子绕组＝＞三相感应电势＝＞当接负载＝＞电流＝＞电能输出

•异步电机原理在第九章讨论

•直流电机原理在第十六章讨论

三、异步电机工作原理

（放在第九章讨论较合适）

1. 静止起动

•三相电流=>三相绕组=>旋转磁场B1

=>B1切割转子导条（因为转子静止）

=>感应电势E2 =>感应电流I2（因为转子闭合）

=>B1与I2作用=>电磁转矩T

=>当T＞T0＋TL时，转子从静止开始起动

•其中：T0空载转矩

•TL负载转矩

2. 平衡•转动：n增加=>转差减小：

“切割”速度下降=>E2 ↓=>I2 ↓=>T ↓=>

当T＝T0＋TL时，转子匀速转动

•3. 干扰：

•若TL↑=> T0＋TL＞T时，失去平衡=>

•转速n ↓=>转差↑=> “切割”速度↑=>E2 ↑=>I2 ↑ =>T ↑ =>直到T＝T0＋TL，自动重新平衡

•法：

第二节交流绕组

作用：

*通入电流→磁场（电动机）

*磁场与定子绕组切割→电势→电流（发电机）

•分类（类型）

* 相数：单相、三相 * 层数：

† 单层：同心式、交叉式、链式 † 双层 ：叠绕组、波绕组 * 宽度：整距、短距

* 分布性：分布 绕组、集中绕组

交流绕组的基本述语

• 电角度与机械角度

* 机械角度:电机圆周在几何上分成360° * 电角度:电势变化一个周期(360电角度) * 关系: m e αα=

• 相带 ：每极面下每相绕组所占范围（60 度） • 每极每相槽数 ：pm

Q q 21

=

• 槽距角 ：相邻两槽之间的角度 1

360

Q p =

α • 极距 ：相邻两磁极对应位置两点之间圆周距离, 定子内表面弧长（槽数）：p

Q 21

=

τ • 节距 （跨距）：线圈宽度 y

* τ=y 称为整 距，τy 称为长 距

相带与电势星形图

交流绕组基本要求:

• 1 三相基波电动势和磁动势要对称.

• 2 力求获得较大的基波电动势和磁动势,尽量减小或消除谐波分量. • 3 提高导线的利用率,提高制造的工艺性.

绕组展开图

•表示定子绕组的联结关系

•主要两种：单层、双层

•画法：

*计算极距

*每极每相槽数

*计算相带数、分相带

†相带数= 总槽数/q 或= 极数*3 即：6p

*构成线圈

*构成线圈组（极相组）

*构成相绕组：反相串联

†（不同极面下线圈组的电流方向相反）

三相单层绕组（了解）

•每槽只有一个线圈边,结构和嵌线较简单,适用于10kv以下的小型交流电机.

•分类：

*链式绕组：

*交叉式绕组：

*同心式绕组：

*例：Q1=24，2p=4

三相双层绕组•每绕组两有效边

•每槽有上下两个线圈边（属于不同的线圈）•整距、短距绕组

•例：Q1=24，2p=4

•ô =24/4=6

•q=24/(2mp)=24/(2*3*2)=2

•12个相带

•A-Z-B-X-C-Y-A-Z-B-X-C-Y

并联支路数

•条件:不改变和极相组内的电流方向

关于绕组一些概念复习

•一根导体（一匝线圈的一个有效边）

•一匝线圈

•一个线圈

•一个极相组（一个线圈组）

•相绕组（一相绕组）

•电机绕组（三相绕组）

•并联支路数

•每相串联匝数

•极数

•极相组数（每相）

•例：某交流电机定子绕组，Q1=24,2p=4,y=5/6τ，a=2,N y=10，m=3 •求：

•一匝线圈有几个有效边

•一相线圈有几匝；

•一个极相组有几个线圈，几匝线圈

•一相有几个极相组，几个线圈，几匝线圈

•并联支路数

•每相串联匝数

•一个电机有几相、几个极相组、几个相绕组

第三节、三相定子绕组的电动势