电机学课件第六章交流绕组的共同问题(华夏).
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第六章交流电动机电枢绕组的电动势与磁通势
根据规定的参考方向短距绕组的基波电动势相量为图66短距线圈基波电动势交流电机电枢绕组的电动势与磁通势61261交流电机电枢绕组的电动势短距绕组电动势和短矩系数绕组节距用y1y槽数表示也可用电角度r表示sin44交流电机电枢绕组的电动势与磁通势61361交流电机电枢绕组的电动势由此可见显然1即采用短矩绕组后基波电动势将有所减小但通过适当地选择节距可以在基波电动势减小不多的情况下大大削弱某些谐波电动势从而有效地改善电动势波形
1 1
11Βιβλιοθήκη 6.17第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
2p p qN y 和 qN y 分别表示双层绕组和单层绕组每条支路 以上两式中 a a 的串联匝数，统一用有效匝数N1表示，这样就可得到绕组相电动势的一般 公式
E 4.44 f1 N11kN
6.9
图6.5 整距线匝感应基波电动势
第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
一个线匝的基波用eT表示，它的参考方向如图6.5(C)所示。eT与 e 、 e X A 之间的关系为 e e e
T A X
如果用相量表示，则为
ET E A E X
E y ( y1 ) E y ( y1 )
显然， k P＜1，即采用短矩绕组后基波电动势将有所 减小，但通过适当地选择节距可以在基波电动势减小不多 的情况下，大大削弱某些谐波电动势，从而有效地改善电 动势波形。对于整矩绕组可以看成短距在 k P =1的一种特 例。 短距系数的物理含义是：由于绕组短距后，两绕组边 中感应电动势不再相等。求绕组电动势时不能像整矩绕组 那样代数相加，而是相量相加，也就是把绕组看成是整距 后所求绕组电动势再做折算。
1 1
11Βιβλιοθήκη 6.17第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
2p p qN y 和 qN y 分别表示双层绕组和单层绕组每条支路 以上两式中 a a 的串联匝数，统一用有效匝数N1表示，这样就可得到绕组相电动势的一般 公式
E 4.44 f1 N11kN
6.9
图6.5 整距线匝感应基波电动势
第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
一个线匝的基波用eT表示，它的参考方向如图6.5(C)所示。eT与 e 、 e X A 之间的关系为 e e e
T A X
如果用相量表示，则为
ET E A E X
E y ( y1 ) E y ( y1 )
显然， k P＜1，即采用短矩绕组后基波电动势将有所 减小，但通过适当地选择节距可以在基波电动势减小不多 的情况下，大大削弱某些谐波电动势，从而有效地改善电 动势波形。对于整矩绕组可以看成短距在 k P =1的一种特 例。 短距系数的物理含义是：由于绕组短距后，两绕组边 中感应电动势不再相等。求绕组电动势时不能像整矩绕组 那样代数相加，而是相量相加，也就是把绕组看成是整距 后所求绕组电动势再做折算。
第六章 交流电机绕组及其感应电动势
2020/12/11
元件(线圈)
2020/12/11
术语1：电角度
• 磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期 ，称为（一个周期）360°电角度。在电 机中一对磁极所对应的角度定义为360°电 角度。（几何上，把一圆周所对应的角度 定义为360°机械角度。）
• 磁极对数为p 圆周机械角度为360° 电角度为 p*360 °
• 元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽 数的三分之一。
2020/12/11
构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距,m=3) •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。 •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 •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
2020/12/11
交流绕组的基本概念
• 绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称 ①要求磁势和电势的波形为正弦波形； ②要求磁势和电势三相对称，三相电压对称； ③电力系统都有统一的标准频率，我国规定工
业标准频率为50Hz。 在一定的导体数下，获得较大的基波电
势和基波磁势。
2020/12/11
交流绕组的构成原则
1．定子绕组2．转子绕组3．滑环4．电刷
元件(线圈)
2020/12/11
术语1：电角度
• 磁场每转过一对磁极，电势变化一个周期 ，称为（一个周期）360°电角度。在电 机中一对磁极所对应的角度定义为360°电 角度。（几何上，把一圆周所对应的角度 定义为360°机械角度。）
• 磁极对数为p 圆周机械角度为360° 电角度为 p*360 °
• 元件的总数等于槽数，每相元件数即为槽 数的三分之一。
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构造方法和步骤（举例：Z1=24,2p=4,整距,m=3) •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。 •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 •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
2020/12/11
交流绕组的基本概念
• 绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称 ①要求磁势和电势的波形为正弦波形； ②要求磁势和电势三相对称，三相电压对称； ③电力系统都有统一的标准频率，我国规定工
业标准频率为50Hz。 在一定的导体数下，获得较大的基波电
势和基波磁势。
2020/12/11
交流绕组的构成原则
1．定子绕组2．转子绕组3．滑环4．电刷
电机学交流绕组-PPT文档资料
则：
I a I a I a I a 0 b I b I b I b 0 I I c I c I c I c 0
对称分量法
5
令
Ia, Ib, Ic
Ia, Ib, Ic
2
Ia0 Ia0
Ia Ia Ia0
1 (Ia aIb a 2Ic ) 3 1 2 (Ia a Ib aIc ) 3 1 (Ia Ib Ic ) 3
8
图5－1 不对称分量法的分解与合成
一.对称分量法
结论：已知三相不对称分量，可求出其各对称分 量。反过来，如果已知对称分量也求出三相不对 称分量。
Ia Ia Ia Ia0 I b a 2 I a aI a I c aI a a 2 I a
Ia0 Ia0
7
一.对称分量法
Ia Ia Ia Ia0 I b a 2 I a aI a I c aI a a I a
第五章 三相变压器的异常运行
第一节 三相变压器的不对称运行 第二节 变压器的空载合闸 第三节 变压器的突然短路
1
第一节 三相变压器的不对称运行
主要内容：
• 了解不对称运行的分析方法之一： 对称分量法； • 熟悉变压器的各序阻抗：零序阻 抗受那些因素影响
2
• 三相变压器运行时，总是尽可能使负载对称，可提 高变压器的运行效率。 • 但实际运行过程中，负载不一定对称，如变压器供 电给单相电炉或电焊机等单相负载，照明负载也很 难对称，如果系统发生故障（如单相接地短路等） 更会造成严重不对称。 • 一般来说，三相电源对称，如果负载不对称，变压 器三相电流不对称，内部阻抗压降也不对称，导致 二次侧电压不对称。 • 电力变压器中，内部阻抗压降小，负载电流不对称 对二次电压不对称程度影响不是很大，但Yyn联结方 式的变压器，负载不对称时，将引起相电压的显著 不对称，导致变压器无法正常工作。
《交流绕组～》课件
交流绕组的未来发展与 趋势
交流绕组技术的创新与发展
技术发展趋势：智能化、高效化、环保化 创新方向：新材料、新工艺、新结构 应用领域：电力、电子、通信、交通等 技术挑战：提高效率、降低损耗、提高可靠性
交流绕组在新能源领域的应用前景
交流绕组在新能源领域的应用广泛，如风力发电、太阳能发电等 交流绕组在新能源领域的发展趋势是提高效率、降低成本、提高可靠性 交流绕组在新能源领域的应用前景广阔，有望成为未来新能源领域的重要组成部分 交流绕组在新能源领域的应用需要不断进行技术创新和研发，以满足市场需求
特点：每个绕组 都有独立的相位 和频率
应用：广泛应用 于电机、变压器 等电气设备
优势：可以提高 设备的性能和效 率
交流绕组的参数与性能
交流绕组的参数
线圈匝数：表示绕组 中线圈的数量
线圈间距：表示绕组 中线圈之间的间距
线圈直径：表示绕组 中线圈的直径
线圈材质：表示绕组 中线圈的材质，如铜、
铝等
线圈电阻：表示绕组 中线圈的电阻值
线圈电感：表示绕组 中线圈的电感值
线圈电容：表示绕组 中线圈的电容值
线圈损耗：表示绕组 中线圈的损耗值，如
铜损、铁损等
交流绕组的性能指标
交流绕组的电 感：表示交流 绕组对交流电 流的阻碍能力
交流绕组的电 容：表示交流 绕组对交流电 压的阻碍能力
交流绕组的品 质因数：表示 交流绕组的电 感与电容的比
单相交流绕组的设计需要考虑 线圈的形状、尺寸和绕线方式 等因素
三相交流绕组
结构：由三个绕组 组成，每个绕组相 互独立
功能：产生三相交 流电，用于驱动三 相异步电动机
特点：每个绕组之 间的相位差为120 度
应用：广泛应用于 三相异步电动机、 变压器等设备
电机学电机绕组.ppt
三相Y连接
? 一根关导于体（绕一组匝线一圈些的概一个念有复效习边）
? 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）
§4－3 交流绕组的感应电动势
旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋 转磁场： (1) 机械旋转磁场
? 转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为 360度。 ? 从电磁角度看，一对 N,S极构成一个磁场周期， 即1对极为 360电角度；
? 电机磁极对数 为p时，气隙圆 周的角度数为 p ×360电角度。
单层绕组和双层绕组
? 单层绕组一个槽中只放一个元件边； ? 双层绕组一个槽中放两个元件边。
★槽距角，相数，每极每相槽 数
– 构成线圈 – 构成线圈组（极相组） – 构成相绕组：反相串联
等元件式整距单层叠绕组
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组
双层叠绕组
单层叠绕组的构成
实例：Z＝24（槽）、 m＝3（相）、 2p＝4（极）的 单层叠绕组
基本步骤：
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。
? 一个槽所占的电角度数称为槽距角，用α表示； ? 每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示。
Z q?
2 pm
二、交流绕组的构成原则
? 均匀原则： 每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各 相绕组在每个极域内所占的槽数应相等； ? 对称原则： 三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆 周空间互相错开 120电角度。
通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场； (2) 电气旋转磁场
第六章交流绕组及其电动势
Electric Machinery
第一节 交流绕组的基本知识
交流绕组是电机结构的重要组成部分，电机的电动势和磁动势 的特性均与绕组的构成有关。交流绕组是指同步电机的电枢绕组 和异步电机的定子、转子绕组。绕组是由按一定规律排列和连接 的线圈组成。交流电机的三相定子绕组是机电能量转换的主要部 件，通过它必须产生一个极数、大小、波形均能满足要求的磁场； 同时在定子绕组中能够感应出频率、大小和波形及其对称性均能 符合要求的电动势。
C' Y' Y Z B'
C
Z
A
C Y
B 极对数
Z • N C
A Y
p2
旋转磁场的磁极对数
与三相绕组的排列有关
Electric Machinery
4.旋转磁场的转速 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
n0 60 f1 (转/分） 工频：f1 50 Hz n0 3000 (转/分）
A
NZ
Y
B
C
S
X
2.转子:转动的部 分主要包括:转子、 轴承、风扇等
同步电机和异步电 转子 机的定、转子结构
和作用有一定差异。
Electric Machinery
定 子 铁 芯 和 线 圈
交流 电机 的定 子绕 组
Electric Machinery
二、旋转电机的基本工作原理
1.旋转磁场的产生
定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接)
2.一相绕组基波感应电动势的表达式及其各量代表的物理意义； 3.高次谐波产生及削弱方法。
难点: 1.交流绕组的结构及绕组展开图的绘制； 2.交流绕组的基波感应电势频率、波形、大小； 3.高次谐波的削弱方法。
Electric Machinery
电机学电机绕组 PPT
(5)用铜少;下线方便;强度好。
相带与电势星形图
交流绕组得形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组得联结关系 • 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
• 如槽距角为α,则相邻两相错开得槽数为120/α。 • 电势相加原则:线圈两个圈边得感应电势应该相加;线 圈与线圈之间得连接也应符合这一原则。
• 如线圈得一个边在N极下,另一个应在S极下。
对交流绕组得要求
(1)交流绕组通电后, 必须形成规定得磁场极数;
(2)多相绕组必须对称, 不仅要求m相绕组得匝数N、跨距y1、线径及 在圆周上得分布情况相同, 而且m相绕组得轴线在空间上互差3600/m 电角度。
跨距得选择(1)
对于
y1
2k
例:为消除5次谐波,
y1
2,
5
或
y1
4 ，
5
从不过分消除基波与用铜考虑, 应选尽可能接近于整距得短 节距。即2k＝－1,
此时，
y1
1
换言之，
为了消除第次谐波，
只要选比整距短
的短距线圈
消除5次谐波得跨距选择
采用分布绕组
对于5次谐波， 选用 4 对于7次谐波， 选用 6
2、线圈中得感应电势
整距线圈中得感应电势
• 线圈得两个有效边处 于磁场中相反得位置, 其感应电势相差180电 角度。
• 整距线圈的感应电
势E y： En1 En2 2En1
相带与电势星形图
交流绕组得形式
交流绕组
单层绕组
等元件式整距叠绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组
双层绕组
双层叠绕组 双层波绕组
绕组展开图
• 表示定子绕组得联结关系 • 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
• 如槽距角为α,则相邻两相错开得槽数为120/α。 • 电势相加原则:线圈两个圈边得感应电势应该相加;线 圈与线圈之间得连接也应符合这一原则。
• 如线圈得一个边在N极下,另一个应在S极下。
对交流绕组得要求
(1)交流绕组通电后, 必须形成规定得磁场极数;
(2)多相绕组必须对称, 不仅要求m相绕组得匝数N、跨距y1、线径及 在圆周上得分布情况相同, 而且m相绕组得轴线在空间上互差3600/m 电角度。
跨距得选择(1)
对于
y1
2k
例:为消除5次谐波,
y1
2,
5
或
y1
4 ，
5
从不过分消除基波与用铜考虑, 应选尽可能接近于整距得短 节距。即2k＝－1,
此时，
y1
1
换言之，
为了消除第次谐波，
只要选比整距短
的短距线圈
消除5次谐波得跨距选择
采用分布绕组
对于5次谐波， 选用 4 对于7次谐波， 选用 6
2、线圈中得感应电势
整距线圈中得感应电势
• 线圈得两个有效边处 于磁场中相反得位置, 其感应电势相差180电 角度。
• 整距线圈的感应电
势E y： En1 En2 2En1
习题课2直流电机和交流绕组共同理论 ppt课件
分析思路：负载时的电枢磁动势和电枢反应
电枢电流ia
电枢磁动势fa
空载磁场b0
电枢磁场ba
电枢反应
6
气隙合成磁场bδ
习题课2直流电机和交流绕组共同理论
电机学习题课
Electric Machinery
(一)交轴电枢反应 a）负载时的合成磁场 b）合成磁场分布 不计磁饱和时：交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用
计磁饱和时 交轴电枢反具有一定的去磁作用 ：
b0
ba(x)
bδ(x)
O
7
习题课2直流电机和交流绕组共同理论
电机学习题课
Electric Machinery
（二）直轴电枢反应：
若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，对主极 磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若电刷逆着旋转方向 移动一度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相反 。
n
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
N
S
N
S
21 22
12 3
4
56
78
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
A1
B1
A2
B2
+
-
4
习题课2直流电机和交流绕组共同理论
电机学习题课
Electric Machinery
Ce CT
pZa 60a
pZa
2a
CCTe
pZa
2a
pZa 60a
60
2
9.55
10
交流电机的基础知识PPT公开课(62页)
第六章 交流电机基础
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势
交流电机绕组构成原则 三相单层绕组 *三 相 双 层 绕 组
交流电机绕组电势 交流电机绕组磁势
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势 本章要求：
掌握交流电机三相绕组构成原则。 能够绘制三相单层同心式分布绕组展开图。 掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组电势计算。 熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组相电势计算。
在空间沿转子转向排列顺序为：A、Z、B、X、C、Y；
且互差60º电角度。 电角度=机械角度p
上下
每相绕组不可能 放在一个槽中，应均 匀放在相邻的几个槽 中，串联在一起。
A1
X1 总槽数Z
每极每相槽数q= 2pm
P：极对数；m：相数。
上下
线圈节距Y1:一个线圈的两个有效边之间的距离。
y1 Z 2p
掌握单相绕组产生脉振磁势及其主要结论。
熟练掌握单相绕组产生脉振磁势基波可以分解为两 个转向相反的旋转磁势。
掌握三相绕组产生旋转磁势的条件、性质及其主要 结论。
熟练掌握三相对称绕组产生圆形旋转磁势基波的大 小、转向、速度 。
交流电机
同步电机 异步电机
同步发电机
同步电动机 异步电动机 异步发电机(性能较差）
旋转，定子绕组切割气隙磁场，产生电势。
Y
C
N
An
X
S
Z
B
上下
电势频率 f n p 或 n 6 0 f
60
p
n转子每分钟的转速，p极对数
fN=50Hz p=1,n=3000rpm; p=2,n=1500rpm;
p=3,n=1000rpm;
N1
n
A
S1
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势
交流电机绕组构成原则 三相单层绕组 *三 相 双 层 绕 组
交流电机绕组电势 交流电机绕组磁势
交流电机的共同理论 绕组、电势和磁势 本章要求：
掌握交流电机三相绕组构成原则。 能够绘制三相单层同心式分布绕组展开图。 掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组电势计算。 熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组相电势计算。
在空间沿转子转向排列顺序为：A、Z、B、X、C、Y；
且互差60º电角度。 电角度=机械角度p
上下
每相绕组不可能 放在一个槽中，应均 匀放在相邻的几个槽 中，串联在一起。
A1
X1 总槽数Z
每极每相槽数q= 2pm
P：极对数；m：相数。
上下
线圈节距Y1:一个线圈的两个有效边之间的距离。
y1 Z 2p
掌握单相绕组产生脉振磁势及其主要结论。
熟练掌握单相绕组产生脉振磁势基波可以分解为两 个转向相反的旋转磁势。
掌握三相绕组产生旋转磁势的条件、性质及其主要 结论。
熟练掌握三相对称绕组产生圆形旋转磁势基波的大 小、转向、速度 。
交流电机
同步电机 异步电机
同步发电机
同步电动机 异步电动机 异步发电机(性能较差）
旋转，定子绕组切割气隙磁场，产生电势。
Y
C
N
An
X
S
Z
B
上下
电势频率 f n p 或 n 6 0 f
60
p
n转子每分钟的转速，p极对数
fN=50Hz p=1,n=3000rpm; p=2,n=1500rpm;
p=3,n=1000rpm;
N1
n
A
S1
第六章交流电机基础-PPT课件
——转子绕组相漏电势 ——电枢绕组相漏电势 E E s2 s1
2、电磁关系（与变压器空载运行相似） 、磁势 （ 1 ）磁通 F
0
、 、 定子通以三相对称电流 I 0A I 0B I0 C 空间合成磁势为 F
0
3 4 2 W 1kW 1 a、幅值： F0 I0 2 2 p
——槽距角
A
n1
N
q——分布线圈个数
X
E y 3
S
E E y1
E q
E E q E y 1 E y 2 yq
Ey R 2 sin
y2
E y3
E
E y 2
y1
2 q E q 2 R sin 2
q 2
R
sin q 2 Ey sin 2
3、向量图与等值电路（与变压器空载运行相似）
U
1
j I 0 x1
一、导体电动势（以发电机模型为例）
B
A n1
N 1
A'
Bx
0 t
A
1
S
2
S
n1 2p 60
A
N
t
导体有效长度
B B sin t x m
e B lv B lv sin t E sin t 2 E sin t x x m m
基波最大值 基波有效值
E 4 . 44 f W y 1 y
四、短距线圈电动势
y y 0 y 1 1
E y
E A
B y1 y
l
A
E X
X
ey
0