东北电力大学电机学ppt讲义第06章.ppt

东北电力大学东北电力大学第第6 6章：交流的章：交流的构成构成 6.1 6.1 交流绕组的分类及对交流绕组的要求交流绕组的分类及对交流绕组的要求6.2 6.2 三相对称绕组的构成三相对称绕组的构成 东北电力大学东北电力大学6.1 交流绕组的交流绕组的分类及对交流绕组的要求分类及对交流绕组的要求交流绕组的功能和直流电机绕组的功能相同，是进行机电能量转换的关键部件，绕组构成了电机的电路部分，是电机的核心。交流电机中所发生的电磁过程均与绕组有关，所以要分析交流电机的原理和运行，必须先对交流绕组的构成和连接规律有基本的了解。本节介绍交流绕组的连接方法。东北电力大学东北电力大学交流绕组有多种分类方法。按相数可分为单相、两相、三相和多相绕组；按槽内层数可分单层、双层绕组、单双层绕组和混合绕组，双层绕组又分为迭绕组和波绕组，单层绕组又分为交叉式、同心式和链式等；按每极每相槽数可分为整数槽和分数槽绕组。一、交流绕组概述一、交流绕组概述 东北电力大学东北电力大学二、交流绕组的基本知识二、交流绕组的基本知识 1、电角度与机械角度、电角度与机械角度 电机圆周在几何上分为3600，这个角度称为机械角度。若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S一对磁极即为3600。若电机有p对极电角度=p360 =p机械角度0 东北电力大学东北电力大学2、节距节距 线圈两边所跨定子圆周上的距离，用y表示，y应接近极距 极距 z：定子槽数 ：极对数3、槽距角槽距角 相邻槽之间的电角度 东北电力大学东北电力大学4、每极每相槽数每极每相槽数 m:相数 p:极对数 即每一个极下每相所占的槽数5、相带相带为了使绕组对称，通常令每个极面下每相绕组所占的范围相等，这个范围称为相带。即：每极下每相所占有的区域每极下每相所占有的区域称为相带称为相带。有600相带 和1200相带两种，一般采用600相带 东北电力大学东北电力大学1、三相双层绕组的结构、三相双层绕组的结构 对于10kw以上的三相交流电机，其定子绕组一般均采用双层绕组。绕组的线圈数等于槽数绕组的线圈数等于槽数一一、双层叠绕组、双层叠绕组 图6-1双层绕组结构图6.2 三相对称绕组的构成三相对称绕组的构成 东北电力大学东北电力大学例例：一台三相四极36槽电机，试绘出槽电势星形图及划 分相带。当把各槽内导体感应的电势分别用矢量表示时，这些矢量构成一个辐射星形图，称为槽电势星形图。每个极下每相所占有的区域称为相带。每个极下每相所占有的区域称为相带。下面用具体例子说明槽电势星形图和相带划分。2 2、槽电势星形图和相带划分槽电势星形图和相带划分 东北电力大学东北电力大学（1 1）绘）绘槽电势槽电势 星形图星形图图6-2 电势星形图 东北电力大学东北电力大学（2 2）划分）划分相带相带 以A相为例，A相在每极下应占有3个槽，整个定子中A相共有12个槽，为使合成电势最大，在第一个N极下取1 1、2 2、3 3三个槽作为A相带，在第一个S极下取1010、1111、1212三个槽作为X相带，1、2、3三个槽相量间夹角最小，合成电势最大，而10、11、12三个槽分别于1、2、3三个槽相差一个极距，即相差1800电角度，这两个线圈组（极相组）反接以后合成电势代数相加，其合成电势最大。同理将1919、2020、2121和2828、2929、3030也划为A相，然后把这些槽里的线圈按一定规律连接起来，即得A相绕组。东北电力大学东北电力大学在第一个N极下取1、2、3三个槽作为A相带，在第一个S极下取10、11、12三个槽作为X相带,第二对极下6、7、8作为A相带，25、26、27作为X相带。图6-3图6-3 60度绕组分相图 东北电力大学东北电力大学 也 可 采 用1200相带绕组。因1200相带合成电势较600相带合成电势小，所以一般采用600相带绕组。图6-4 120度绕组分相图 东北电力大学东北电力大学绘制绕组展开图的步骤是：a、绘槽电势星形图 b、划分相带 c、把各相绕组按一定规律连接成对称三相绕组。3、绘绘制绕组展开图制绕组展开图 根据线圈的形状和连接规律，双层绕组可分为叠绕组和波绕组两种,以下仅介绍单叠绕组叠绕组线圈波绕组线圈图6-5 绕组元件 东北电力大学东北电力大学例：绘制四极三相36槽的双层叠绕组展开图。绘制槽电势星形图和相带划分同上，按y=8绘制相带A Z B X C Y第一对极1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二对极19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36各个相带槽号分布 东北电力大学东北电力大学图6-6 叠绕组展开图 东北电力大学东北电力大学 按相邻极下电流必须相反的原则，将各极相组连接起来，构成相绕组，图中实线为上层边，虚线为下层边。由由于于N N极极下下的的极极相相组组A A与与S S极极下下的的极极相相组组X的的电电动动势势方方向向相相反反，电电流流方方向向也也相相反反，应应将将极极相相组组A A和和极极相相组组X X反相串联。反相串联。由于每相的极相组数等于极数，所以双层叠绕组的最多并联支路数等于2p 如上例中有4极4个极相组，所以最多并联支路数 a=4实际支路数通常小于2p，且2p必须是a的整数倍。东北电力大学东北电力大学双层叠绕组双层叠绕组的优点的优点是是:短距时能节省端部用铜及得到较多的并联支路，缺点是线圈组间连接线较长，在线圈组较多时浪费铜材，主要用于10千瓦以上的交流电机定子绕组。东北电力大学东北电力大学 单层绕组每槽只有一个线圈边线圈数等于槽数的一半。分同心式、链式和交叉式（1 1）同心）同心式式 同心式绕组由不同节距的同心线圈组成 以两极三相 24槽电机为例说明。相带 A Z B X C Y一对极23，24，1，23，4，5，67，8，9，1011，12，13，1415，16，17，1819，20，21，22二、单层叠绕组二、单层叠绕组 东北电力大学东北电力大学同心式优点：同心式优点：下线方便，端部的重叠层数较少，便于布置，散热好。同心式绕组主要用于p=1的小型感应电机中。缺点：缺点：线圈的大小不等、绕制不便，端部亦较长。图6-7 同心式绕组展开图 东北电力大学东北电力大学（2）链式绕组链式绕组 链式绕组的线圈具有相同的节距。就整个绕组外形来看，一环套一环，形如长链。链式线圈的节距恒为奇数。例：三相六极36槽绘制链式绕组展开图 相带 A Z B X C Y第一对极36，12，34，56，78，910，11第二对极12，1314，1516，1718，1920，2122，23第三对极24，2526，2728，2930，3132，3334，35 东北电力大学东北电力大学 1号向右连，36号向左连，且节距相等，然后用极间连线（红线）按相邻极下电流方向相反的原则将六个线圈反向串联，得A相绕组。图 6-8 链式绕组展开图 东北电力大学东北电力大学（3）交叉式交叉式绕组绕组 主要用于q=奇数的小型四极、六极电机中，采用不等距线圈。例：三相、4极、36槽电机绘制交叉式绕组展开图相带 A Z B X C Y第一对极35，36，12，3，45，6，78，9，1011，12，13 14，15，16第二对极17，18，1920，21，2223，34，2526，27，2829，30，3132，33，34 东北电力大学东北电力大学图 6-9 交叉式绕组展开图 东北电力大学东北电力大学 单层绕组的联接特点：各相的最大并联支路数等于极对数，即，每相串联的匝数N=pqNc/a，线圈组数等于极对数。双层绕组的联接特点：各相的最大并联支路数等于极数，即amax=2p，线圈组数比单层绕组多一倍，每相串联的匝数N=2pqNc/a，线圈的匝数为槽导体数的一半。单层绕组一般多用于小型10kW以下的异步电机，大中型电机普遍采用双层短距分布绕组，所以学习中应注意掌握双层绕组的联接规律。三、绕组小结三、绕组小结