交流电机的基础知识.pptx
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1、 交流电机(dinj)基础第第 六六 章章第一页,共61页。交流电机交流电机(dinj)的共的共同理论同理论 绕组、电势和磁势绕组、电势和磁势交交 流流 电电 机机 绕绕 组组 构构 成成 原原 则则三三 相相 单单 层层 绕绕 组组*三三 相相 双双 层层 绕绕 组组交交 流流 电电 机机 绕绕 组组 磁磁 势势 交交 流流 电电 机机 绕绕 组组 电电 势势 第二页,共61页。交流电机的共同交流电机的共同(gngtng)理论理论 绕组、电绕组、电势和磁势势和磁势本章(bn zhn)要求: 掌握交流电机掌握交流电机(dinj)三相绕组构成原则。三相绕组构成原则。 能够绘制三相单层同心式分布绕
2、组展开图。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、分布绕组线圈组掌握基波磁场下集中、分布绕组线圈组电势计算电势计算。 熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组熟悉基波磁场下双层、短距分布绕组相电势计算相电势计算。第三页,共61页。掌握单相绕组产生脉振磁势及其主要结论。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。转向相反的旋转磁势。掌握三相掌握三相(sn xin)绕组产生旋转磁势的条件、性质及绕组产生旋转磁势的条件、性质及其主要结论。其主要结论。熟练掌握三相熟练掌握三相(sn x
3、in)对称绕组产生圆形旋转磁势基对称绕组产生圆形旋转磁势基波的大小、转向、速度波的大小、转向、速度 。第四页,共61页。交流电机交流电机 同步同步(tngb)(tngb)发发电机电机同步同步(tngb)(tngb)电电动机动机同步电机同步电机异步发电机异步发电机( (性能性能(xngnng)(xngnng)较差)较差)异步电动机异步电动机异步电机异步电机同步电机异步电机异步电机特点:结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉,但异步电机特点:结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉,但它是感性负载,使电网功率因数变坏,调速性能差。它是感性负载,使电网功率因数变坏,调速性能差。第五页,共61页。 两种
4、型式的交流电机(dinj)在涉及的理论、基本结构原理方面具有下面三个共同部分: 交流绕组交流绕组(roz)的基本结构的基本结构交流绕组(roz)中感应的电动势交流绕组产生的磁动势交流绕组产生的磁动势 第六页,共61页。一、一、 同步发电机工作同步发电机工作(gngzu)原原理理 定子绕组如图排列;转子磁极在外力作用下定子绕组如图排列;转子磁极在外力作用下旋转,定子绕组切割气隙磁场旋转,定子绕组切割气隙磁场(cchng),产生电,产生电势。势。上上下下第一节第一节 交交 流流 电电 机机ZCBYXANSn第七页,共61页。电势电势(dinsh)频率频率p60nf fN=50Hzn转子转子(zhu
5、n z)每分钟的转速,每分钟的转速,p极极对数对数p=1,n=3000rpm;p=2,n=1500rpm;p=3,n=1000rpm;AnN1S1N2S2上上下下60 fnp或或第八页,共61页。同步同步(tngb)发电机定子结构发电机定子结构上上下下第九页,共61页。二、异步电动机的工作二、异步电动机的工作(gngzu)原理原理n有功有功i2SNn1e2femT原理原理(yunl)视频视频第十页,共61页。 第二节第二节 三相三相(sn xin)(sn xin)交流电机的定子交流电机的定子绕组绕组 异步电动机的工作磁场(主磁场)是一种旋转磁异步电动机的工作磁场(主磁场)是一种旋转磁场,是依靠
6、定子绕组中通以交流电流来建立的。因此,场,是依靠定子绕组中通以交流电流来建立的。因此,定子上的三相绕组必须保证当它通以三相交流电流后,定子上的三相绕组必须保证当它通以三相交流电流后,其所建立的旋转磁场具有一定其所建立的旋转磁场具有一定(ydng)的极数、一定的极数、一定(ydng)的大小,并且在空间的分布波形接近正弦波的大小,并且在空间的分布波形接近正弦波形,而且由该旋转磁场在绕组本身中所感应的电动势形,而且由该旋转磁场在绕组本身中所感应的电动势也是对称的。这种旋转磁场由旋转磁动势来建立,那也是对称的。这种旋转磁场由旋转磁动势来建立,那么对磁场的要求,也就是对磁动势的要求。么对磁场的要求,也就
7、是对磁动势的要求。第十一页,共61页。 交流电机包含异步机和同步机。其定子结构交流电机包含异步机和同步机。其定子结构相同,都由定子铁芯和定子绕组组成相同,都由定子铁芯和定子绕组组成(z chn);它们的绕组、电势、磁势都相同。它们的绕组、电势、磁势都相同。一、交流一、交流(jioli)绕组构成绕组构成原则原则 1、每相绕组产生的相电势应为正弦、每相绕组产生的相电势应为正弦(zhngxin),且数值,且数值尽可能大。尽可能大。 2、各相绕组的电势、电阻和电抗在数值上尽可能相、各相绕组的电势、电阻和电抗在数值上尽可能相等,感应电势在相位上也要对称,即在时间上互差等,感应电势在相位上也要对称,即在时
8、间上互差120电角度。电角度。上上下下 3、端接线尽可能短,节约铜线,减小损耗。、端接线尽可能短,节约铜线,减小损耗。 4、元件制造方便,嵌线工艺方便,便、元件制造方便,嵌线工艺方便,便于保证质量和节约制造工时。于保证质量和节约制造工时。第十二页,共61页。二、绕组基本知识二、绕组基本知识极距是指每一磁极极距是指每一磁极(cj)所占定子内圆周的距离,所占定子内圆周的距离,即有即有 节距节距y是指线圈两有效边之间的距离。单层绕组是是指线圈两有效边之间的距离。单层绕组是整距绕组,即有整距绕组,即有y=每极每相槽数每极每相槽数q是指一个磁极是指一个磁极(cj)下一相绕组所占下一相绕组所占有的槽数,即
9、有:有的槽数,即有:pZ21112pmZq 第十三页,共61页。 相带:是指一相绕组在一个磁极下连续相带:是指一相绕组在一个磁极下连续(linx)所占的范围。所占的范围。 机械角:电机圆周空间角度为机械角:电机圆周空间角度为360或为或为2弧度,称这种角度为机械角。对于一对弧度,称这种角度为机械角。对于一对磁极由磁极由NSN变化一周相当于变化一周相当于360电电角度或为角度或为2电弧度。当电机有电弧度。当电机有p对磁极时,对磁极时,电角度电角度=p机械角。机械角。 分析:每一磁极占分析:每一磁极占180电角度,三相绕电角度,三相绕组的每相绕组在一个极下只占三分之一,组的每相绕组在一个极下只占三
10、分之一,即即60相带。相带。第十四页,共61页。P=2时,绕组时,绕组(roz)的的排列排列A1 每对磁极下,都应有每对磁极下,都应有(yn yu)一个一个ABC三相三相绕组,其排列顺序在一对绕组,其排列顺序在一对磁极下应对称。磁极下应对称。B1Z1X1C1Y1A2Z2B2X2C2Y2结论结论(jiln): 三相绕组排列顺序为:三相绕组排列顺序为:每对磁极下,每对磁极下,六个绕组边在空六个绕组边在空间沿转子转向排列顺序为:间沿转子转向排列顺序为:A、Z、B、X、C、Y;且互差;且互差60电角度电角度。上上下下电角度电角度=机械角度机械角度 p第十五页,共61页。A1X1 每相绕组不可能放每相绕
11、组不可能放在一个槽中,应均匀在一个槽中,应均匀(jnyn)放在相邻的几放在相邻的几个槽中,串联在一起。个槽中,串联在一起。每极每相槽数每极每相槽数q=总槽数总槽数Z2pmP:极对数:极对数(du sh);m:相数。相数。上上下下第十六页,共61页。 线圈节距线圈节距Y1:一个线圈的两个有效一个线圈的两个有效(yuxio)边之边之间的距离。间的距离。p2Zy1 总总槽槽数数总总电电角角度度槽槽距距角角 Z360p上上下下第十七页,共61页。绕组绕组(roz)编绕方法有:同心式和编绕方法有:同心式和叠绕叠绕AX同心同心(tngxn)式式AX叠绕叠绕上上 下下单匝单匝第十八页,共61页。二、二、 三
12、三 相相 单单 层层 交交 流流 绕绕 组组 一交流机:一交流机:Z=24,P=2,m=3,画出单层同,画出单层同心心(tngxn)式绕组展开图。式绕组展开图。1、画出结构图,标出槽号、画出结构图,标出槽号A1B1Z1X1C1Y1A2Z2B2X2C2Y21234567891011121314151617181920212223242、标出、标出AZBXCY的位置的位置(wi zhi)232224pm2Zq 上上下下第十九页,共61页。 每相绕组由两个线每相绕组由两个线圈组组成圈组组成(z chn)。如。如: A1X1,A2X2;组成;组成(z chn)A相。其中相。其中A1X1,A2X2感应的
13、电感应的电势相同。势相同。 每个线圈每个线圈(xinqun)组由两组由两个线圈个线圈(xinqun)组成,组成,1,2;7,8;组成;组成A1X1线圈线圈(xinqun)组。组。上上下下3、画出绕组、画出绕组(roz)展开图展开图13,14;19,20;组成;组成A2X2线圈组。线圈组。A1B1Z1X1C1Y1A2Z2B2X2C2Y2123456789101112131415161718192021222324621pZy第二十页,共61页。A1B1Z1X1C1Y1A2Z21234567891011121314151617181920212223241 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1
14、1 12 13 14 15 16 17 18 19 20A1X1A2X2AX绕组绕组(roz)展开图展开图上上下下第二十一页,共61页。 当定子每相绕组当定子每相绕组AX、BY、CZ匝数相同,六个绕组端在匝数相同,六个绕组端在空间沿转子转向排列顺序为:空间沿转子转向排列顺序为:A、Z、B、X、C、Y;且互差;且互差60电角度时,三相电势电角度时,三相电势(dinsh)为对称电势为对称电势(dinsh)。.AXE.BYE.CZE电角度电角度(jiod)=机械角度机械角度(jiod)p上上下下第二十二页,共61页。第三节第三节 交交 流流 定子定子(dngz)(dngz)绕绕 组组 的的 电电 动
15、动 势势气隙磁场气隙磁场(cchng)分布分布 增加增加(zngji)B A气隙磁场可分解为正弦波气隙磁场可分解为正弦波5, 3, 131sin.3sinsin)(BBBB上上 下下第二十三页,共61页。一、导体一、导体(dot)电势电势b A导体导体(dot)A中电势为:中电势为: 5,3,1sin lvBlvBeAL:导体:导体A的有效长度的有效长度(chngd);v:导体:导体A相对于磁场的运动速度。相对于磁场的运动速度。 B 是旋转的,旋转的角频率为是旋转的,旋转的角频率为 ,则,则导体导体A相对磁密的空间电角相对磁密的空间电角度度 = t。 5,3,1AlvtsinBe上上下下第二十
16、四页,共61页。1、导体中基波、导体中基波(j b)电势电势tsinEtsinBvlem111A 导体导体(dot)中基波幅值中基波幅值lvBE1m1 b AB 1 B P将正弦基波磁场等效将正弦基波磁场等效(dn xio)为矩形波:为矩形波:10101pB2)cosB(1dsinB1B| 每极基波磁通平均值:每极基波磁通平均值:lB2SB1p1 11l2B 2fp260nv11m1f2lfl2E 导体中基波有效值导体中基波有效值111122.222ffEEm上上下下第二十五页,共61页。2、导体、导体(dot)中谐波电势中谐波电势 fEm f22.2E上上下下3、导体感应、导体感应(gnyn
17、g)电势与磁通的相量电势与磁通的相量关系关系112.22Ejf +A+j.1 .1E第二十六页,共61页。二、线圈二、线圈(xinqun)电势和短距电势和短距系数系数1、整距匝电势、整距匝电势(dinsh)该匝基波该匝基波(j b)电势:电势:.AE.XE一匝线圈由两个导体边,相距一匝线圈由两个导体边,相距 。 设电势出为正,两个基波电势的大设电势出为正,两个基波电势的大小相等,相位差小相等,相位差180。.AE.XE该匝谐波电势:该匝谐波电势:.tf44. 4 jE 上上下下.1.X.A.1tf44. 4 jEEE 第二十七页,共61页。2、整距线圈、整距线圈(xinqun)电势电势AXNy
18、 设线圈由设线圈由Ny匝组成匝组成(z chn),则线圈电势为一匝电势的则线圈电势为一匝电势的Ny倍。倍。基波基波(j b)电势:电势:.1y.1ty.1yfN44. 4 jENE 谐波电势:谐波电势:.y.yfN44. 4 jE 上上 下下第二十八页,共61页。3、短距匝电势、短距匝电势(dinsh)线圈的两个导体线圈的两个导体(dot)边相距边相距y1 。设短距比设短距比 =y1/ 则两个则两个(lin )基波电势大小相等,相位差基波电势大小相等,相位差 180。.AE.XE+j该匝基波电势:该匝基波电势:1y.1.1A.X.A.1tkf44. 4 j2sinf44. 4 j2sinE2E
19、EE Ky1=sin /2:基波短距系数基波短距系数短距短距Ny匝线圈基波电势:匝线圈基波电势:1y.1y.1ykfN44. 4 jE 谐波电势:谐波电势: y.y.ykfN44. 4 jEnXASN上上 下下第二十九页,共61页。谐波谐波(xi b)短距短距系数:系数:2sinky 结论结论(jiln):为了消除第为了消除第次谐波电势次谐波电势(dinsh),使线圈节距缩短,使线圈节距缩短次次谐波的一个极距,即谐波的一个极距,即y1 =(1-1/ )。如:要消除第如:要消除第3次谐波电势,则次谐波电势,则y1 =(1-1/3) =(2/3) 0sin2323sink3y 上上 下下第三十页,
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