交流电机的绕组和电动势精.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《交流电机的绕组和电动势精.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《交流电机的绕组和电动势精.ppt(96页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、交流电机的绕组和电动势第1 页,本讲稿共96 页10-1 交流电机的工作原理,对绕组的基本要求1、交流电机的基本工作原理之前已讲过,交流电机包括同步电机和异步电机两大类。同步电机一般作发电机使用,现在国内外所用的交流电几乎都是同步电机发出的。异步电机主要用作电动机,拖动各种生产机械,虽然也能作发电机使用,但由于存在一定的缺点用得很少。第2 页,本讲稿共96 页1、交流电机的基本工作原理图 10-1 最简单的同步发电机模型1)同步电机的基本工作原理第3 页,本讲稿共96 页 电机由原动机拖动其旋转,原动机主要有两种:汽轮机和水轮机。如图10-1,同步发电机由定子和转子两大部分组成。定子铁心的内圆
2、所开槽内嵌放着导体,把这些导体按一定规律连接起来,叫定子绕组,也叫电枢绕组,故定子又称为电枢。转子铁心上装有主磁极,主磁极上绕有励磁绕组,通以直流电时,各磁极就表现出一定的极性。1)同步电机的基本工作原理第4 页,本讲稿共96 页1)同步电机的基本工作原理 原动机拖动转子旋转,主磁极旋转并切割定子绕组,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的交变电势。导体感应电势的方向用右手定则判定,导体A在图10-1(a)位置时方向出纸面,旋转至图(b)位置时方向变为进纸面了,即导体A每经过一对主极感应电势瞬时方向变化一个周期。第5 页,本讲稿共96 页1)同步电机的基本工作原理 感应电势的频率为每秒电
3、势变化的周期数。实际的电机转子有 p 对极,转子每转一圈,有 p 对主极经过导体,导体中的感应电势变化 p个周期。式中n1称为同步转速,单位为r/min。因此感应电势的频率决定于同步电机的转速n1 和极对数p,频率。一般将同步发电机的定子绕组设计成三相绕组,发出三相交流电供用户使用。第6 页,本讲稿共96 页2)异步电机的基本工作原理 以异步电动机为例,从电机的结构上看,异步电机的定子铁心和定子绕组与同步电机完全一样,只是转子结构不同。同步电机转子上是主磁极,在励磁绕组里通直流电主磁极便表现出极性,而异步电机的转子是由转子铁心和转子绕组构成的。第7 页,本讲稿共96 页2)异步电机的基本工作原
4、理 下面以鼠笼型电机为例简单说明异步电机的工作原理。图 10-2 最简单的鼠笼型异步电机模型 如图10-2,在转子的外表面所开槽内嵌放导体。各个导体两端伸出转子铁心以外并用两个端环分别将其彼此连接起来,形成一个短路的绕组。第8 页,本讲稿共96 页2)异步电机的基本工作原理图 10-2 最简单的鼠笼型异步电机模型 当三相对称定子绕组中流过三相电流时产生旋转磁场,为直观,可把磁场想象成旋转磁极,如图10-2中的N、S极,假设磁极逆时针方向旋转,转速为n1。旋转磁极使转子导体内感应电势,从而有电流流过转子导体,电流方向与感应电势方向相同。第9 页,本讲稿共96 页2)异步电机的基本工作原理图 10
5、-2 最简单的鼠笼型异步电机模型 载流导体A、B在磁场中会受到电磁力作用,其方向用左手定则判断,如图10-2,此时产生逆时针方向的电磁转矩并带动转子逆时针方向转动,转速为n。不能。如果n=n1,转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动,导体中就没有感应感应电势了,也就不能产生电磁转矩。n能否等于n1呢?第10 页,本讲稿共96 页1、交流电机的基本工作原理 由上可知,同步电机和异步电机在运行原理和结构上有很多不同,但它们之间也有许多相同之处,例如交流绕组的构成及其感应电动势和磁动势。因此,下面我们将着重对交流电机的共同问题给予讲解。掌握这部分内容,对后面学习异步电机和同步电机的原理有很大好处。第1
6、 1 页,本讲稿共96 页2、对交流绕组的要求 和变压器相仿,在交流电机中要进行能量的转换必须要有绕组。交流绕组的种类很多,其主要分类方法有:(1)按槽内层数分,可分为单层和双层绕组。其中,单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式绕组;双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。第12 页,本讲稿共96 页2、对交流绕组的要求(3)按每极每相槽数,可分为整数槽和分数槽绕组。尽管交流绕组种类很多,但由于三相双层绕组能较好地满足对交流绕组的基本要求,所以现代动力用交流电机一般多采用三相双层绕组。(2)按相数分,可分为单相、两相、三相及多相绕组。第13 页,本讲稿共96 页2、对交流绕组的要求(1)在一定的导体数下
7、,能得到较大的基波电动势和基波磁动势。一般来说,对交流绕组有以下一些基本要求:(2)各相的电动势和磁动势波形应接近正弦波,即要求尽量减少它们的高次谐波分量。(3)对三相绕组,各相的电动势和磁动势要求对称(大小相等且相位上互差120),并且三相阻抗也要求相等。第14 页,本讲稿共96 页2、对交流绕组的要求(5)绕组的制造、安装和检修要方便。总之,上述对交流电机电枢绕组的要求,可归纳为对绕组感应电动势和产生磁动势的要求。电枢绕组就是根据以上要求进行安排的。(4)绕组用铜量少,绝缘性能和机械强度可靠,散热条件好。第15 页,本讲稿共96 页10-2 三相单层集中整距绕组 首先介绍与电机绕组相关的几
8、个基本概念。1)电角度的概念2)槽距角3)每极每相槽数4)相带5)节距 y16)线圈组第16 页,本讲稿共96 页当交流电机磁极对数为 p 时,定子一周内电角度为:360p如:p=1 3601=360(电角度)而极距总是=180电角度,与极对数 p 无关。如:p=2 3602=720(电角度)1)电角度的概念第17 页,本讲稿共96 页 槽距角 a 为每相邻线圈边之间的电角度或两槽之间的槽距角(单位为电角度)。定子一周总的电角度为:360p则每槽占电角度:2)槽距角例如:槽数Q=24,磁极对数 p=2第18 页,本讲稿共96 页3)每极每相槽数q每极每相槽数 q=1是集中绕组,每极每相槽数 q
9、1是分布绕组。如变压器就属于集中绕组,它相当于在一个很深的槽中纵向放入若干导体。纵向看各导体空间位置一致。纵向看变压器集中绕组示意图第19 页,本讲稿共96 页 对交流电机来说,当 q=2 时,每相有两个在空间错开一个a 槽距角的线圈相串联,称为分布绕组(横向看,线圈不重叠。)3)每极每相槽数q第20 页,本讲稿共96 页相带是每极每相所占的电角度。一般相带为:例如:q=2,a=30则相带为:230=60每极三相占电角度:3 60=180=4)相带A 相带 B 相带 C 相带(N)(S)=60第21 页,本讲稿共96 页 节距表征线圈构造,是一个线圈的两条有效线圈边之间相隔的槽数。用 y1 表
10、示。当 y1=时,是整距绕组,y1时,是短距绕组。短距绕组可构成双层绕组,在交流电机中采用双层绕组可改善电机的电动势波形。5)节距 y1第22 页,本讲稿共96 页 例如,当每极每相槽数 q=2,说明线圈组有两个相邻元件串联组成。q=3,线圈组有三个相邻元件串联组成。6)线圈组第23 页,本讲稿共96 页Q=6,p=1 A X Z B C Y 1 2 3 4 5 6线圈q=1时的分布图绕组在定子槽中的分布及线圈的形状图第24 页,本讲稿共96 页Q=6,p=1线圈q=1时的分布图 AXYZBC 三相交流线圈分布示意图ACBX、Y、Z第25 页,本讲稿共96 页一根导体电动势线圈电动势线圈组电动
11、势短距因数分布因数一相支路电动势串、并联电动势分析推导过程第26 页,本讲稿共96 页1、导体感应电动势1)直线坐标与角坐标2)主极磁场基波的空间分布3)导体感应电动势的计算式第27 页,本讲稿共96 页xa磁密空间分布有两种坐标角坐标与直线坐标关系为:1)直线坐标与角坐标第28 页,本讲稿共96 页线速度与角速度的关系为:1)直线坐标与角坐标xa第29 页,本讲稿共96 页方波分布磁密及傅氏级数分解BmaBmB1mB3mB5m黑色表示方波分布磁密,幅值为Bm。红色表示正弦基波分布磁密,幅值为B1m。绿色表示三次谐波磁密,幅值B3m=1/3B1m紫色表示五次谐波磁密,幅值B5m=1/5B1m方
12、波磁密可用傅氏级数分解为正弦基波及各次谐波。第30 页,本讲稿共96 页 空间分布与空间电角度对应,电角度随时间变化而变化。2)主极磁场基波的空间分布 空间正弦分布,即不同空间电角度所对应的磁密值不同。第31 页,本讲稿共96 页2)主极磁场基波的空间分布第32 页,本讲稿共96 页3)导体感应电动势的计算式第33 页,本讲稿共96 页3)导体感应电动势的计算式其中 为3次谐波每极磁通量。第34 页,本讲稿共96 页关于 的推导:第35 页,本讲稿共96 页3)导体感应电动势的计算式 当磁场 当磁场在空间按正弦 在空间按正弦规律分布时,一根导体中的感应 规律分布时,一根导体中的感应电势也 电势
13、也随时间按正弦 随时间按正弦规律交变。规律交变。一根导体 一根导体感应电势的有效值与每极磁通量和频率的乘 感应电势的有效值与每极磁通量和频率的乘积成正比 积成正比。槽中空间位置不同的导体,它们所感应的电势的 槽中空间位置不同的导体,它们所感应的电势的幅幅值和有效值值和有效值是一样的,但瞬时值是不同的。是一样的,但瞬时值是不同的。空间空间位置不同的两根导体,其感应电势在时间上的相位置不同的两根导体,其感应电势在时间上的相位差,等于它们在空间位置上相差的电角度。位差,等于它们在空间位置上相差的电角度。第36 页,本讲稿共96 页2、整距线匝感应电动势 一个线匝有两根导体A与X,两导体相距一个极距,
14、称整距线匝,它的两个引出线分别叫做头和尾。整距线匝的基波感应电动势第37 页,本讲稿共96 页2、整距线匝感应电动势 整距线匝当一根导体处于N极中心下,另一根导体必定处于S极中心下,故它们的基波感应电势总是大小相等,方向相反。整距线匝基波电动势 eT1 的正方向规定为从尾端指向首端。则:N S第38 页,本讲稿共96 页2、整距线匝感应电动势 相量图如右图所示,可见整距线匝基波电动势的有效值为:同样,线匝里感应的3次、5次、7次等谐波电动势有效值分别等于它们的导体电动势有效值的两倍。第39 页,本讲稿共96 页3、整距线圈感应电动势 两线圈边之间的距离称为节距,用y1表示。右图 y1=()为整
15、距线圈。当y1时叫长距线圈,电机中一般不用长距线圈。线圈一般由 NK 匝组成,NK=1 时是单匝线圈,NK1 时是多匝线圈。第40 页,本讲稿共96 页3、整距线圈感应电动势整距线圈基波电动势有效值为:整距线圈电动势 eK1 的正方向规定为从尾端指向首端。3次、5次、7次谐波电动势有效值分别为:第41 页,本讲稿共96 页4、三相单层集中整距绕组 三相交流电是三相对称的,所谓三相对称是指三相基波电动势的最大值(有效值)一样大,在相位上互差 120 电角度用相量表示,三相的基波电动势分别为、。第42 页,本讲稿共96 页4、三相单层集中整距绕组 根据需要三相对称绕组可联成星形或三角形,如右图。为
16、产生三相对称的基波电势,要求绕组是三相对称绕组。图(c)是最简单的三相对称绕组,每相只有一个整距线圈,所以又叫集中绕组。每槽只放一个线圈边,为单层绕组。第43 页,本讲稿共96 页4、三相单层集中整距绕组 除基波电动势,还有一系列奇次谐波电动势。下面分析3次谐波电动势,三次谐波电动势幅值比基波电动势小,频率是基波的3倍。对3次谐波电动势,三相电势相位上互差3120360电角度,它们同相位,则三相的3次谐波电动势相等。如右图,当三相绕组为Y联结时,3次谐波线电动势为零。第44 页,本讲稿共96 页4、三相单层集中整距绕组 即Y 联结时线电动势中没有3次谐波分量。同样,线电动势中也不存在3的倍数次
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交流 电机 绕组 电动势
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内