2.2三相异步电动机定子绕组感应电动势.ppt
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1、第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 2.2 三相异步电动机定子绕组和感应电动势任务一任务一 交流电机的定子绕组交流电机的定子绕组 任务二任务二 绕组的感应电动势绕组的感应电动势 思考题与习题思考题与习题 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 任务一任务一 交流电机的定子绕组交流电机的定子绕组 4.1.1 4.1.1 三相交流绕组的基本要求和分类三相交流绕组的基本要求和分类 1.1.三相交流绕组的基本要求三相交流绕组的基本要求对三相交流绕组的基本要求如下:(1)每相绕组的阻抗要求相等,即每相绕组的匝数、形状都是相同的。(2)在导体数目一定的情况下,力争获得较大的电动势和磁动
2、势。(3)电动势和磁动势中的谐波分量应尽可能小,电动势和磁动势的波形力求接近正弦波。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势(4)对基波而言,三相电动势和磁动势必须对称。(5)端部连线尽可能短,以节省用铜量。(6)绝缘性能可靠,制造、维修方便。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 2.三相交流绕组的分类三相交流绕组的分类 三相交流绕组按照槽内元件边的层数分为单层绕组和双层绕组。单层绕组按连接方式不同可分为等元件、链式、交叉式和同心式绕组等;双层绕组则分为双层叠绕组和双层波绕组。单层绕组与双层绕组相比,电气性能稍差,但槽利用率高,制造工时少,因此小容量电动机中(PN10kW)一般
3、都采用单层绕组。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 3.3.交流定子绕组的一些基本量交流定子绕组的一些基本量为了便于分析三相绕组的排列和连接规律,必须先了解一些与交流绕组有关的基本量。1)电角度 电机圆周的几何角度恒为360,这称为机械角度。从电磁观点来看,若电动机的极对数为p,则每经过一对磁极,磁场就变化一周,相当于360电角度。因此,电动机圆周按电角度计算为p360,即 电角度电角度p机械角度机械角度(4.1.1)第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 2)槽距角相邻两个槽之间的电角度称为槽距角。因为定子槽在定子内圆上是均匀分布的,所以若定子槽数为Z1,电动机极对数为p
4、,则(4.1.2)第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 3)每极每相槽数q 每一个极下每相所占有的槽数称为每极每相槽数q,若绕组相数为m1,则(4.1.3)若q为整数,则称为整数槽绕组;若q为分数,则称为分数槽绕组。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 4)相带在感应电动机中,一般将每对磁极下的导体平均分给各相,每相绕组在每个极面下所连续占有的宽度(用电角度表示)称为相带。因为每个磁极占有的电角度是180,所以对三相绕组而言,每相占有60的电角度,称为60相带。由于三相绕组在空间彼此要相距120电角度,因而相带的划分沿定子内圆应依次为U1、W2、V1、U2、W、V2,如图4
5、.1.1所示。这样只要掌握了相带的划分和线圈的节距,就可以掌握绕组的排列规律。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图图4.1.1 60相带三相绕组相带三相绕组 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 单层链式绕组是由形状、几何尺寸和节距都相同的线圈连接而成,就整体外形来看,形如长链故称为链式绕组。当2p2,q1是一种最简单的情况,定子铁心内圆上共有Z12m1pq6个槽,每个相带中只有一个槽,其中Ul、U2的线圈边构成一相绕组,V1、V2和Wl、W2构成另外两相绕组。图4.1.2为绕组展开图。当2p4,q1时定子槽数Z112,每对极下有6个槽,每对极下三相绕组的排列完全相同,
6、相当于把图4.1.2的情况重复一次,这样每相绕组就有两个线圈,它们可以并联联接,也可以串联联接。图4.1.3是串联联接的情况。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.2 三相2极交流绕组展开图 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.3 三相4极绕组展开图 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 下面以Z124,2p4的三相感应电动机定子绕组为例,来说明链式绕组的构成。例例4.1.1 设有一台极数2p4的电动机,定子槽数Z124,三相单层链式绕组的电机,说明单层绕组的构成原理并绘出绕组展开图。解解(1)计算极距、每极每相的槽数q和槽距角:第4章 交流
7、电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 2)分相。将槽依次编号,绕组采用60相带,则每个相带包含两个槽,列表4.1.1 中。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 表表4.1.1 相带槽号对应表相带槽号对应表 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 (3)构成一相绕组,绘出展开图。将属于U相的导体2和7,8和13,14和19,20和1相连,构成四个节距相等的线圈。当电动机中有旋转磁场时,槽内导体将切割磁力线而感应电动势,U相绕组的总电动势将是导体1、2、7、8、13、14、19、20的电动势之和(相量和)。四个线圈按“尾尾”、“头头”相连的原则构成U相绕组,其展开图如图4.1.4所
8、示。采用这种连接方式的绕组称为链式绕组。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.4 单层链式U相绕组展开图 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 用同样的方法,可以得到另外两相绕组的连接规律。V、W两相绕组的首端依次与U相首端相差120和240空间电角度。图4.1.5为三相单层链式绕组的展开图。链式绕组主要用于q2的4、6、8极小型三相异步电动机中,具有工艺简单、制造方便、线圈端部连线少、省铜等优点。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.5 三相单层链式绕组的展开图 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 2.2.单层交叉式绕组单层交叉式
9、绕组交叉式绕组是由线圈个数和节距都不相等的两种线圈组构成的,同一线圈组中各线圈的形状、几何尺寸和节距均相等,各线圈组的端部都互相交叉。【例4.1.2】设一台交流电动机,极数2p4,定子槽数Z136,说明三相单层交叉式绕组的构成原理并绘出展开图。解解(1)计算极距、每极每相的槽数q和槽距角:第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势(2)分相。将槽依次编号,绕组采用60相带,则每极每相包含三个槽,相带与槽号的对应关系列于表4.1.2中。表表4.1.2 相带与槽号的对应关系(三相单层交叉式绕组)相带与槽号的对应关系(三相单层交叉式绕组)第4章 交
10、流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 (3)构成一相绕组,绘出展开图根据U相绕组所占槽数不同,把U相所属的每个相带内的槽导体分成两部分210,311构成两个节距y18的大线圈;130构成一个y17的小线圈。同理,2028,2129构成两个大线圈,1912构成一个小线圈,形成两对极下依次出现两大一小的交叉布置。根据电动势相加的原则,线圈之间的联接规律是:两个相邻的大线圈之间应按“头尾”相联,大、小线圈之间应按“尾尾”、“头头”规律相联。展开图如图4.1.6。这种联接方式的绕组称为交叉式绕组。第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.6 单层交叉式U相绕组展开图 第4章 交流电机的
11、定子绕组、磁动势及感应电动势 图4.1.7 三相单层交叉式绕组展开图 第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势 3.单层同心式绕组单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组所构成。【例4.1.3】设一台交流电动机,极数2p2,定子槽数Z124,说明三相单层同心式绕组的构成原理并绘出展开图。解解(1)计算极距、每极每相的槽数q和槽距角:第4章 交流电机的定子绕组、磁动势及感应电动势(2)分相。由q4和60相带的划分顺序可得如表4.1.3所示的相带与槽号的对应关系。表表4.1.3 相带与槽号的对应关系(同心式绕组)相带与槽号的对应关系(同心式绕组)第4章 交
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