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第四章交流绕组及其电动势和磁动势
本章研究交流绕组的连接规律,正弦磁场下交流绕组的感应电动势,通有正弦电流时单相绕组的磁动势,以及通有对称三相电流时的磁动势。
交流绕组的构成原则和分类
1、构成原则
合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正弦形、幅值要大;
对三相绕组,各相的电动势和磁动势要对称,电阻、电抗要平衡;
绕组的铜耗要小,用铜量要省;
绝缘要可靠,机械强度、散热条件要好,制造要方便。
2、分类
按相数:单相和多相绕组;
按槽内层数:单层和双层;
按每极下每相槽数:整数槽和分数槽;
按绕法:叠绕组和波绕组。
三相双层绕组
的三相交流电机,其定子绕组
大多采用双层绕组。
特点:绕组的线圈数等于槽数。
图4-1 双层绕组
a)双层绕组在槽内的布置
b)有效部分和端部
主要优点:
(1) 可以选择最有利的节距,并同时采用分布绕组,以改善电动势和磁动势的波形;
(2) 所有线圈具有相同的尺寸,便于制造;
(3) 端部形状排列整齐,有利于散热和增强机械强度。
一、槽电动势星形图和相带划分
现以一台相数,极数,槽数的定子来说明槽内导体的感应电动势和属于各相的导体(槽号)是如何分配的。
1、概念
定子每极每相槽数:
式中,Q - 定子槽数; p - 极对数; m - 相数。
相邻两槽间电角度:
此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。
2、槽电动势的星形图
如图4-2表示36槽内导体感应电动势的相量图,
亦称为槽电动势星形图。
相带:每极下每相所占的区域。
以A相位例,由于,故相共有12个槽
A相带: 1、2、3(线圈组)与19、20、21 ()
X相带:10、11、12()与28、29、30()
将四个线圈组按照一定的规律连接,即可得到
A相绕组。
图4-2 三相双层绕组的槽电动势
同理,B相距离A相电角度处,C相距离A相电角度处,可按4-2所划分的相带连成B、C两相绕组。由此可得到一个三相对称绕组。
相带绕组:每个相带各占电角度。
表4-1 各个相带的槽号分配(相带)
二、叠绕组
叠绕组:绕组嵌线时,相邻得两个串联线圈中,后一个线圈紧“叠”在前一个线圈上。

图4-2 三相双层叠绕组中的A相绕组的展开图()
※极相组的电动势、电流方向与极相组的电动势电流方向相反,为避免电动势或电流所形成的磁场互相抵消,串联时应将极相组和极相组反向串联,即首-首相连把尾端引出,或尾-尾相连把首端引出。
图4-3 A 相绕组线圈的连接图(一条并联支路)
图4-4 A 相绕组线圈的连接图(两条并联支路)
正弦磁场下交流绕组的感应电动势
一、导体的感应电动势
电动势的波形
正弦电动势的频率
感应电动势的频率:
同步转速:
导体电动势的有效值
将代入上式得导体电动势为
二、整距线圈的电动势
匝电势:
单匝线圈电动势的有效值:
线圈有匝,则线圈电动势为:
三、短距线圈的电动势,节距因数
短距线圈的节距,用电角度表示时,节距为,如图所示。
图4-5 匝电动势
a)线圈在槽内 b)展开图 c)整距和短距线圈的电动势相量图
单匝线圈的电动势为:
据相量图中的几何关系,得单匝线圈电动势的有效值为
=
※为线圈的基波