交流電機繞組分析計算

1、精選文檔第四章 交流電機繞組的基本理論41交流繞組的基本要求1 電勢和磁勢波形接近正弦，各諧波分量要小。2 三相繞組基波電勢、基波磁勢對稱。3 在導體數(shù)一定時，獲得較大的基波電勢和基波磁勢。4 節(jié)省有效材料，絕緣性能好，機械強度高，散熱條件好。5 制造工藝簡單，檢修方便。a. 要獲得正弦波電動勢或磁動勢，則根據(jù)e=blv, 只要磁場B在空間按正弦規(guī)律分布，則它在交流繞組中感應的電動勢就是隨著時間按正弦規(guī)律變化。b. 用槽電勢星形圖保證三相繞組基波電勢、基波磁勢對稱槽電勢星形圖： 把電樞上各槽內(nèi)導體感應電勢用矢量表示，構成的圖。概念：槽距角-相鄰兩個槽之間的自然（機械）角度， 槽距電角-用電角度

2、來表示的相鄰兩個槽之間的角度， 電角度-是磁場所經(jīng)歷的角度。c. 用600相帶的繞組獲得較大的基波電動勢相帶：（1）360度的星形圖圓周分成三等分，每等分占1200，成為120度相帶；這種分法簡單，但電勢相量分散，其相量和較小，獲得的電動勢較小。（2）若分成六等分，則稱600相帶；這種分法同樣可以保證電勢對稱，且合成感應電動勢較大，是常用的方法。42三相單層繞組特點：線圈數(shù)等于二分之一槽數(shù)；通常是整距繞組；嵌線方便；無層間絕緣；槽利用率高。缺點：電勢、磁勢波形比雙層繞組差。一般用于小型（10kW以下）的異步電動機。例題：一臺交流電機定子槽數(shù)z=36, 極數(shù)2p=4,并聯(lián)支路數(shù)a=1，繪制三相單

3、層繞組展開圖。解：步驟1 繪制槽電勢星形圖 槽距電角=200, 槽電勢星形圖如上圖（注意：不是槽星形圖，而是槽電勢星形圖）步驟2 分相、構成線圈 每極每相槽數(shù)=36/4/3=3；每相在每個極下所占有的槽數(shù)。步驟3 極距=36/4=9 ；一個極在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計。 節(jié)距y1=，整距;一個線圈的兩邊在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計。 y1,長距 根據(jù)極距畫磁極（筆記），根據(jù)節(jié)距畫線圈；繪制繞組展開圖。步驟4 由于相同極相組的繞組串聯(lián)連接，與端部無關，可以把單層疊繞變成單層同心繞制。 各線圈邊連接的先后次序不影響每相電勢的大小，適當改變每相線圈邊的連接順序，除了同心式外，還可以得到交叉

4、式、鏈式繞組的展開圖。步驟5 確定并聯(lián)支路數(shù)。（一般單層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對數(shù)）.本例a=1步驟6 把屬于A相的所有極相組串聯(lián)起來，形成A相。同理可得B、C相。A 1,102,113,12-19,2820,2921,30X43三相雙層繞組(適合10kW以上交流電機)步驟1 繪制槽電勢星形圖 槽距電角=200, 槽電勢星形圖如上圖（注意：不是槽星形圖，而是槽電勢星形圖）步驟2 分相、構成線圈 每極每相槽數(shù)=36/4/3=3；每相在每個極下所占有的槽數(shù)。步驟3 極距=36/4=9 ；一個極在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)計。 節(jié)距y1=7,短距;一個線圈的兩邊在定子圓周上所跨的距離，用槽數(shù)

5、計。 交流繞組中，通常5次和7次諧波對電勢、磁勢波形影響比較大，為此選擇雙層短距繞組，節(jié)距。這里y1=7說明線圈的一個邊放在m槽上層，另一邊放在m+y1槽的下層。步驟4 極相組劃分（按上層邊劃分）步驟5 確定并聯(lián)支路數(shù)。（一般雙層繞組每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)）.本例a=2步驟6 展開圖44在正弦分布磁場下的繞組電動勢1 導體電勢導體電勢幅值 導體電勢有效值 2 匝電勢、短距系數(shù)（1） 整距線匝：線匝電勢為兩個導體電勢矢量和， 線匝電勢有效值 （2） 短距線匝：此時兩個導體電勢矢量夾角為，根據(jù)矢量圖得，合成矢量有效值為，記，稱為短距系數(shù)。其物理意義：線圈短距時的電動勢比整距時（ky1=1）應打

6、折扣。ky11線圈有Nc個線匝時，線圈的基波電動勢為 =3 線圈組電勢、分布系數(shù)每個線圈組由q 個線圈串聯(lián)組成，這q個線圈電勢的相量和就是線圈組電動勢。每個線圈電動勢為Ey1，線圈間相差槽距電角。q個分布線圈相位關系假設如圖示（筆記）則： 因此線圈組電動勢：1物理意義：線圈分布時的電勢比集中繞組應該打的折扣。繞組系數(shù)： 它是考慮到繞組短距、分布排列后感應電動勢需要打的折扣。整距繞組ky1=1；短距繞組kq1=1.4 相電勢一相繞組中一條支路所串聯(lián)的線圈組電動勢和就是每相電動勢。 滯后磁通900 N每相繞組每條支路串聯(lián)總匝數(shù)。N=電機繞組總匝數(shù)/3a 或者 （雙層）（單層）例題p191-4.34

7、5在非正弦分布磁場下電動勢中的高次諧波及其削弱方法4.5.1 感應電動勢中的高次諧波只要勵磁磁勢在氣隙中產(chǎn)生的磁場非正弦分布，就存在諧波。同樣，感應電動勢中除了基波外還有其它高次諧波。例如在同步電機中，磁極磁場沿著電樞表面分布為平頂波，在磁極對稱和磁密分布對稱時，可以分解出基波和3、5、7、9等高次諧波。次諧波極對數(shù) 槽距電角 次諧波極距 次諧波轉速 次諧波頻率 次諧波短距系數(shù) 次諧波分布系數(shù) 次諧波相電勢有效值：高次諧波電勢對基波電勢的大小影響不大，主要影響到電勢波形。危害包括：1） 附加損耗大，效率降低，溫升增高2） 對鄰近的通訊線路有干擾3） 可能引起輸電線路的電感和電容發(fā)生諧振，產(chǎn)生過

8、電壓4） 使感應電動機產(chǎn)生有害的附加轉矩和損耗452 削弱諧波電動勢的方法1 氣隙磁場分布盡量接近正弦-通過調(diào)整極靴形狀或改善勵磁線圈分布2 三相繞組對稱- 消除3次及其倍數(shù)次電勢諧波3 采用短距繞組- 節(jié)距縮短，消除次諧波。通常同時削弱5、7次諧波。4 采用分布繞組 - q越大，抑制諧波電動勢的效果越好。但是q大會使電機成本增加。一般是 q=2646單相繞組的磁動勢（脈振磁勢）前面主要研究交流繞組的電動勢?，F(xiàn)在研究磁動勢。交流電機繞組的磁勢是建立電機磁場的根本。也是電機進行機電能量轉換的媒介。氣隙磁場可以由定子磁勢建立，可以由轉子磁勢建立。當電機中定轉子繞組都有電流流過時，則磁場由定轉子磁勢

9、共同建立。磁勢分析時，為了方便假設：1） 繞組電流隨著時間按正弦規(guī)律變化2） 槽內(nèi)導體集中于槽中心處3） 忽略鐵心磁壓降（即磁勢消耗在氣隙上）4） 氣隙均勻460 整距線圈產(chǎn)生的磁勢導體-線匝-線圈-線圈組（極相組）-繞組如右圖所示：假設一個Nc匝線圈放置在槽中，槽中每根導體流過的電流為ic, 則根據(jù) 再沿著箭頭方向展開得下圖，它是沿著空間分布的磁勢，但是幅值隨著電流變化-脈振磁勢。若電流 ，（通過兩個氣隙）方波磁勢幅值，方波磁勢進行富氏分解，得基波磁勢幅值：，位于軸線處。單邊氣隙幅值為：方波磁勢進行富氏分解，得基波磁勢幅值：461 p=1 q=1短距繞組磁勢以分析A相繞組為例 短距繞組基波磁

10、勢幅值；空間上位于繞組軸線處基波磁勢短距系數(shù)：462 p=1 q1分布短距繞組的磁動勢每極每相有q 個線圈時，這q個方波磁動勢的基波疊加起來就是該分布繞組磁勢的基波。分布短距繞組的基波磁勢幅值：； 該基波磁勢幅值位于相繞組軸線上。qNc-每極每相串聯(lián)匝數(shù)基波磁勢分布系數(shù)：463 p1 q1一般情況下的相繞組磁動勢p 對極，q個極相組時分析如下：令N表示繞組每相串聯(lián)總匝數(shù)，則N-每相串聯(lián)匝數(shù) N/2p-每極每相串聯(lián)匝數(shù)q-每極每相槽數(shù) Nc-單個線圈匝數(shù) qNc-每極每相串聯(lián)匝數(shù)。關系式成立： 變換為 代入FA1式中得：一般情況下相繞組磁勢幅值為： 因此 其中，單層繞組 雙層繞組 47三相繞組的基波合成磁動勢旋轉磁勢對稱的三相繞組在空間上彼此相差1200，三相磁勢互差1200。繞組中通入對稱三相電流，其在時間上彼此相差1200電角度。把空間坐標的原點取在A相繞組的軸線上，把A相電流達到最大值的時刻作為時間坐標的起點，則：三相電流為 三相繞組脈振磁勢 三相合成磁動勢：三相合成磁動勢基波幅值：三相合成磁動勢基波的性質：1） 三相合成磁動勢基波是一