max.book118.com 三相电枢绕组的合成磁动势         通过合理布置定子槽中的三相电枢绕组，能够有效地减小气隙中的磁动势谐波。可以认为每相电枢绕组产生的磁动势在空间是正弦分布的，并且三相磁动势在空间互差120o电角度。三相电枢绕组的基波磁动势为 （8-32） 第8章 交流电机的共性问题 第8章 交流电机的共性问题 电机及拖动基础  8.1  交流电机的电枢绕组 8.2  电枢绕组的感应电动势 8.3  电枢绕组的磁动势和旋转磁场 8.4  交流电机的磁场分析  引   言          交流电机包括异步电机和同步电机两大类，虽然这两类电机的运行性能有着很大的不同，但它们在定子电枢绕组的基本构成、感应电动势、磁动势和旋转磁场的基本理论等方面有着许多共同的地方，所以在分别介绍异步电机和同步电机原理之前，先就交流绕组和交流电机的共性问题进行探讨。  第8章 交流电机的共性问题 8.1  交流电机的电枢绕组         交流电机的定子是由硅钢片叠压而成的，在定子铁心内圆周上冲有若干定子槽，三相电枢绕组嵌放在定子槽中。三相电枢绕组是对称分布的，它们匝数相等，在空间互差120?电角度。         第8章 交流电机的共性问题 max.book118.com  常用术语          1. 绕组元件         与直流电机一样，交流电机的绕组也是由线圈按照一定规律连接而成的，因而称线圈为绕组元件，它也有单匝与多匝之分。          2. 极距         极距是指沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围，可用长度或槽数来表示，即 第8章 交流电机的共性问题 （8-1）          3. 节距         槽中线圈的两根有效边之间所跨的槽数称为节距，用符号y表示。线圈的节距 y 一般等于或小于极距τ，如果 y = τ ，称为整距线圈；如果 y  τ ，则称为短距线圈。         4. 机械角度与电角度 第8章 交流电机的共性问题         5. 槽距角         槽距角是指相邻两槽之间的电角度，用符号α表示，即 第8章 交流电机的共性问题 （8-3）           6. 每极每相槽数         为了确保三相绕组的对称性，每相绕组在每磁极下应占有相等的槽数，该槽数称为每极每相槽数，用符号q 表示，即  （8-4）          7. 相带         为了确保三相绕组的对称性，每相绕组在每磁极下应占有相等的区域，这个区域常用电角度表示，称为相带。由于每极所对应的电角度是180o，   对三相电机而言，每个相带将占有60o电角度。         8. 槽电势星形图         当把槽中各线圈的导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表示时，这些相量将构成一个辐射状的星形图，称为槽电势星形图。由槽距角的定义可知，相邻两槽中的导体在空间上互差α电角度，反映到时间上就是相应的导体感应电动势互差α电角度。  第8章 交流电机的共性问题         槽电势星形图反映了定子槽中导体感应电动势之间的相位关系，是交流绕组分相（在星形图上划分各相所属槽号）的基本依据。  第8章 交流电机的共性问题      交流电机电枢绕组的分类比较复杂：      按照线圈节距 y，可分为整距绕组和短距绕组；      按照每极每相槽数 q，可分为整数槽绕组和分数槽绕组；      按照槽内嵌放导体的层数，可分为单层绕组和双层绕组。      下面简要介绍三相单层绕组和三相双层绕组的绕制方法。 第8章 交流电机的共性问题 max.book118.com 三相单层绕组 第8章 交流电机的共性问题         在图8-4中，如果N极下导体的感应电动势方向向上，   则S极下导体的感应电动势方向向下， 组成A相绕组的8根导体是顺着电动势方向串联起来的。实际上，只要将这8根导体顺着电动势方向串联起来就行， 至于串联的先后次序是无关紧要的， 并不影响合成电动势的大小和相位。  根据这个原则，可以得到其它的绕组型式。 图8-4b称为同心式绕组， 图8-4c称为链式绕组。 同心式绕组制造工艺简单，而链式绕组由于线圈节距较短，比较省铜。         单层绕组的优点是结构简单，但缺点是当导线较粗时， 绕组端部排列困难，所以只在小容量电机中使用。  当电机容量较大，导线较粗时，为了端部排列整齐，下线方便，    一般采用双层绕组。  第8章 交流电机的共性问题 max.book118.com 三相双层绕组 第8章 交流电机的共性问题         对比图8-5与图8-4可知，双层绕组的线圈组数等于磁极数，是单层绕组的两倍。         在双层绕组中，   线圈的尾边可以放在任何一个槽的下层，这样非常便于短距绕组的设计。 短距绕组可以节约材料并改善电动势波形，所以现代交流电机大都采用双层短距绕组。          从以上介绍可以看出，槽电势星形图是分析交流绕组的一个有效方法， 不仅可以分析三相单层绕组和三相双层绕组，还可以分析比较复杂的绕组， 如分数槽绕组、变极调速绕组、多相绕组（六相、十二相等）。 第8章 交流电机的共性问题 8.2  电枢绕组的感应电动势         设在交流电机定、转子之间的气隙中存在着旋转磁场，该磁场可以是定子或转子单独产生，也可以是定、转子共同产生。旋转磁场的基波分量在气隙空间按正弦规律分布，其转速为n1，称为同步转速。 第8章 交流电机的共性问题         根据电磁感应定律，旋转磁场将切割定、转子绕组，并在绕组中产生感应电动势。按照交流绕组的基本构成，先讨论一根导体的感应电动势，再讨论线圈及线圈组的感应电动势，最后讨论电枢绕组的感应电动势。 max.book118.com 导体的感应电动势         在图8-6中，画出了定子A相绕组的一个线圈A-X，下面从波形、频率和大小三个方面分析导体A中的感应电动势。         1. 感应电动势的波形         根据电磁感应定律，位于磁场中的导体其感应电动势的瞬时值为 第8章 交流电机的共性问题 （8-5）          对于现有的电机，导体的长度和导体切割磁场的速度都是一定的，导体中的感应电动势与导体切割到的磁通密度成正比，所以感应电动势的波形取决于磁通密度的波形。显然，磁通密度在空间是正弦分布的（图8-6b），对应地感应电动势在时间上也是正弦分布的，如图8-7 所示。  第8章 交流电机的共性问题         2. 感应电动势的频率         由图8-6可见，当磁场旋转过一对极时， 导体A中的感应电动势将变化一个周期。当磁场旋转一圈转过 np 对极时， 导体A中的感应电动势将变化 np 周期。  旋转磁场的转速是 n1，      其单位是r/min，表示磁场旋转n1圈的时间是60s，所以感应电动势en的频率为  第8章 交流电机的共性问题 （8-6）  赫兹（Hz） 每极磁通         3. 感应电动势的大小         设气隙磁通密度的最大值为Bδ，则感应电动势en的最大值为  第8章 交流电机的共性问题 （8-8）  （8-6）  （8-7）  （8-9）  （8-10）  感应电动势有效值 max.book118.com  线圈的感应电动势         一匝线圈
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