电机学-交流绕组.ppt
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1、第四章 交流绕组理论(1 1)交流绕组基本概念和构成原理)交流绕组基本概念和构成原理(2 2)交流绕组的感应电动势的波形、频率、大小)交流绕组的感应电动势的波形、频率、大小 (3 3)交流绕组磁动势的时空概念)交流绕组磁动势的时空概念(1 1)电角度概念)电角度概念(2 2)交流绕组磁势的时空概念)交流绕组磁势的时空概念 难点内容:难点内容:第四章第四章 交流绕组交流绕组重点内容:重点内容:.第四章 交流绕组理论4.1 4.1 交流绕组的构成原则和分类交流绕组的构成原则和分类4.2 4.2 三相双层绕组三相双层绕组4.4 4.4 交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势4.6 4.6 单相绕组
2、的磁动势单相绕组的磁动势4.7 4.7 三相绕组的磁动势三相绕组的磁动势第四章第四章 交流绕组交流绕组4.3 4.3 三相单层绕组三相单层绕组.第四章 交流绕组理论第四章第四章 交流绕组及其电动势和磁动势交流绕组及其电动势和磁动势主要内容:交流绕组的构成,主要内容:交流绕组的构成,绕组连接绕组连接规律及规律及电动势电动势和和磁动势磁动势。交流电机同步电机:主要作为发电机,也可作为电动机和补偿机。感应电机:主要作为电动机,有时也作发电机。同步电机和异步电机虽然激磁方式和运行特性有很大差别,但电机定子中发生的电磁现象和机电能转换的原理却基本上是相同的,因此存在许多共性问题,可统一进行研究。本章就是
3、研究交流电机的绕绕组组、电电动动势势、磁磁动动势势问题。这些问题对于分别研究异步电机和同步电机的运行性能有着重要意义。3.第四章 交流绕组理论4.1 4.1 交流绕组的构成原则和分类交流绕组的构成原则和分类一、构成原则一、构成原则(1)(1)合成电动势和合成磁动势的波形要接近于正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;弦形、幅值要大;(2)(2)对三相绕组,各相的电动势和磁动势要对称,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;电阻、电抗要平衡;(3)(3)绕组的铜耗要小,用铜量要小;绕组的铜耗要小,用铜量要小;(4)(4)绝缘要可靠,机械强度、散热条件要好,绝缘要
4、可靠,机械强度、散热条件要好,制造要方便。制造要方便。.第四章 交流绕组理论本章主要介绍三相整数槽绕组。二、交流绕组的分类二、交流绕组的分类按相数分单相三相按每极每相槽数分整数槽分数槽按槽内层数分单层双层同心式交叉式链式叠绕波绕5.第四章 交流绕组理论定子铁心定子铁心.第四章 交流绕组理论定子绕组定子绕组.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论定子铁心和绕组定子铁心和绕组.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论 交流电机的简单工作原理 同步发电机原理结构示意图同步发电机原理结构示意图导体感应电动势大小波形频率三相对称性 导体导体交流绕组交流绕组.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理
5、论.第四章 交流绕组理论4.2 4.2 交流三相绕组交流三相绕组一、基本术语.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论二、三相单层绕组二、三相单层绕组.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论(6)单层绕组的不同端接方式例:三相四极36槽定子,绘制交叉式绕组展开图 .第四章 交流绕组理论三、三相双层绕组三、三相双层绕组.第四章 交流绕组理论.第四章 交
6、流绕组理论.第四章 交流绕组理论 波绕组.第四章 交流绕组理论 4.4 4.4 交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势一、空间坐标的建立及气隙磁密的分布一、空间坐标的建立及气隙磁密的分布.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论二、导体中的电动势二、导体中的电动势.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论三、线圈的电动势及节距因数三、线圈的电动势及节距因数.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论四、线圈组的电动势及分布因数四、线圈组的电动势及分布因数.第四章 交流绕组理论.第
7、四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论五、相电动势及线电动势五、相电动势及线电动势.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论.第四章 交流绕组理论六、基波电动势与磁通链间的相位关系六、基波电动势与磁通链间的相位关系.第四章 交流绕组理论 本节讨论主极磁场非正弦分布时所引起的谐波电动势。本节讨论主极磁场非正弦分布时所引起的谐波电动势。以上我们假定主极磁场在气隙内为正弦分布,实际上,主极磁场并非完全按正弦规律分布,此时将磁场波进行谐波分析,可得基波和一系列高次谐波,相应的交流绕组中感应电动势除基波外还有一系列高次谐波电动势。本节讨论非正弦磁场分布所引
8、起的谐波电动势及其削弱的方法。4.5 4.5 感应电动势中的高次谐波感应电动势中的高次谐波 54.第四章 交流绕组理论一、一、高次谐波电动势高次谐波电动势交流电机中气隙磁场分布一般呈平顶波如右图所示,应用富氏级数可将其分解为基波和一系列谐波的合成。因主极磁场分布与磁极中心线相对称,故偶次谐波为零,所以磁场中仅存在奇次谐波(1,3,57),为清楚起见,图中只画出1,3,5,次谐波,且次数越高,幅值越小。55.第四章 交流绕组理论二、二、齿谐波电动势齿谐波电动势 在高次谐波中,有一种次数为 的谐波,称为齿谐波,由该次谐波感应的电动势称为齿谐波电动势。齿谐波的特点:1、谐波次数与一对极下的齿数(槽数
9、)之间具有特定关系。2、谐波的绕组因数与基波相等。56.第四章 交流绕组理论结论:1、齿谐波绕组因数与基波绕组因数相等;2、除齿谐波外,越高,分布因数及节距因数 越小。因齿谐波的绕组因数等于基波的绕组因数,使齿谐波电动势较强,而其他高次谐波如5、7次分布因数较基波小得多,所以采用分布和短距绕组可消弱这些高次谐波。为一对极下的电角度57.第四章 交流绕组理论由于齿谐波较强,致使电动势波形出现明显的谐波波纹。齿谐波电动势比较强的原因,主要是由于电机定子有齿和槽,使得沿电枢圆周各点气隙的磁导不相等,齿下气隙较小,磁导较大,而槽口处气隙较大,磁导较小。若不开槽时气隙中主极磁场为近于正弦分布的曲线,如右
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