第5章交流电机的绕组和电动势.ppt
- 文档编号:11476897
- 上传时间:2023-06-01
- 格式:PPT
- 页数:77
- 大小:3MB
第5章交流电机的绕组和电动势.ppt
《第5章交流电机的绕组和电动势.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第5章交流电机的绕组和电动势.ppt(77页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第5章交流电机的绕组和电动势,第一章,1,2,第二章,3,第三章,4,第四章,5,第五章,第5章交流电机的绕组和电动势,5.1交流电机的基本工作原理,对交流绕组的基本要求,交流电机的种类,绕线转子异步电机,同步电机,异步电机,凸极同步电机,笼型异步电机,隐极同步电机,可以作为发电机,也可以作为电动机。
交流电机,同步电机和异步电机运行原理不同。
但是两者在定子结构、定子绕组以及绕组感应电动势和绕组产生磁动势等方面有很多共同的地方,将这些作为共同问题来一起进行研究。
(1)同步电机的基本工作原理,原动机拖动转子旋转。
励磁绕组中通入直流电。
导体切割磁感应线,产生感应电动势,用右手定则判断;图中所示时刻电动势的方向为出纸面。
转子转过一周,定子导体感应电动势正负交变一个周期。
带上负载则可以输出电能。
同步电机的基本工作原理,转速n1的单位为r/min。
对于p对极的电机而言,转子每转过一周,定子导体感应电动势正负交变p个周期。
同步电机的基本工作原理,同步电动机的基本原理,定子通电形成旋转磁场,等效为旋转的磁极。
定子绕组磁势产生的气隙圆形旋转磁场与转子励磁产生的磁场有相同的极对数,磁极相互吸引,驱动转子旋转同步电动机,同步电机的基本工作原理,极对数p一定时,定子导体感应电动势的频率f与转子转速n1有严格的关系,称为同步关系。
转子转速n1称为同步转速。
这种电机称为同步电机。
(2)异步电机的工作原理,笼型异步电机,
(1)电生磁:
三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。
(2)磁生电:
旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。
(3)电磁力:
转子载流(有功分量电流)体在磁场作用下受电磁力作用,形成电磁转矩,驱动电动机旋转,将电能转化为机械能。
交流绕组,由交流电机的工作原理可见,交流绕组是电机进行能量转换的关键部件。
产生感应电动势;产生磁动势。
2.对交流绕组的要求,导体数一定情况下,能产生较大的基波电动势和磁动势;三相绕组感应电动势对称;三相绕组阻抗相等;电动势和磁动势的波形尽可能接近正弦;较好的散热,一定的绝缘强度;工艺简单、维护方便。
交流绕组的电动势,交流电机的绕组是由放置在铁心槽中的导体通过一定的方式联结而成的。
导体,线匝,线圈,线圈组,相绕组,由简单到复杂,元件(线圈),绕组,术语1:
电角度,磁场每转过一对磁极,电势变化一个周期,称为(一个周期)360电角度。
在电机中一对磁极所对应的角度定义为360电角度。
(几何上,把一圆周所对应的角度定义为360机械角度。
)磁极对数为p圆周机械角度为360电角度为p*360,术语2:
相带,为了三相绕组对称,在每个极面下每相绕组应占有相等的范围相带。
每个极对应于180电角度,如电机有m相,则每个相带占有电角度。
三相电机m3,其相带为60,按60相带排列的绕组称为60相带绕组。
60相带绕组把每对极所对应的定子槽等分为六个等分。
依次称为a、c、b、a、c、b相带,各相绕组放在各自的相带范围内,N,S,N,S,S,N,术语3:
每极每相槽数q,每个极面下每相占有的槽数。
已知总槽数Z、极对数p和相数m为,则q1分布绕组整数槽绕组q为整数分数槽绕组q为分数,术语4:
槽距角,相邻两槽之间的电角度已知总槽数Z、极对数p,圆周的电角度,术语5:
极距,相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离几何尺寸每极所对应的定子内圆弧长设D为定子内圆直径。
槽数表示极距:
即基波磁场每极所对应的槽数,术语6:
节距y(跨距),表示元件的宽度。
元件放在槽内,其宽度可用元件两边所跨越的槽数表示。
交流绕组的构成,交流绕组的电动势,绕组联结的原则尽量充分利用导体(产生的感应电动势尽可能大)。
电动势质量好。
波形接近正弦三相对称节省材料。
5.2三相单层集中整距绕组及其电动势,导体感应电动势,与导体所在处的气隙磁通密度b、导体长度l和相对运动速度v有关。
对于确定的电机而言,长度和转速都是确定的,所以着重分析气隙磁通密度。
导体感应电动势,为方便进行数学描述,建立直角坐标系在转子表面;原点、横坐标、纵坐标。
规定物理量的参考方向气隙磁通由转子进入定子方向为正,相应的磁通密度也为正;电动势以出纸面方向为正。
导体感应电动势,励磁磁动势FfNfIf产生气隙磁场,用气隙磁通密度b表示。
导体的基波感应电动势,习惯上采用每极磁通量来计算电动势,1为气隙基波每极磁通量;p为极距。
导体的基波感应电动势,电角度与机械角度,转子转过一对极,定子感应电动势就交变一次,即经过360。
电角度与机械角度,在电机学中,将一对极在空间上占据的机械角度定义为360,称为空间电角度,用表示。
原来的空间一周对应的360,称为空间机械角度,用表示。
导体的基波感应电动势,与导体A相距一个角度的导体B的感应电动势,t时刻,,eB1与eA1的有效值相同,但相位不同。
导体的基波感应电动势,结论,导体B与导体A在空间上相差电角度,它们的感应电动势在时间上也相差电角度。
顺着转子转动的方向看,空间上超前,则感应电动势在时间上滞后。
导体的谐波感应电动势,同理也可以得到5次、7次等各次谐波电动势,整距线匝的感应电动势,线匝,整距线匝的感应电动势,要使线匝的感应电动势最大,应选节距等于一个极距的两根导体联结成线匝。
节距等于一个极距,称为整距。
节距可以不等于一个极距,可以形成短距或者长距。
整距线匝的感应电动势,整距线匝的基波感应电动势有效值为,整距线圈的感应电动势,多个同样的线匝构成线圈。
整距线圈就是多匝的整距线匝,各线匝之间相互绝缘。
线圈的匝数为Nk(即Nk个线匝串联)。
整距线圈的基波感应电动势有效值为,三相单层集中整距绕组,沿着转子转动的方向看,空间上超前,则感应电动势在时间上滞后。
三相对称的交流电动势三相有效值相同;A相电动势超前B相120电角度,B相超前C相120电角度。
三相单层集中整距绕组,三相单层集中整距绕组,三相绕组可以联结成星形或者三角形,三相单层集中整距绕组,三相单层集中整距绕组,非常简单。
绕组集中,发热集中,散热困难。
铁心表面有很多空间没有利用,不经济。
电动势的波形不好。
*连成三相绕组,5.3三相单层分布绕组及其电动势,为充分利用空间,沿圆周均布多根导体。
电动势尽可能大三相对称,以p2,定子上均匀分布24槽为例进行说明。
(定子槽数Q24),三相单层分布绕组,电动势星形相量图,槽距角相邻两个槽之间相距的空间电角度。
分相,相带每极下每相占有的区域。
60相带,每极每相槽数q,m为相数,三相单层分布绕组,绕组展开图,三相单层分布绕组,绕组展开图,相绕组的联结(并联支路数)。
最大并联支路数ap。
根据分相的结果对线圈边进行联结,形成线圈组。
每一对极下形成一个线圈组,共p个线圈组。
三相单层分布绕组,整距分布线圈组电动势的计算,三相单层分布绕组,在线圈集中在一起时的电动势基础上乘上基波分布因数kd1。
也可看成线圈仍集中在一起,但有效匝数减小为qNkkd1。
对于次谐波,,三相单层分布绕组,整距分布相绕组电动势的计算,每相每支路串联匝数,线圈组,相绕组,线圈,基波,三相单层分布绕组,谐波电动势,线圈组,相绕组,三相单层分布绕组的特点,线圈数(槽数Q的一半)最大并联支路数(极对数p)每相每支路串联匝数,三相单层分布绕组,优点有效利用铁心表面空间;可以削弱绕组的谐波电动势;每个槽内只有一个线圈边,嵌线方便;便于散热。
10kW以下的三相异步电动机采用。
缺点单层分布绕组不能任意短距,无法利用短距进一步削弱谐波电动势,改善电动势的波形。
5.4三相双层分布短距绕组及其电动势,为了进一步削弱谐波电动势,使电动势波形接近正弦。
采用双层分布短距绕组,利用短距来进一步改善电动势波形。
三相双层分布短距绕组,双层绕组是在每个槽中放置两个线圈边,线圈的一个边在一个槽的上层,另一边则在另外一个槽的下层。
各线圈的构成相同。
节距不受限制,可取为需要的值。
三相双层分布短距绕组,双层叠绕组,短距线圈的感应电动势,基波感应电动势,为基波节距因数。
三相双层分布短距绕组,如何来联结导体,形成三相双层分布短距绕组,以极对数为2、定子上均匀分布36槽为例进行说明。
三相双层分布短距绕组,电动势星形相量图,槽距角,p2,Q36,每极每相槽数,每个相量表示的是每个线圈的电动势相量。
线圈数等于槽数。
分相,将线圈划分给三相。
60相带法120相带法,三相双层分布短距绕组,节距的选择,短1/3节距,可以完全消除3次谐波;,需要削弱的主要是5、7次谐波电动势;,短1/5节距,可以完全消除5次谐波。
三相双层分布短距绕组,绕组展开图,每相在每极下有一个线圈组极相组。
极相组数2p。
最大并联支路数2p。
图41三相双层绕组的槽电动势星形图,相带,槽号,极对,A,B,C,X,Y,Z,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,第一对极下,(1槽18槽),第二对极下,(19槽36槽),表4-1各个相带的槽号分布,1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,1,2,3,10,11,12,19,20,21,28,29,30,图4-2三相双层叠绕组的A绕组的展开图,-1-2-3-,-10-11-12-,-19-20-21-,-28-29-30-,图:
A相绕组线圈的连接图(一条并联支路),123,192021,101112,282930,图4-3A相绕组线圈的连接图(两条并联支路),图4-5极相组的合成电动势,图4-6不同瞬间时单相绕组的基波脉振磁动势,三相双层分布短距绕组,基波感应电动势,极相组的感应电动势,短距线圈的感应电动势,相绕组的感应电动势,为每相串联匝数;,为基波绕组因数。
三相双层分布短距绕组,谐波感应电动势,相绕组的感应电动势,为每相串联匝数;,为次谐波绕组因数。
削弱谐波电动势的主要方法,采用短距绕组采用分布绕组三相绕组的联结,合理设计磁极形状或励磁绕组的分布,使气隙磁场接近正弦。
【例】一台频率为50Hz、14极的三相异步电动机,每极每相槽数为3,绕组的节距y1=7,每个绕组的匝数为1匝,并联支路数为1,在某一负载条件下,气隙基波每极磁通量1=0.15Wb,求此时每相绕组的基波电动势。
解:
定子槽子数极距槽距角基波分布系数基波短距系数,基波绕组系数每相绕组的基波电动势,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交流 电机 绕组 电动势