第三篇交流旋转电机的共同问题解释.pdf

西安交通大学电气工程学院 陈国联 电机学 电气工程学院 主讲：陈国联1 电机学 电气工程学院 第三篇交流旋转电机的 共同问题 主讲：陈国联2 电机学 电气工程学院 10.1 同步发电机的工作原理 1. 交流电机共同问题概述 交流旋转电机(AC Machines) : 异步(感应)电机(Asynchronous (induction) machine) 同步电机(Synchronous machine) 共同之处：定子铁心和绕组 不同之处：转子结构和绕组 交流旋转电机的共同问题包括： 三相交流绕组的组成 三相交流绕组产生的感应电势 三相交流绕组产生的磁势 第10章交流旋转电机的绕组 主讲：陈国联3 电机学 电气工程学院 A X B Y C Z 定子 (1) 三相电势的产生 n 2. 同步发电机的工作原理 e e A XeA B(x) O xXA e(t) t 导体电势随时间变化波形与磁场空间分布波形相同。 三相对称绕组产生的三相电势是对称的。 S N If 转子 主讲：陈国联4 电机学 电气工程学院 O π 2π ωt e(2) 对称三相电势的波形 A 2 sin Ve E tω= B 2 sin( 120 )Ve E tω= ? ° C 2 sin( 120 )Ve E tω= + ° 相序： A→B→ C (3) 对称三相电势的相量 o A 0 VE E= ∠
o B 120 VE E= ∠ ?
o C 120 VE E= ∠ +
AE
B E
C E
120o 120o 120o A C E E+

A B C 0E E E+ + =


A B C 0e e e+ + = eA eB eC 主讲：陈国联5 电机学 电气工程学院 10.2 交流绕组概述 直流电机绕组是闭合的，而交流电机的绕组是开 启式绕组，绕组首端用A、B、C(U1、V1、W1)，末端 用X、Y、Z (U2、V2、W2)表示，联结方式有Y或?。 1. 交流绕组相关的概念和术语 (1) 绕组元件 绕组元件即线圈。 多匝线圈 多匝线圈简图 首端 末端 有 效 边 端部 单匝线圈 有 效 边 主讲：陈国联6 电机学 电气工程学院 主讲：陈国联7 电机学 电气工程学院 N N SS τ (2) 极距τ 相邻两个磁极之间的距离。 π 2 D p τ = 1 2 Z p τ = (3) 电角度 一对N、S极构成一个磁场周 期，对应360o电角度。 360° 电角度 = 极对数p×机械角度 (4) 线圈节距y y 整距线圈：y =τ；短距线圈：y τ；长距线圈：y τ。 主讲：陈国联8 电机学 电气工程学院 (5) 相带 一个极距内每相所占的区域 60o相带：三相电机，一个极距为180o电角度，每 相占60o电角度。 (6) 每极每相槽数q 每个极域内每相分配的电枢槽数。 N N SS τ A B C 1 2 Z q pm = 整数槽绕组q为整数，分数 槽绕组q不是整数 (7) 槽距角α α 两个槽之间的夹角。 1 360p Z α × ° = 主讲：陈国联9 电机学 电气工程学院 (8) 单层绕组和双层绕组 2. 交流绕组构成原则 每个极域内的槽数(线圈数)要相等，各相绕组在每 个极域内所占的槽数应相等。 (1) 均匀原则： (2) 对称原则： 各相绕组的匝数、线径和绕组形式均相同，在电 机的圆周空间互相错开120o电角度， (3) 相加原则： 线圈两个边的感应电势以及串联线圈之间的电势都 应该相加。 主讲：陈国联10 电机学 电气工程学院 3. 槽电势星形图 例如：三相、4极、24槽电机的槽导体电势星形图。 槽导体电势的相量图 N N S S τ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121314 15 18 17 16 19 20 21 22 23 24 1 360 2 360 30 24 p Z α × ° × ° = = = ° 1 24 2 2 2 2 3 Z q pm = = = × × 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 主讲：陈国联11 电机学 电气工程学院 10.3 三相单层绕组 单层绕组按照元件边连接的方式不同可以分为同心 式绕组、等元件式整距绕组和交叉链式绕组。 1. 同心式绕组 以一台定子槽数Z1=24，极数2p=4，并联支路数a=1 的三相交流电机为例画出其单层绕组展开图。 (1) 分极分相 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1) 画出绕组展开图——24槽，每槽一个导体 主讲：陈国联12 电机学 电气工程学院 将电势星形图一份为二，