习题2 交流绕组

交流绕组的基本概念•绕组：按一定规律排列和连接的线圈的总称①要求磁势和电势的波形为正弦波形；②要求磁势和电势三相对称，三相电压对称；③电力系统都有统一的标准频率，我国规定工业标准频率为50Hz。在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。交流绕组的构成原则•均匀原则：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•每极槽数用极距τ表示•每极每相槽数•对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。•如槽距角为α，则相邻两相错开的槽数为120/α。•电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。•如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。元件(线圈)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m＝3，其相带为60°，按60°相带排列的绕组称为60°相带绕组。m18060°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pmZq2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pp*360°=Z圆周的电角度术语5：极距τ•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pD2pZ2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。分析工具：槽导体电势星形图把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电势分别用矢量表示，构成一辐射星形图相距360度电角度，导体电势时间上同相位三相单层绕组•单层——每槽中只放置一层元件边，元件数等于槽数的一半，无需层间绝缘，结构和嵌线较简单•单层绕组只适用于10kW以下的小型异步电动机，其极对数通常是p＝l,2,3,4•单层绕组通常有链式、交叉式和同心式等三种不同排列方式单层绕组：构造方法和步骤•分极分相:将总槽数按给定的极数均匀分开（N,S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。将每个极的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。•连线圈和线圈组：将一对极域内属于同一相的某两个圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则连相绕组：将属于同一相的p个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，电势相加原则。连三相绕组：将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组△接法或者Y接法。相带极对ac’ba’cb’第一对极1,23,45,67,89,1011,12第二对极13,1415,1617,1819,2021,2223,24例如：相数m＝3，极数2p＝4，槽数Z＝24•每极每相槽数q＝＝2•槽距角＝=30°•极距=Z/2p=24/4=6pmZ2Zp360*说明：•属于a相8个槽，即l、2、7、8、13、14、19、20•根据槽导体电势星形图，按电势相加原则构成元件，每个元件都是整距，y=τ=6槽，即每元件的跨距为6个槽，同为单层，每相每对极可以连接成一个元件组。•2对极，每相2个元件组，1—7—2—8，13一19一14—20。•元件组之间可串联或并联形成不同并联支路数•单层绕组每相有p个元件组，如串联方式连接，则并联支路a＝1，相电势E=pEq，相电流I＝Ic。每相功率P＝EI＝pEqIc。*连成三相绕组有一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p＝2，采用双层叠绕绕组，节距y1＝14，每个线圈匝数Nc＝1，并联支路数a＝1，频率为50Hz。每极磁通量Φ1＝2.63Wb。试求：(1)导体电势Ec1；(2)匝电势Et1；(3)线圈电势Ey1；(4)线圈组电势Eq1；(5)相电势Ef1。(1)一根导体就是0.5匝，N＝0.5，kN1＝1，导体电动势Ec1＝4.44NkN1fΦ1＝4.44×0.5×1×50×2.63V=292V(2)相绕组串联匝数N＝1极距t＝Z/2p＝36/2=18槽短距系数ky1=sin(y1×90o/τ)=0.94匝电动势Ey1＝4.44NkN1fΦ1＝4.44×1×0.94×50×2.63V=548.8V(3)由于线圈匝数Nc＝1，相绕组串联匝数N=Nc=1，kN1=0.94线圈电动势Ey1＝4.44NkN1fΦ1＝4.44×1×0.94×50×2.63V=548.8V(4)每极每相槽数q=Z/2pm=36/(2×1×3)＝6槽距电角分布系数绕组系数相绕组串连匝数N=qNc＝6×1＝6线圈组电动势Eq1＝4.44NkN1fΦ1＝4.44×6×0.899×50×2.63V=3149V(5)相绕组串联匝数相电势Ef1＝4.44NkN1fΦ1＝4.44×12×0.899×50×2.63V=6300V