《交流电机绕组特性》课件

交流电机绕组特性探索交流电机绕组的基本特性、设计原则与应用技术课程概述基本特性绕组要求与特性分析设计参数关键参数计算与优化制造技术绕制工艺与检测方法发展趋势新材料与新技术应用交流电机绕组的基本要求波形要求产生正弦波电动势相位平衡多相绕组相位对称分布效率优化铜耗最小化机械强度承受电磁力与离心力电动势波形接近正弦正弦波优势影响因素减少附加损耗12气隙磁场分布优化方法设计手段43采用短距绕组合理选择绕组分布磁动势波形接近正弦磁场分布波形质量谐波影响气隙中产生旋转磁场影响电机振动与噪声产生附加损耗与转矩脉动谐波分量最小化基波分量提供有效电磁功率高次谐波增加附加损耗振动噪声影响运行平稳性三相绕组对称性同相特性一致1阻抗和感应电动势相等相位准确2电气角度相差120°空间分布3各相绕组空间均匀分布铜耗最小化与用铜量优化I²R25%铜耗计算槽满率与电流平方成正比影响散热性能15%端部长度占总长比例绝缘可靠性与机械强度绝缘等级机械强度按温度耐受能力分级承受电磁力和热应力•A级105℃•起动冲击力•E级120℃•短路电磁力•B级130℃•热胀冷缩•F级155℃•振动应力级℃•H180散热条件与制造便利性通风冷却热点控制制造工艺维护便利槽内排列影响通风效防止局部过热便于机械化生产考虑后期检修需求果交流绕组的分类按相数分类按槽内层数单相、三相等单层绕组、双层绕组按绕法分类按每极每相槽数叠绕组、波绕组整数槽、分数槽按相数分类单相和多相绕组按槽内层数分类单层绕组和双层绕组单层绕组1每槽只有一个线圈边双层绕组2每槽有两个线圈边多层绕组3每槽有三个以上线圈边按每极每相槽数分类整数槽和分数槽整数槽绕组q为整数线圈组分布均匀分数槽绕组q为分数可减少谐波常用q值

2、

3、4整数槽特殊q值5/

6、11/12分数槽按绕法分类叠绕组和波绕组叠绕组波绕组混合绕组线圈首尾顺序连接线圈首尾交替连接结合两种绕法优点三相双层绕组的特点槽内排列1每槽有上下两个线圈边相位关系2各相电气角度差120°端部结构3形成规则的端部形状节距灵活4可采用短距绕组减小谐波三相双层绕组的优点波形质量正弦波特性好铜利用率材料利用效率高适应性适用范围广制造性便于机械化生产节距选择与分布绕组线圈尺寸统一性端部形状与散热空气流通机械支撑绝缘保护端部间隙影响冷却效果需防止振动与变形防止相间短路交流绕组的基本参数极数2p电机磁极总数槽数Z定子或转子上的槽总数相数m绕组的相数，常见为3节距y线圈两边跨越的槽数极对数的概念与影响p24p=2p=4四极电机八极电机50Hz1500rpm频率四极同步转速工频电源n=f×60/p极距的定义与计算τ机械角度极距电气角度极距12电气度τ=πD/2p180应用意义槽数极距决定线圈尺寸τz=Z/2p43相带的概念与应用q相带定义每极每相的槽数1计算公式2q=Z/2pm整数槽3为整数q分数槽4为分数q槽距角与槽距电角的关系槽距机械角α=360°/Z槽距电角α=p·α对称性条件Z/m必须为整数相位差计算相邻相位差=m·α交流绕组的电动势特性磁链变化e=-dΨ/dt基波分量提供有效电磁功率谐波分量引起附加损耗匝数影响电动势与匝数成正比单个导体的感应电动势法拉第定律磁通变化1e=B·l·v e=-dΨ/dt2瞬时值分布切割磁力线4正弦分布3导体运动切割磁场整距线圈的电动势短距线圈的电动势短距系数常用节距比kp=sinyπ/2τ•5/6:kp=

0.966•4/5:kp=

0.951为实际节距•y•2/3:kp=

0.866为极距•τ为节距比•y/τ分布绕组的电动势分布系数kd=sinqα/2/q·sinα/2电势合成考虑相位差谐波抑制分布绕组可抑制谐波绕组系数的概念与计算绕组系数kw=kp×kd×ks节距系数kp=sinyπ/2τ分布系数kd=sinqα/2/q·sinα/2斜槽系数ks=sinβs/2/βs/2节距系数的影响kp分布系数的作用kd定义1表示分布绕组相比集中绕组的电势比计算方法2相量图法求合成电势价值3高次谐波分布系数小于基波斜槽系数的效果ks谐波抑制显著抑制齿槽谐波噪声减小减少电磁噪声基波影响略微降低基波电势制造难度增加制造复杂性交流绕组的磁动势特性安培环路定理1F=N·I空间分布2沿气隙周向分布时间变化3随电流变化合成磁场4多相绕组合成旋转磁场单相绕组的磁动势分布三相绕组的合成磁动势各相贡献相位差1三相电流产生三个脉动磁动势空间相差120°电角度2旋转速度幅值恒定4n1=60f/p3合成磁动势幅值恒定磁动势波形的谐波分析减小谐波磁动势的方法优化绕组方案首选解决方案采用短距绕组抑制特定次谐波使用分数槽绕组减少齿槽谐波应用斜槽技术显著抑制齿槽谐波交流电机绕组的连接方式型连接型连接YΔ三相绕组一端共连三相绕组首尾相连线电压高于相电压线电流高于相电流••适合高压电机适合低压大电流•••UL=√3·UP•UL=UP•IL=IP•IL=√3·IP型连接的特点与应用Y电压关系UL=√3·UP电流关系IL=IP功率计算P=√3·UL·IL·cosφ典型应用高压电机首选型连接的特点与应用Δ电压关系UL=UP电流关系IL=√3·IP功率计算P=√3·UL·IL·cosφ典型应用低压大电流电机转换的原理与实践Y-Δ接启动接运行YΔ电压降为额定的58%全压额定工况123转换过程过渡到连接Δ交流电机绕组的绕制技术预成型线圈的制作线圈设计确定尺寸与结构模具准备制作成型模具绕制成型按模具绕制线圈绝缘处理涂覆绝缘材料绕组的嵌入与固定槽口准备清理并放入槽衬线圈嵌入将线圈边放入槽中绝缘隔离放置相间和层间绝缘楔固定用槽楔固定线圈绝缘材料的选择与应用槽绝缘聚酯薄膜耐热等级F线圈绝缘聚酰亚胺漆包线耐热等级H浸渍材料环氧树脂提高热导率端部处理玻璃纤维带增强机械强度端部连接与引出端处理焊接连接压接技术端部处理传统连接方式现代快速连接绝缘和固定交流电机绕组的检测与测试电阻测量绝缘测试极性检查检查导体连续性确保绝缘完整性验证绕组接线正确波形测试分析感应电动势绕组电阻的测量方法直流电桥法直读式电阻表准确度高操作简便适用于精密测量现场快速检测••消除接触电阻影响数字显示结果••温度补偿功能便携式设备••绕组绝缘性能的测试500V摇表电压低压电机常用1000V高压表电压中压电机使用10MΩ最低绝缘电阻常温合格标准

2.0吸收比优良绝缘指标相序检查与极性测试相序测定1确认三相绕组正确连接顺序极性检查2验证线圈首尾端标识正确旋转方向3确认电机旋转方向符合要求相位测量4检查相位角度关系正确交流电机绕组的故障诊断短路检测绝缘击穿匝间短路特征分析相地短路诊断过热分析断线检查热成像定位故障导体断路测试常见绕组故障类型匝间短路绝缘老化导致绝缘击穿潮湿或过电压造成导体断路3过载或机械损伤引起过热损坏通风不良或过载故障检测的方法与设备绕组离线检测绝缘电阻测试频谱分析电流谐波解析局部放电测试高压绕组绝缘老化检测在线监测实时状态监测系统绕组维修与更换技术故障确认1精确定位故障类型与位置绕组拆除2完全清除原有绕组槽清理3彻底清洁定子槽重新绕制4按原规格重绕或改进绝缘处理5浸漆固化处理交流电机绕组的发展趋势高效率耐高温低损耗绕组设计新型绝缘材料自动化智能化4智能制造工艺集成传感功能高效率绕组设计材料创新高导电率材料优化结构减少端部损耗精确计算仿真优化设计自动化制造高精度绕制工艺新型绝缘材料的应用纳米复合材料改性云母带液冷绝缘提高热导率耐高温高压直接冷却技术总结与展望基础重要性绕组为电机核心部件优化方向高效、可靠、智能化技术融合材料与制造工艺协同创新应用应对新能源与智能制造需求。