新聞主題	發電機單層和雙層繞組的參數有何區別

 

一、繞組的基本參數

１、機械角度與電氣角度

發電機繞組分布鐵心槽內時必須按一定規律嵌放與聯接，才能輸出對稱的正弦交流電或產生旋轉磁場。除與其它一些參數有關外，反映各線圈和繞組間相對位置的規律時，我們還要用到電氣用度這個概念。從機械學中知道可以把圓等分成360°，這個360°就是平常所說的機械角度。而在電工學中計量電磁關系的角度單位則叫做電氣角度，它是將正弦交流電的每一周在橫坐標上等分為360°,也就是導體空間經過一對磁極時在電磁上相應變化了360°電氣角度。因此，電氣角度與機械角度在發電機中的關系為：電氣角度α＝極對數xＰx360°。

２、極距

繞組的極距是指每磁極所占鐵心圓周表面的距離。一般常指發電機鐵心相鄰兩磁極中心所跨占的槽距，定子鐵心以內圓氣隙表面的槽距計算；轉子則以鐵心外圓氣隙表面的槽距來計算。通常極距有兩種表示方法，一種是以長度表示；另一種則以槽數表示，習慣上以槽數表示的較多。

３、節距

發電機繞組每個線圈兩元件邊之間所跨占到的鐵心槽數叫做節距，也稱跨距。當線圈元件節距等于極距對稱為全距繞組；線圈元件節距小于極距時則稱短距繞組；而當線圈元件節距大于極距時則稱長距繞組。由于短距繞組具有端部較短電磁線用料省和功率因數較高等許多優點，因而在應用較多的雙層疊繞組中無一例外的都采用短距繞組。

4、繞組系數

繞組系數是指交流分布繞組的短距系數和分布系數的乘積。

5、槽距角

發電機鐵心兩相鄰槽之間的電氣角度稱為槽距角，通常用a表示。

6、相帶

相帶就是指每相繞組在每一個磁極所占的區域，通常用電氣角度或槽數表示。如果將三相發電機處在每一對磁極下的繞組分成六個區域則每極下三個。由于槽距角α=360°P/Z如該發電機為4極24槽故每相每區域的寬度為qα=Z/6P*360P/Z=60°，按這樣分布繞嵌的繞組就稱為60°相帶繞組。因60°連續相帶繞組所具有明顯優勢，故在三相發電機中絕大多數都采用這種繞組。

7、每極每相槽數

每極每相槽數是指每相繞組在每一個磁極所分占的槽數，每極每相繞組內應繞的線圈數就依據它確定。即

 q=Z/2Pm    

  Z：鐵心槽數；    2P：發電機極數；    m發電機相數。

8、每槽導體數

發電機繞組的每槽導體數應為整數，雙層繞組的每槽導體數還應為偶數整數。繞線轉子繞組的每槽導體數由其開路電壓確定，中型發電機繞線轉子的每槽導體數須等于2。定子繞組的每槽導體數可由下式計算：  

                 N_S1=N_Φ1m1a1/Z1       

 N_S1 ：定子繞組每槽導體數；    N_Φ1：按氣隙磁密計算的每槽導體數；  m1：定子繞組相數；           a1：定子繞組并聯支路數；       Z1：定子槽數。  

9、每相串聯導體數

每相串聯導體數是指發電機內每相繞組串聯的總線匝數。不過該串聯總線匝數與每相繞組內的并聯支路數有關，如發電機的并聯支路數為1路接法，那么該發電機各極下線圈所有串聯線匝數均應相加而成為相繞組的總線匝數。如發電機的每相繞組內有多條并聯支路數，即發電機為2路接法、3路接法等，此時每相串聯導體數則只能以其中一路繞組所串聯的線匝數為準。因為相繞組內各支路中的串聯線匝數是相同的，并聯起來接成相繞組后其串聯線匝是不可能增加。

10、總線圈數

 

發電機內的繞組是由各種大小不一形狀各異的線圈組成的。由于每線圈都有兩個元件邊嵌入鐵心槽內，也就是說每個線圈要嵌入兩個槽。在單層繞組中因每槽內只嵌一個線圈元件邊，所以總線圈數就只等于總槽數的一半；雙層繞組中因每槽內上下層要嵌入兩個線圈元件邊，因此它的總線圈數就等于的鐵心槽數。

二、單層繞組

所謂三相單層繞組，就是在一個槽中只嵌放一個線圈邊的繞組，整個繞組的線圈數等于定子總槽數的一半。由于發電機組成線圈和線圈組的方法不同，所連成的單層繞組通常有同心式、鏈式和交叉式三種形式。

1、同心式繞組

同心式繞組是由幾何尺寸節距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構成。組成的線圈組的電勢大小相等。至于如何將個線圈組連接成一相繞組，根據需要可以將各線圈組串聯，也可以并聯。串聯時應遵循電勢相加的原則，頭尾相接。并聯時應遵循電勢的大小相等且極性一致，相接的端線為同名端。v相和w相的連接與U相完全相同，只是始端的位置應互相錯開120°電角度。

2、鏈式繞組

鏈式繞組是由形狀、幾何尺寸和節距相同線圈連接而成。

3、交叉式繞組

交叉式繞組是由形狀相同的線圈連接而成，但同一相線圈端部有交叉的繞組。

由以上分析可以看出，不論是同心式、鏈式和交叉式發電機繞組，雖然線圈的節距在不同形式的繞組中是不一樣的，但就電勢的角度看，線圈都是屬于由兩個相差180°電角度的相帶中的導體所組成。所以，單層繞組實質上是短距分布繞組。

 

4極24槽單疊繞組發電機展開圖

4極24槽單疊繞組發電機嵌線圖

 

 

三、雙層繞組

發電機每槽內分上、下兩層分別放一個線圈邊的繞組稱雙層繞組。線圈的一個邊嵌在某一槽的上層，另一個邊則嵌在相隔衛槽的下層，整個多組的線圈數正好等于槽數。

雙層繞組的主要優點如下。

① 可以選擇最有利的節距，并同時采用分布繞組的辦法來改善電勢和磁勢波形。

② 所有線圈具有同樣尺寸，便于生產制造的機械化。

③ 可以組成較多的并聯支路。

④ 端部形狀排列整齊，有利于散熱和增強機械強度。

24槽4級雙層繞組發電機示意圖

36槽8級雙層繞組發電機示意圖.

 

四、單層與雙層繞組的區別

交流發電機雙層繞組和單層繞組的區別是元件放置不同、功能不同、特點不同。

1、元件放置不同：發電機單層繞組一個槽中只放一個元件邊，雙層繞組一個槽中放兩個元件邊。

2、功能不同：發電機單層繞組無法完成的雙層繞組可以做到，如分數槽，變極等。

 

3、特點不同：發電機單層繞組線圈少工藝比較簡單；沒有層間絕緣故槽的利用率高；單層結構不會發生相間擊穿故障等。缺點則是：繞組產生的電磁波形不夠理想，發電機的鐵損和噪音都較大且起動性能也稍差，故單層繞組一般只用于小容量異步發電機中。

 

 

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