旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流繞組的電勢(shì).ppt

1、第11章旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流繞組的電勢(shì),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是交流電機(jī)工作的基礎(chǔ)。 在交流同步電機(jī)理論中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)： (1)電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；(2)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 通過原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)。 三相對(duì)稱電流通入三相對(duì)稱繞組時(shí)在電機(jī)內(nèi)部會(huì) 自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)圓形的電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，并切割這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)，便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),11、交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),11.1一個(gè)線圈的感應(yīng)電勢(shì),交流繞組的感應(yīng)電勢(shì),研究電勢(shì)的次序：導(dǎo)體-線圈-線圈組-每相繞組的電勢(shì),一、導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì),1.感應(yīng)電勢(shì)的波形 ex(t)= Bxlv 感應(yīng)電勢(shì)隨時(shí)間變化的波形和磁感應(yīng)強(qiáng)度在空間的分布波形相一致。 只考慮磁場(chǎng)

2、基波時(shí),感應(yīng)電勢(shì)為正弦波。 2.感應(yīng)電勢(shì)的頻率 轉(zhuǎn)速為n（r/min)的同步電機(jī)，導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)的頻率 f = ( pn / 60) Hz,電機(jī)氣隙磁密波及其分解,3.感應(yīng)電勢(shì)的大小： Em= Bmlv v =Dn1/60=2（D/2p）*(pn / 60) = 2 fBm=Bpj/ 2=l/( l2）Em=l 2f 1/( l2）=f1導(dǎo)體電勢(shì)的有效值為 Ed = 2.22 f 1 小結(jié)：繞組中均勻分布著許多導(dǎo)體，這些導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)有效值、頻率、波形均相同；但是它們的相位不相同,單根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析,基波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì),基波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)有效值,單根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析,3次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的

3、電勢(shì)有效值,3次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì),次諧波磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)有效值,思考： 紅色導(dǎo)體感應(yīng)的電動(dòng) 勢(shì)和黃色導(dǎo)體感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)有何區(qū)別,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù),一、一根導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì),二、整距繞組的電動(dòng)勢(shì),每個(gè)整距繞組由Nc個(gè)相同和線匝組成，每個(gè)整距線圈的電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)頻率,電動(dòng)勢(shì)大小,電動(dòng)勢(shì)波形,二、線圈中的感應(yīng)電勢(shì),1.整距線圈中的感應(yīng)電勢(shì) 線圈的兩個(gè)有效邊處于磁場(chǎng)中相反的位置，其感應(yīng)電勢(shì)相位差為180電角度。 Ey=En1-En2=2En1 考慮匝數(shù)后: Ey= 4.44 Nyf1,其 次諧波電勢(shì),整矩線圈,2.短距線圈中的感應(yīng)電勢(shì) 線圈兩有效邊在磁場(chǎng)中相距為y,其感應(yīng)電勢(shì)相位差是180-電角度

4、。 =(-y) (電角度) Ey=2En1cos(/2) = 4.44Nyf1ky 短距系數(shù): ky=(短距線圈電勢(shì))/(整距線圈電勢(shì))=cos(/2,小結(jié)：短距系數(shù)ky小于等于1，故短距線圈感應(yīng)電勢(shì)有所損失；但短距可以削弱高次諧波,短矩線圈,短距線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算,基波電動(dòng)勢(shì),短距線圈諧波電動(dòng)勢(shì)有效值,短距線圈基波電動(dòng)勢(shì)有效值,次諧波短距系數(shù),短距系數(shù)的物理意義： 采用短距線圈要比相同匝數(shù)的整矩線圈感應(yīng)電勢(shì)要小，其減小的倍數(shù)即為短距系數(shù),三、短距線圈的電動(dòng)勢(shì),每個(gè)短距線圈的電動(dòng)勢(shì),稱為短距系數(shù)：線圈短距時(shí)電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)打的一個(gè)折扣,線圈組：由依次相鄰一個(gè)槽的 個(gè)結(jié)構(gòu)相同的線圈串聯(lián)構(gòu)成的一組

5、線圈組，稱為線圈組,每極每相槽數(shù) ：每個(gè)主磁極下一相所占的槽數(shù),分布繞組實(shí)例,分布繞組基波與諧波電勢(shì)分析,11.2 線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),一組線圈由q個(gè)線圈組成,若q個(gè)線圈為集中繞組時(shí),各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相等、相位相同，線圈組電動(dòng)勢(shì)為,若q個(gè)線圈為分布繞組,放在q個(gè)槽內(nèi),各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相同,相位相差電角度,電動(dòng)勢(shì)為,稱為基波分布系數(shù):線圈組電動(dòng)勢(shì)等于集中線圈組電動(dòng)勢(shì)打的一個(gè)折扣,稱為基波繞組系數(shù),分布系數(shù)的物理意義： 采用分布放置的繞組要比相同匝數(shù)下集中放置的繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)要小，其減小的倍數(shù)即為分布系數(shù),次諧波分布系數(shù),基波分布系數(shù),線圈組的諧波電動(dòng)勢(shì),屬于同一相的q個(gè)線圈，構(gòu)成一個(gè)線圈組。

6、 每個(gè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)圈邊的感應(yīng)電勢(shì)相量相加而成。 整個(gè)線圈組的感應(yīng)電勢(shì)由所有屬于該組的導(dǎo)體電勢(shì)相量相加。 在該例中，該組的感應(yīng)電勢(shì)為3個(gè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)相量相加。 Eq=Ey1+Ey2+Ey3 分布系數(shù)：kq = Eq/(qEy)= sin(q/2)/(q sin/2) 線圈組的電勢(shì)：Eq= 4.44 fq Ny1kqky 注：分布系數(shù)小于1，而且 kq在 0.931.0之間,4.每相繞組的電勢(shì),單層繞組的相電勢(shì),單層繞組每對(duì)極每相q個(gè)線圈，組成一個(gè)線圈組，共p個(gè)線圈組。 若p個(gè)線圈組全部并聯(lián)時(shí)：相電勢(shì)=線圈組的電勢(shì) 若p個(gè)線圈組全部串聯(lián)時(shí)： 相電勢(shì)=p * 線圈組電勢(shì) 實(shí)際線圈組可并可串

7、，單層繞組每相每個(gè)支路的總(串聯(lián))匝數(shù)：N1= p q Ny /a 則此時(shí)每相電勢(shì)：Ep = 4.44 f N11kq,一相繞組的電動(dòng)勢(shì)“等于”一條支路中線圈組的數(shù)目乘以每個(gè)線圈組的電動(dòng)勢(shì)。 對(duì)于單層繞組：一相有p個(gè)線圈組，它們可以串、并、混三種連接方法。 1) 全并聯(lián)：有p條并聯(lián)支路，a=p，每條支路只有一個(gè)線圈； 2) 全串聯(lián)：a=1，每條支路有p個(gè)線圈串聯(lián)； 3) 混聯(lián)：每條支路有 個(gè)線圈串聯(lián),雙層繞組的電勢(shì),雙層繞組的電勢(shì) 雙層繞組每極每相有q個(gè)線圈，構(gòu)成一個(gè)線圈組，共有2p個(gè)線圈組 這2p個(gè)線圈組可并可串，則雙層繞組每相每個(gè)支路的總（串聯(lián)）匝數(shù)： N1= 2p q Ny /a 雙層繞

8、組要考慮到短距系數(shù)，則 每相電勢(shì)：Ep=4.44fN11Kw1 其中，繞組系數(shù)：Kw1= ky kq,對(duì)于雙層繞組：一相有2p個(gè)線圈組，它們也可以串、并、混三種連接方法。 1) 全并聯(lián)：有2p條并聯(lián)支路，a=2p，每條支路只有一 個(gè)線圈； 2) 全串聯(lián)：a=1，每條支路有2p個(gè)線圈串聯(lián)； 3) 混聯(lián)：每條支路有 個(gè)線圈串聯(lián),一相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),一繞組有2a條支路，一條支路由若干個(gè)線圈組路串聯(lián)組成。一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為一條支路的基波電動(dòng)勢(shì),一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì),對(duì)單層繞組,對(duì)雙層繞組,每相串聯(lián)匝數(shù)； 電機(jī)極對(duì)數(shù)； 每極每相槽數(shù)； 每相繞組并聯(lián)支路數(shù),一相繞組基波、諧波電勢(shì)有效值,基波繞組

9、系數(shù)； 諧波繞組系數(shù),二、短距繞組、分布繞組對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響,對(duì)V次諧波,轉(zhuǎn)子三次諧波磁場(chǎng)模型,基波、諧波電動(dòng)勢(shì)有效值總結(jié),11.3高次諧波電勢(shì)及消弱方法,以三相凸極同步電機(jī)為例 磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子電流激勵(lì)產(chǎn)生的 氣隙磁通密度實(shí)際是一個(gè)平頂波，可分解出基波和各奇次諧波(由于對(duì)稱性) 基波磁場(chǎng)和各次諧波磁場(chǎng)均隨轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn) 在定子繞組中不僅感應(yīng)基波電勢(shì)，還感應(yīng)有各次諧波電勢(shì),轉(zhuǎn)子磁通密度分布波,諧波電勢(shì),諧波電勢(shì)的影響,高次諧波電勢(shì)對(duì)電勢(shì)大小影響較小 主要影響電勢(shì)的波形 1.在基波電勢(shì)上疊加有高次諧波電勢(shì)使波形變壞，引起發(fā)電機(jī)損耗增加，溫升增高、效率降低。 2.在輸電線路上，諧波電勢(shì)產(chǎn)生高頻干擾，使輸電線路時(shí)近的通信設(shè)備不能正常工作。 3.輸電線路自身有電感和電容，在某一高頻條件下，將產(chǎn)生自激振蕩而產(chǎn)生過電壓。 4.在異步電機(jī)中產(chǎn)生有害的附加轉(zhuǎn)矩和損耗,改善電動(dòng)勢(shì)波形的方法,采用短距繞組來削弱高次諧波,采用分布繞組來削弱高次諧波,改善主磁極磁場(chǎng)的分布,改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧波電動(dòng)勢(shì),采用接線消除線電動(dòng)勢(shì)中的三及其倍數(shù)的奇次諧波,小結(jié)： 正弦分布的以轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的