第4章__交流電機(jī)繞組的基本理論

1、2021-6-231 第四章第四章 交流電機(jī)繞組的基本理論交流電機(jī)繞組的基本理論 4.14.1 交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求 4.2 4.2 三相單層繞組三相單層繞組 4.3 4.3 三相雙層繞組三相雙層繞組 4.4 4.4 繞組電動(dòng)勢(shì)繞組電動(dòng)勢(shì) 4.5 4.5 高次諧波及削弱方法高次諧波及削弱方法 4.6 4.6 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 4.7 4.7 三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì) 4.8 4.8 其它其它 2021-6-232 一一. . 交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求 1）繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）接近正弦波； 2）三相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)

2、）必須對(duì)稱； 3）在導(dǎo)體數(shù)一定時(shí)能獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì) （磁動(dòng)勢(shì)）； 4.1 4.1 交流繞組的基本要求交流繞組的基本要求 2021-6-233 4）保證留下基波電動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）而削弱諧波電 動(dòng)勢(shì)（磁動(dòng)勢(shì)）； 5）用料少、絕緣可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、散熱效果 好、制造方便等。 二二. . 設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 1、正弦分布的磁場(chǎng)在導(dǎo)體中感應(yīng)正弦電動(dòng)勢(shì) 如圖為正弦分布的主 極磁場(chǎng)，即 b=Bmcos ； 導(dǎo)體中 的感應(yīng)電勢(shì) e =Bmlvcos 2021-6-234 2. 用槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分相以保證三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)用槽電動(dòng)勢(shì)星形圖分相以保證三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì) 稱稱 槽距角相鄰兩槽之間的機(jī)械角度。 = 360

3、0/Z 槽距電角 1相鄰兩槽之間的相距電角度。 1 = p*3600/Z=p* 例如一臺(tái)36槽4極的電機(jī)，其槽電動(dòng)勢(shì)星形圖如書 中所示 2021-6-235 3. 采用采用600相帶可獲得較大的基波電勢(shì)相帶可獲得較大的基波電勢(shì) 如右側(cè)圖比較 2021-6-236 4.2 4.2 三相單層繞組三相單層繞組 n 單層繞組每槽只放一個(gè)線圈邊，故線圈 數(shù)等于槽數(shù)的一半。其繪制方法和步驟見書 中描述。 n 2021-6-237 交流繞組交流繞組 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 o有關(guān)交流繞組的幾個(gè)概念 o交流繞組排列及連線的原則 o單層繞組 o雙層繞組 一、認(rèn)識(shí)交流繞組（與繞組有關(guān)的幾個(gè)概念） 線圈（繞組元件）：線圈

4、（繞組元件）：是構(gòu)成繞組的基本單元基本單元。繞組就是 線圈按一定規(guī)律的排列和聯(lián)結(jié)。線圈可以區(qū)分為多匝線圈多匝線圈 和單匝線圈單匝線圈。與線圈相關(guān)的概念包括：有效邊有效邊；端部端部；線線 圈節(jié)距圈節(jié)距等（看圖） 2021-6-238 2021-6-239 2021-6-2310 極距極距：沿定子鐵心內(nèi)圓每個(gè)磁極所占的范圍 o用長(zhǎng)度表示： （看圖） 2021-6-2311 o用槽數(shù)表示： o（36槽4極電機(jī)的極距為多少槽？） 電角度：電角度： 轉(zhuǎn)子鐵心的橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度為360度。 從電磁角度看，一對(duì)N,S極構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，即1對(duì)極 為360電角度 電機(jī)的機(jī)對(duì)數(shù)為p時(shí)，氣隙圓周的角度數(shù)

5、為p*360電角度 。（看圖） o 2021-6-2312 節(jié)距節(jié)距 一個(gè)線圈兩個(gè)有效邊之間所跨過的槽數(shù)稱為線圈的節(jié) 距。用y表示。（看圖） 2021-6-2313 y時(shí)，線圈稱為長(zhǎng)距線圈長(zhǎng)距線圈。 2021-6-2315 單層繞組和雙層繞組單層繞組和雙層繞組 單層繞組一個(gè)槽中只放一個(gè)元件邊（看圖） 雙層繞組一個(gè)槽中放兩個(gè)元件邊。（看圖） 2021-6-2316 槽距角，相數(shù)，每極每相槽數(shù)槽距角，相數(shù)，每極每相槽數(shù) 一個(gè)槽所占的電角度數(shù)稱為槽距角，用表示； （看圖） 2021-6-2317 相數(shù)用m表示， 每個(gè)極域內(nèi)每相所占的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù) ，用q表示。 2021-6-2318 均勻原則

6、均勻原則：每個(gè)極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組 在每個(gè)極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等 o每極槽數(shù)用極距表示 o每極每相槽數(shù)（舉例） 對(duì)稱原則對(duì)稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互 相錯(cuò)開120電角度。 o如槽距角為，則相鄰兩相錯(cuò)開的槽數(shù)為120/。（舉例） 電勢(shì)相加原則電勢(shì)相加原則：線圈兩個(gè)圈邊的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)該相加；線圈與線 圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 o如線圈的一個(gè)邊在N極下，另一個(gè)應(yīng)在S極下。（舉例） o o示 o 交流繞組的構(gòu)成原則交流繞組的構(gòu)成原則 2021-6-2319 三相單層繞組三相單層繞組 構(gòu)造方法和步驟構(gòu)造方法和步驟 分極分相分極分相: （看圖1000-1）

7、o 將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分 布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向。； o 將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相在空間 錯(cuò)開120電角度。 2021-6-2320 連線圈和線圈組連線圈和線圈組： 2021-6-2321 o 將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊 連成一個(gè)線圈（共有q個(gè)線圈，為什么？） o 將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連 成一個(gè)線圈組（共有多少個(gè)線圈組？） o 以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則 2021-6-2322 連相繞組連相繞組： 2021-6-2323 o 將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組， 并標(biāo)記首尾端。 o 串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。 按照同樣的方法構(gòu)造其

8、他兩相。 2021-6-2324 連三相繞組連三相繞組 o 將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相 繞組 2021-6-2325 接法或者Y接法。 2021-6-2326 單層繞組單層繞組 分類分類 等元件式整 距疊繞組 2021-6-2327 同心式繞組同心式繞組 2021-6-2328 鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 2021-6-2329 交叉鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組 單層繞組主要用于小型異步電動(dòng)機(jī)。 2021-6-2330 n4.3 三相雙層繞組 n 其繪制方法和步驟見書中描述。 2021-6-2331 三相雙層繞組三相雙層繞組 構(gòu)造方法和步驟（舉例：構(gòu)造方法和步驟（舉例：Z1=24,2p=4,Z1=24

9、,2p=4,整距整距,m=3),m=3) 分極分相分極分相:（看圖1001-1） o 將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標(biāo) 記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向； o 將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相在空間錯(cuò)開120 電角度。 2021-6-2332 連線圈和線圈組：連線圈和線圈組： 2021-6-2333 o 根據(jù)給定的線圈節(jié)距連線圈（上層邊與下層邊合一 個(gè)線圈） o 以上層邊所在槽號(hào)標(biāo)記線圈編號(hào)。 o 將同一極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線 圈（共有q個(gè)線圈，為什么？） o 將同一極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組 （共有多少個(gè)線圈組？） o 以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則 連

10、相繞組： （看圖1001-3） o 將屬于同一相的2p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記 首尾端。 o 串聯(lián)與并聯(lián)，電勢(shì)相加原則。 2021-6-2334 按照同樣的方法構(gòu)造其他兩相。 連三相繞組 o 將三個(gè)構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組 o 接法或者Y接法 10kW以上的電機(jī)主要采用雙層繞組 2021-6-2335 4.4 4.4 在正弦分布磁場(chǎng)下的繞組電動(dòng)勢(shì)在正弦分布磁場(chǎng)下的繞組電動(dòng)勢(shì) 思路：思路： 求El E支路電勢(shì)線圈組電勢(shì)每個(gè)線圈電勢(shì) 匝電勢(shì)導(dǎo)體電勢(shì) 交流繞組的構(gòu)成：導(dǎo)體-線圈-線圈組-一相繞組-三相 繞組 o交流繞組示意圖 2021-6-2336 1. . 導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)導(dǎo)體中的感

11、應(yīng)電勢(shì) 感應(yīng)電勢(shì)的頻率 o磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過一對(duì)極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)變化一個(gè)周期； o磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過p（電機(jī)的極對(duì)數(shù)）對(duì)磁極； o轉(zhuǎn)速為n（r/min)的電機(jī)，每秒鐘轉(zhuǎn)過(pn/60)對(duì)極； 導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)的頻率f=(pn/60)Hz. 感應(yīng)電勢(shì)的波形 o感應(yīng)電勢(shì)隨時(shí)間時(shí)間變化 的波形和磁感應(yīng)強(qiáng)度在 空間空間的分布波形相一致。 o只考慮磁場(chǎng)基波時(shí)， 感應(yīng)電勢(shì)為正弦波正弦波。 2021-6-2337 o問題：四極電機(jī)，要使得導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)為50Hz,轉(zhuǎn)速應(yīng)為 多少？ 感應(yīng)電勢(shì)的大小 看圖1100-4 2021-6-2338 o感應(yīng)電勢(shì)的最大值： o導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)速度： o磁感應(yīng)強(qiáng)度峰值和平均值之間

12、的關(guān)系： o感應(yīng)電勢(shì)最大值： o感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 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，波形有效值，頻率，波形均相同；但是他們的相位相位不相同。 2021-6-2339 1. 1. 導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì) e=Blv ; l、v為定值，v=2 f, f=pn1/60 e正比于B, B=B1sin t Bav=2B1/ 每極磁通量 1= Bav l B1= 1/ 2 l Em=B1lv = f 1 則每根導(dǎo)體的有效值為 Ec1=Em/2 0.5= 2.22f 1 2021-6-2340 2. 匝電動(dòng)勢(shì)、短距系數(shù)匝電動(dòng)勢(shì)、短距系數(shù) 按線圈繞組的分布規(guī)律可畫如下圖形 2

13、021-6-2341 線圈中的感應(yīng)電勢(shì) 整距線圈中的感應(yīng)電勢(shì) o看圖1100-5 o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 差180電角度。 o整距線圈的感應(yīng)電勢(shì)： o考慮到線圈的匝數(shù)后： 2021-6-2342 短距線圈中的感應(yīng)電勢(shì)短距線圈中的感應(yīng)電勢(shì) o線圈的兩個(gè)有效邊在磁場(chǎng)中相距為y,其感應(yīng)電勢(shì)相位差不是 180-電角度。 o短距角： o短距線圈的感應(yīng)電勢(shì)： o短距系數(shù)： 小結(jié)：短距系數(shù)小于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（后面要講）。 2021-6-2343 則線圈電勢(shì)為 Et1= E1-E1 因各導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)有效值均相等且為Ec1, 兩導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)

14、相位差為 a = y1 / 匝電勢(shì)為 Et1= 2Ec1sin（a/2）= 4.44f 1 ky1 Ky1= sin（a/2） ：基波節(jié)距系數(shù) 若線圈匝數(shù)為 Nc ,則線圈感應(yīng)電勢(shì)為： Ey1= 4.44fNc 1 ky1 2021-6-2344 3. 線圈組電動(dòng)勢(shì)、分布系數(shù)線圈組電動(dòng)勢(shì)、分布系數(shù) 一個(gè)線圈組由q個(gè)分布 線圈構(gòu)成，其圖如右，每 個(gè)線圈電勢(shì)為Ey1,彼此之間 相位差為 =p*3600/Z 其相 量圖如下（為便于計(jì)算， 引入正多邊形外接圓，令 半徑為R）： 2021-6-2345 線圈組的感應(yīng)電勢(shì) 看圖1100-7 每對(duì)極下屬于同一相 的q個(gè)線圈，構(gòu)成一個(gè) 線圈組。圖中q=3 每個(gè)

15、線圈的感應(yīng)電勢(shì) 由兩個(gè)圈邊的感應(yīng)電 勢(shì)矢量相加而成。 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)矢量相加。 在該例中，該組的感 應(yīng)電勢(shì)為三個(gè)線圈的 感應(yīng)電勢(shì)矢量相加。 2021-6-2346 矢量式 對(duì)應(yīng)于圖1100-8 分布系數(shù)： 線圈組的電勢(shì)： 可以證明，分布系 數(shù)小于1。 2021-6-2347 n由圖可知 Eq1=2Rsin(q /2), Ey1 = 2Rsin( /2) n Eq1= Ey1sin(q /2)/sin( /2) = qEy1Kq1 Kq1= sin(q /2)/qsin( /2):分布 系數(shù) Eq1= 4.44qNcKN1f 1 KN1= Ky1Kq1:繞組系數(shù)

16、 2021-6-2348 4. 相電勢(shì)與線電勢(shì)相電勢(shì)與線電勢(shì) 因線圈組之間感應(yīng)電勢(shì)沒有相位差，故： E 1=支路電勢(shì) = Eq1*一條支路串聯(lián)線圈 組個(gè)數(shù) = 4.44fNKN1 1 N = qNc*串聯(lián)線圈組個(gè)數(shù) = 整個(gè)繞組總匝數(shù)/ma 2021-6-2349 一相繞組的電勢(shì) 單層繞組的相電勢(shì)： o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。 o若p個(gè)線圈組全部并聯(lián)則 相電勢(shì)=線圈組的電勢(shì) o若p個(gè)線圈組全部串聯(lián)則 相電勢(shì)=p 倍 線圈組電勢(shì) o實(shí)際線圈組可并可串， 總串聯(lián)匝數(shù) o相電勢(shì)： 2021-6-2350 雙層繞組雙層繞組的電勢(shì)的電勢(shì) o雙層繞組每對(duì)極每相有2q個(gè)

17、線圈，構(gòu)成兩個(gè)線圈組， 共2p個(gè)線圈組 o這2p個(gè)線圈組可并可串，總串聯(lián)匝數(shù) o雙層繞組要考慮到短距系數(shù) 繞組系數(shù)： 2021-6-2351 對(duì)于雙層繞組 N = ZNc/ma Z = 2pqm 對(duì)于單層繞組 N = ZNc/2ma Z = 2pqm 三角形連接時(shí) El1 = E 1 星形連接時(shí) El1 = 1.732E 1 a: 每相繞組并聯(lián)支路數(shù)。 2021-6-2352 4.5 4.5 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中高次諧波及其削弱方法感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中高次諧波及其削弱方法 在前面的分析中，我們假設(shè)磁場(chǎng)沿氣隙正弦 分布，便在交流繞組中感應(yīng)頻率為f的正弦波。 在實(shí)際電機(jī)中氣隙磁場(chǎng)呈平頂波，所以在定子繞 組內(nèi)感應(yīng)的

18、電動(dòng)勢(shì)并非正弦波，除基波外還存在 一系列諧波。 4.5.1 4.5.1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中高次諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中高次諧波 2021-6-2353 1. 利用傅立葉級(jí)數(shù)分析法利用傅立葉級(jí)數(shù)分析法： 可將平頂波分解為基波磁場(chǎng)（p對(duì) 極）和一系列高次諧波磁場(chǎng)的疊 加。由于磁場(chǎng)波形相對(duì)于磁極中 心線左右對(duì)稱，故無偶次諧波。 諧波次數(shù) = 1，3，5，7，- - 諧波磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù) P = p 諧波磁場(chǎng)的頻率 f = P n1/60 = f1 諧波磁場(chǎng)的極距 = / 2021-6-2354 每極磁通 = 2B / 所有的諧波磁場(chǎng)隨主極一起以同步轉(zhuǎn)速在空間推移， 即 : n = n1 相電勢(shì)有效值 E 1= 4.4

19、4fNKN1 1 E = 4.44f N KN ( N = N , KN = ky kq ) ky1= sin（y1 /2 ） ky = sin（y /2 ） ( y =y1) Kq1=sin（q /2）/qsin （ /2） Kq = sin（q /2）/q sin （ /2） (q = q ; = P *3600/Z = ) 2021-6-2355 2. 線電勢(shì)有效值線電勢(shì)有效值 ： 1）星形連接 EL=1、732（E 1 2+E 5 2+E 7 2+-）0、5 2）三角形連接 EL= E = （E 1 2+E 5 2+E 7 2+-）0、5 3. 諧波的危害諧波的危害 2021-6-23

20、56 4.5.2 4.5.2 削弱諧波的方法削弱諧波的方法 根源：根源： E 削弱依據(jù)：削弱依據(jù)： E = 4.44f N KN 削弱方法：削弱方法： 1、使氣隙磁場(chǎng)分布盡量接近正弦波 （改善主極極靴外形） 2、采用對(duì)稱的三相繞組 2021-6-2357 3. 采用短距繞組采用短距繞組 令： ky =sin（y /2 ） = 0 y /2 = k y1=2k / ( k=1,2,3,-) 即把節(jié)距y1取在 的偶數(shù)倍便可削 去次諧波電勢(shì)。故合理節(jié)距為：y1=(-1) = (-1) / 4、利用分布系數(shù) 5、采用斜槽削弱齒諧波 6、采用分?jǐn)?shù)槽繞組及其他措施 2021-6-2358 4.6 4.6

21、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 為便于分析作如下假設(shè)： 1）槽內(nèi)導(dǎo)體集中于槽中心處； 2）電流為正弦波； 3）定轉(zhuǎn)子間氣隙均勻； 4）導(dǎo)磁率趨于無窮大，磁阻趨于零，磁動(dòng)勢(shì)全部降 落在氣隙上。 思路：思路： 求三相磁勢(shì) 單相磁勢(shì)線圈組磁勢(shì)單線圈磁勢(shì) 2021-6-2359 整距集中繞組的磁勢(shì)整距集中繞組的磁勢(shì) 一個(gè)整距線圈在異步電機(jī)中產(chǎn)生的磁勢(shì)示意圖 2021-6-2360 磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個(gè)氣隙 相對(duì)于氣隙而言，由于鐵心磁導(dǎo)率極大，其上消 耗的磁勢(shì)降可以忽略不計(jì) 線圈在一個(gè)氣隙上施加的磁勢(shì)為： 如果通過線圈的電流為正弦波： 則矩形波的高度也將按整弦變化。 2021-6-236

22、1 整距集中繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)是一個(gè)位置固定，幅值 隨時(shí)間按整弦變化的矩形脈振磁勢(shì)。 脈振磁勢(shì)可以表示為： 脈振磁勢(shì)的幅值： 2021-6-2362 矩形波脈振磁勢(shì)的矩形波脈振磁勢(shì)的分解分解 按照富立葉級(jí)數(shù)分 解的方法可以把矩 形波分解為基波和 一系列諧波； 根據(jù)高等數(shù)學(xué)的理 論，基波幅值為： 2021-6-2363 高次諧波的幅值為： 本書以后的分析只考慮基波 基波在空間按正弦分布；在時(shí)間上，任何一個(gè)位置的 次勢(shì)都按正弦變化。所以基波是一個(gè)整弦分布的正弦 脈振磁勢(shì)。其表達(dá)式為： 2021-6-2364 1. 集中線圈磁勢(shì)集中線圈磁勢(shì) 如圖設(shè)線圈中通以幅值為1.414IC的交流電，總 磁勢(shì)的一半作

23、用于上半個(gè)氣隙中，因此對(duì)應(yīng)于一 個(gè)氣隙的磁勢(shì)最大幅值為： Fcm=2 0.5 IcNc/2 從A處縱向剖開后再展開可 知 : 磁勢(shì)瞬間是一方波，并隨時(shí) 間呈周期性變化，這樣可將其展 開為傅立葉級(jí)數(shù)表示，當(dāng)把坐標(biāo) 原點(diǎn)放置在線圈軸線上時(shí)，單個(gè) 線圈的磁勢(shì)為： 2021-6-2365 fc(x)=Fc1cos(x/ )+Fc3cos(3 x/ )+Fc5cos(5 x/ )+ -+F c cos( x/ ) F c = 4Fcmsin( /2)/ Fc1= 4Fcm/ =0.9NcIc ; F c = Fc1/ 把整距線圈所產(chǎn)生的周期性矩形 磁勢(shì)分解為基波和一系列空間諧波， 則基波的幅值應(yīng)為矩形波

24、幅值的4/ ， 如左圖仍以線圈軸線作為坐標(biāo)原點(diǎn)， 則 Fc1=(4Nciccos)/2 (:空間電角 度） 2021-6-2366 若為短距則：若為短距則： Fc1=Ky1*(4Nciccos)/2 Fc =Ky *(4Nciccos )/2 =F c m costcos 此式說明交流繞組的磁勢(shì)為雙變量函數(shù)。 其特點(diǎn)是空間位置不變，幅值隨時(shí)間交變， 故性質(zhì)為脈振磁勢(shì)。 2021-6-2367 2. 單個(gè)線圈組磁勢(shì)單個(gè)線圈組磁勢(shì) 整距分布繞組的磁勢(shì)整距分布繞組的磁勢(shì): : 由q個(gè)線圈構(gòu)成的線圈組，由于線圈與線圈之間錯(cuò)開一 個(gè)槽距角，稱為分布繞組。 2021-6-2368 單個(gè)線圈產(chǎn)生矩形脈振磁勢(shì)

25、，取其基波為正弦脈振磁勢(shì)；單個(gè)線圈產(chǎn)生矩形脈振磁勢(shì)，取其基波為正弦脈振磁勢(shì)； q個(gè)正弦脈振磁勢(shì)在空間依次錯(cuò)開一個(gè)槽距角。個(gè)正弦脈振磁勢(shì)在空間依次錯(cuò)開一個(gè)槽距角。 線圈組的磁勢(shì)等于線圈組的磁勢(shì)等于q個(gè)線圈磁勢(shì)在空間的疊加，其疊加方法個(gè)線圈磁勢(shì)在空間的疊加，其疊加方法 類似于感應(yīng)電勢(shì)的疊加。類似于感應(yīng)電勢(shì)的疊加。 2021-6-2369 結(jié)論：線圈組的磁勢(shì)為： 繞組的分布系數(shù)： 2021-6-2370 雙層短距繞組的磁勢(shì)雙層短距繞組的磁勢(shì): : 在分析磁場(chǎng)分布式時(shí)，雙層整距繞組可以等效 為兩個(gè)整距單層繞組。 2021-6-2371 兩個(gè)等效單層繞組在空間分布上錯(cuò)開一定的角 度，這個(gè)角度等于短距角。

26、 2021-6-2372 雙層短距繞組的磁勢(shì)等于錯(cuò)開一個(gè)短距角的兩個(gè) 單層繞組的磁勢(shì)在空間疊加。 雙層短距繞組的磁勢(shì)為： 繞組的短距系數(shù)： 2021-6-2373 2. 單個(gè)線圈組磁勢(shì)單個(gè)線圈組磁勢(shì) 與計(jì)算電勢(shì)方法一樣，一個(gè)線圈組串聯(lián)的線圈為q 個(gè)，由于q個(gè)線圈的波形完全一樣，故可用矢量進(jìn)行計(jì) 算得： F q = q*Fcv*Kqv ; fq1 = (4qNcickq1cos )/2 對(duì)于雙層繞組上示應(yīng)乘2，其 N = 2pNcq/a , aic= i f q1 = (4N i kq1cos )/2 p 若為短距則： fq1 = (4N i kN1cos )/2 p （kN1= Ky1kq1)

27、 = (0.9NKN1Icos tcos )/p (相電流 有效值） fqv(t, v) = (0.9NKNvIcos tcosv )/p v 性質(zhì)：脈振磁勢(shì)；波幅位置：線圈組中心線上。 2021-6-2374 3. 單相繞組磁勢(shì)單相繞組磁勢(shì) 每相有2p個(gè)線圈組，當(dāng)p為任意正整數(shù)時(shí)， 其磁動(dòng)勢(shì)波形是線圈組磁勢(shì)波形的p次重復(fù)，由 傅立葉級(jí)數(shù)理論，其磁勢(shì)的大小相位與p等于1時(shí) 完全相同。 性質(zhì)：脈振磁勢(shì)；波幅位置：在相繞組軸線 上。 2021-6-2375 為了統(tǒng)一表示相繞組的磁勢(shì)，引入每相電流I,每相串 聯(lián)匝數(shù)N1等概念。 ， 統(tǒng)一公式： 單相繞組產(chǎn)生的基波磁勢(shì)仍然是正弦脈振磁勢(shì)，磁勢(shì) 幅值位置

28、與繞組軸線重合，時(shí)間上按正弦規(guī)律脈振。 單相繞組基波磁勢(shì)表達(dá)式： 單相繞組磁勢(shì)的統(tǒng)一表達(dá)式單相繞組磁勢(shì)的統(tǒng)一表達(dá)式: : 2021-6-2376 4.7 三相繞組的基波合成磁勢(shì)三相繞組的基波合成磁勢(shì) 在三相對(duì)稱的繞組中通以三相對(duì)稱電流，則 各相的基波磁勢(shì)分別為： fA1= F 1cos cos t fB1= F 1cos( -1200) cos( t-1200) fc1 = F 1 cos (-2400) cos( t-2400) 三相繞組的磁勢(shì)為： f1= fA1 + fB1 + fc1 =F1cos( t- ) F1=1.5F 1 =1.35NKN1I/p 2021-6-2377 討論：討

29、論： 1. 磁勢(shì)性質(zhì)磁勢(shì)性質(zhì)：旋轉(zhuǎn)波。 如圖所示當(dāng) t = 0 , f1= F1cos(- ), t = t1：其波形向 右移動(dòng)了 = t1的空間電角度， 顯然其在空間上是一旋轉(zhuǎn)波。 2. 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向: 由表達(dá)式f1= F1cos( t- )知f1沿正方向旋 轉(zhuǎn)。當(dāng) t = 0波幅在 = 0的位置，即在A相軸線上， iA=Im。 2021-6-2378 同理： 當(dāng) t =1200波幅在 = 1200的位置，即在B相 軸線上， iB=Im 當(dāng) t =2400波幅在 = 2400的位置，即在C 相軸線上， iC=Im 由此可知轉(zhuǎn)向：由此可知轉(zhuǎn)向：從超前電流相繞組轉(zhuǎn)向滯 后的電流相繞組，若要改變?nèi)嚯?/p>

30、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，將 三根電源線任意對(duì)調(diào)兩根即可。 2021-6-2379 當(dāng)某相電 流達(dá)到最大 值時(shí)，旋轉(zhuǎn) 磁勢(shì)的波幅 剛好轉(zhuǎn)到該 線繞組的軸 線上。 2021-6-2380 3. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 空間機(jī)械角速度為：= (d /dt)/p 令： t- = c（為一相對(duì)不變值）則 = t-c d /dt = = 2 f = (d /dt)/p = 2 f/p (rad/s) 空間機(jī)械速度為：(/ 2 )*60 = 60f/p = n1 此速度稱之為同步轉(zhuǎn)速。 2021-6-2381 n 0 n e i 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 N S f 磁鐵磁鐵 閉合閉合 線圈線圈 2

31、021-6-2382 磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) vlBe 導(dǎo)線長(zhǎng)導(dǎo)線長(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度切割速度 （右手定則）（右手定則） 閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流 i （左手定則）（左手定則） 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力 ilBf n 0 n e i N S f 2021-6-2383 1. 線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致 結(jié)論：結(jié)論： 異步異步 2. 線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢 0 nn n 0 n e i N S f 2021-6-2384 三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu) Y B Z X

32、 A C 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 定子繞組定子繞組 （三相）（三相） 機(jī)機(jī) 座座 轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下， 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或 電流。電流。 三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。 線繞式線繞式 鼠籠式鼠籠式 鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子 2021-6-2385 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 A Y C B Z 異步機(jī)中異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極 A i B i C i m I t 0 n ()電流出電流出 ( )電流入電流入 X 240sin 120sin sin tIi tIi tIi mC mB mA 2021-6-2

33、386 A X Y C B Z 0t A i B i C i m I t B i A X B Y C Z A i C i 合成磁場(chǎng)方向：合成磁場(chǎng)方向： 向下向下 N S 2021-6-2387180t X B Z 0 n A Y C 60t A X Y CB Z S N 0 n 60 A 120t X Y CB Z 0 n 同理分析，可得同理分析，可得 其它電流角度下其它電流角度下 的磁場(chǎng)方向：的磁場(chǎng)方向： A i B i C i t m I N N 2021-6-2388 旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。 0 n 0 n 改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。改變

34、電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。 A i B i C i m I t A i C i B i m I t 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向 2021-6-2389 4.8 圓形和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)圓形和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 1. 圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)表達(dá)示為：f1(t, )=F1cos( t- ) (+ :反向） 圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生條件： 對(duì)稱系統(tǒng) 2. 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 一般來說由電流不對(duì)稱引起，以A相為例用不對(duì)稱分量分析： I A+ F1+ ；IA- F1- ； IA0 F10=0 繞組空間對(duì)稱 電流時(shí)間對(duì)稱 2021-6-2390 F1+=1.35NKN1I+/P （正轉(zhuǎn)） ； F1-=1.35NKN1I-/P （反轉(zhuǎn)） 如圖取X軸為F1+與F1-重合時(shí)可建立如下坐標(biāo) X =(F1