交流繞組的磁動(dòng)勢PPT課件

1、4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 第1頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 第2頁/共56頁本節(jié)主要討論當(dāng)給單相繞組通以正弦電流時(shí)的磁動(dòng)勢的變化規(guī)律。為分析方便，設(shè)：1）定、轉(zhuǎn)子鐵芯的磁導(dǎo)率2）定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙均勻3）槽內(nèi)的電流集中在槽中心處Fe2cosciIt4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 第3頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 一、一、整距線圈的磁動(dòng)勢整距線圈的磁動(dòng)勢1、正方向的規(guī)定：線圈電流尾進(jìn)首出為正磁通正方向與電流正方向符合右手螺旋關(guān)系磁動(dòng)勢由定子到轉(zhuǎn)子為正2

2、、空間坐標(biāo)的建立：橫坐標(biāo)：設(shè)在定子內(nèi)圓表面，逆時(shí)針為正，以空間電角度 表示縱坐標(biāo)：設(shè)在線圈平面的中法線上，表示磁動(dòng)勢，其正方與電流符合右手關(guān)系。第4頁/共56頁線圈磁動(dòng)勢的空間分布 在定子內(nèi)圓表面建立空間坐標(biāo)，以A相繞組軸線與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，用空間電角度表示。把氣隙圓周展成直線，讓橫坐標(biāo)表示沿氣隙圓周方向的空間距離。第5頁/共56頁第6頁/共56頁 不計(jì)鐵心磁壓降，每個(gè)空氣隙所消耗的磁動(dòng)勢不計(jì)鐵心磁壓降，每個(gè)空氣隙所消耗的磁動(dòng)勢等于整個(gè)磁路磁動(dòng)勢的一半，為等于整個(gè)磁路磁動(dòng)勢的一半，為 N Nc ci /2 i /2 ，即：即：第7頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢

3、正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 一、一、整距線圈的磁動(dòng)勢整距線圈的磁動(dòng)勢( )-2223( )222c ccc ccN ifN if 整距線圈產(chǎn)生的磁場整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢即：形狀為方波幅值為( )cf第8頁/共56頁結(jié)論：結(jié)論： 通入電流的線圈，它所產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢沿圓通入電流的線圈，它所產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢沿圓周分布是一個(gè)矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁周分布是一個(gè)矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁動(dòng)勢發(fā)生突跳。動(dòng)勢發(fā)生突跳。第9頁/共56頁.02232AAX轉(zhuǎn)子定子Afa12kiN02232fa12cci N4 12cci N3次諧波5次諧波第10頁/共56頁20111( )cos()()sin(

4、)224211()cossin()0.9sin()cos222ccccccccFfdi NvItNI Ntvv1,3,5.( )cosccvvfFv1,3,5.1,3,5.1351( )cos0.9sin()coscos2.ccvccvvcccfFvI Ntvvfff 若線圈中的電流為恒定電流，則矩形波的高度恒定不變。而在交流繞組中通入的是交變電流即tIicccos2第11頁/共56頁將上述的矩形分布的脈振磁動(dòng)勢用富氏級數(shù)進(jìn)行分解，得135( )coscos3cos5ccccfFFF114 211 4 2coscos22CC CCCC CFN ItFFN It 142( , )coscos2c

5、C CftN It第12頁/共56頁1( )cos0.9coscoscvcvccfFvI Ntvv結(jié)論：1) 單個(gè)線圈當(dāng)通入交流電流時(shí)所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢波是一個(gè)在空間 按正弦分布、波的位置在空間不動(dòng)、但波幅的大小和正負(fù) 隨時(shí)間在變化的磁動(dòng)勢波，稱該種磁動(dòng)勢為脈振磁勢。 （若通入直流電呢？） 2) 線圈磁勢除包含基波磁勢外，還包含有 3、5、7 等諧波磁勢 分量。 3）基波與諧波磁動(dòng)勢的幅值均以電流的頻率在空間脈振。 （幅值 位置不變，大小改變）(注意同一時(shí)刻不同位置與同一位 置不同時(shí)刻) 4）諧波磁動(dòng)勢是指在空間上的諧波分布。第13頁/共56頁1,ft1t1t2t2t3t3t不同瞬間時(shí)單相繞組的基

6、波脈振磁動(dòng)勢第14頁/共56頁定義在幅值位置上空間矢量代表的不是一點(diǎn)的磁動(dòng)勢，而是一個(gè)磁動(dòng)勢的波形第15頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 二、二、線圈組的磁勢線圈組的磁勢 1、整距線圈的線圈組磁勢整距線圈的線圈組磁勢 3q如則整距線圈組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢由右圖。 第16頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 coscos1 (0.9cos)cosqvqvcvqvccqvfFvqF kvqN It kvv2sin2sin11qqkq1、整距線圈的線圈組磁勢合成方法整距線圈的線圈組磁勢合成方法完全仿照線圈組電動(dòng)勢的求和方法，但須特別注

7、意磁動(dòng)勢為完全仿照線圈組電動(dòng)勢的求和方法，但須特別注意磁動(dòng)勢為空間矢量，而電動(dòng)勢為時(shí)間相量?？臻g矢量，而電動(dòng)勢為時(shí)間相量。第17頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 2、雙層短距線圈的線圈組磁勢、雙層短距線圈的線圈組磁勢 第18頁/共56頁等效的整距線圈繞組第19頁/共56頁 1111111(1802cos2cos222cos(9090 )2sin902qqqqqyqyFFFyyFFFk上）1coscos(1)90sin902yyyk180y180y第20頁/共56頁1(0.9cos)cosqvccqvfqN Iktvv12 (0.9cos)cos12 (0.

8、9cos)cosqvccqvyvccwvfqN Ik ktvvqN Iktvv單層線圈組磁動(dòng)勢：雙層線圈組磁動(dòng)勢：第21頁/共56頁cIaI但其中的Nc和Ic是表示線圈匝數(shù)和線圈電流有效值，工程應(yīng)用不便。注意到：每相繞組每條支路串聯(lián)匝數(shù)cpqNNa或每相電流有效值22ccccccccpqNI NaIpqN IapqNI NaIpqN Ia2cpqNNa2ccccI NN IpqI NN Ipq112 (0.9cos)cos10.9coscosqvccwvwfqN IktvvNkItvpv1(0.9cos)cos10.9coscosqvccqvqvfqN IktvvNI ktvpv單層線圈組磁動(dòng)

9、勢：雙層線圈組磁動(dòng)勢：第22頁/共56頁三、三、單相繞組的磁勢單相繞組的磁勢第23頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 由于每對極下的磁動(dòng)勢和磁阻組成一個(gè)對稱的分支磁路，若電機(jī)有P對極，就有P條并聯(lián)的對稱分支磁路，所以一相繞一相繞組的磁動(dòng)勢是指每對極下一相繞組的磁動(dòng)勢。組的磁動(dòng)勢是指每對極下一相繞組的磁動(dòng)勢。 111420.92wmwNkNFI kIpp 每相串聯(lián)總匝數(shù)為： （單層） （雙層） aPqNNCaPqNNC2單相繞組基波磁勢的幅值110.9coscoswNkfItp單相繞組基波磁動(dòng)勢的瞬時(shí)值為 第24頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦

10、電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 10.9coscoswNkfItp單相繞組 次諧波磁動(dòng)勢的瞬時(shí)值為 1(0.9cos)cos1(0.9cos)coscosvmqvyvwvvNfIk ktvpvNIktvFvpv第25頁/共56頁4-6正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下單相繞組的磁動(dòng)勢 1、單相繞組的磁勢是一種空間位置固定，幅值隨時(shí)間變 化的脈振磁勢，其脈振頻率取決于電流的頻率。注：磁勢即是空間位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)。空間分布用以電角度計(jì)的空間位置角 來表達(dá)，隨時(shí)間變化規(guī)律用時(shí)間t來表達(dá)。2、基波磁勢的幅值為 次諧波磁勢的幅值為 3、定子繞組多采用短距和分布繞組，因而合成磁勢中諧 波含量大大消弱。

11、一般情況下只考慮基波磁勢的作用。 10.9WmNKFIP10.9WmNKFIP綜合以上分析對單相繞組磁勢的性質(zhì)歸納如下：綜合以上分析對單相繞組磁勢的性質(zhì)歸納如下：第26頁/共56頁基波磁動(dòng)勢可以用空間矢量表示，為此引入等效繞組和相繞組軸線的概念110.9coscoswNkfItp1( , )0.9coscoscC CftN It第27頁/共56頁基波脈振磁動(dòng)勢的分解：1）解析表達(dá)式：1111111cos()21ccosocos(2s)mmfFtffFFtt1111111cos()21ccosocos(2s)mmfFtffFFtt2）矢量表達(dá)式：AA1F1F0wt 1FAA1F1F90wt 1F

12、1FAA1F180wt 1F)cos()cos(21coscos第28頁/共56頁3）波形表達(dá)式：260606022ffnppp轉(zhuǎn)速為：由于一轉(zhuǎn)等于P2電弧度，所以用轉(zhuǎn)速表示時(shí)第29頁/共56頁轉(zhuǎn)速為：260606022ffnppp 第30頁/共56頁結(jié)論：一相脈振磁勢可以分解成兩個(gè)幅值大小相等，轉(zhuǎn)向相反、轉(zhuǎn)速相同的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。第31頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(1)、三個(gè)基本概念等效繞組及有效匝數(shù)三相繞組軸線合成磁動(dòng)勢分析方法 解析求和法 波形疊加法 矢量作圖法第32頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三

13、相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢（2）空間、時(shí)間坐標(biāo)的選取空間：A相繞組軸線及定子內(nèi)圓表面，逆時(shí)針為正時(shí)間：A相電流正最大為時(shí)間起點(diǎn)002 cos2 cos(120 )2 cos(240 )ABCiItiItiIt第33頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢（3）各相基波脈振磁動(dòng)勢表達(dá)式1、解析法1100110011coscoscos(120 )cos(120 )cos(240 )cos(240 )AmBmCmfFtfFtfFt)cos()cos(21coscos110.9

14、wmNkFIp第34頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢各相基波脈振磁動(dòng)勢的分解11101110111111111111111cos()cos()2211cos()cos(240 )2211cos()cos(120 )223cos()cos()2330.91.3522AmmBmmCmmABCmWWfFtFtfFtFtfFtFtffffFtFtNKNKFFIIPP第35頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢1、解析法顯然，基波合成磁動(dòng)勢為幅值恒

15、定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，簡稱圓形磁動(dòng)勢1113cos()cos()2mfFtFt轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)向：沿著 正方向移動(dòng)，即在電機(jī)中沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)第36頁/共56頁一、對稱三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢結(jié)論：三相對稱繞組通入對稱電流，所得基波合成磁動(dòng)勢為幅值恒定的正弦分布的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。旋轉(zhuǎn)幅值的軌跡是圓，所以稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁場。其幅值由每相電流的有效值及每相繞組的有效匝數(shù)決定，且為每相脈振磁動(dòng)勢最大幅值的（3/2）倍。其轉(zhuǎn)速由電流的頻率和電機(jī)的極對數(shù)決定，為同步轉(zhuǎn)速。其轉(zhuǎn)向由電流的相序及三相繞組空間排列順序決定，是由電流超前相的繞組軸線轉(zhuǎn)到電流滯后相得繞組軸線。（當(dāng)某相電流最大，合成磁動(dòng)勢幅值轉(zhuǎn)到該相的軸線上）要改

16、變磁場轉(zhuǎn)向，只須改變?nèi)嚯娏鞯南嘈颉５?7頁/共56頁三相合成磁動(dòng)勢中的高次諧波10.9coscoscoscoswNkfItFtp10.9coscos10.9cos(120 )cos (120 )10.9cos(240 )cos (240 )wAwBwCNkfItpNkfItpNkfItp coscoscos(120 )cos (120 )cos(240 )cos (240 )ABCffffFtFtFt 第38頁/共56頁三相合成磁動(dòng)勢中的三次諧波由得到當(dāng) 即=3，9，15 時(shí) 計(jì)算結(jié)果表明： )5 , 3 , 1(3kk0f第39頁/共56頁三相合成磁動(dòng)勢中的五次諧波由上述方法得：其幅值：5

17、553cos(5 )cos(5 )2mfFtFt5555330.91.352255WWmNKNKFFIIPP其轉(zhuǎn)速：令：又由于：其轉(zhuǎn)向：與基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向相反第40頁/共56頁三相合成磁動(dòng)勢中的七次諧波由上述方法得：其幅值：7753cos(7 )cos(7 )2mfFtFt7777330.91.352277WWmNKNKFFIIPP其轉(zhuǎn)速：令：又由于：其轉(zhuǎn)向：與基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向相同第41頁/共56頁2、當(dāng) 即=7，13，19 時(shí) ), 3 , 2 , 1( 16kk3、當(dāng) 即=5,11,17時(shí) 合成磁勢為一反向旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速為n/ 、幅值為 的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。F23合成磁勢為一正向旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速為

18、 n/ 、幅值為 的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，轉(zhuǎn)向與基波相同。F23), 3 , 2 , 1( 16kk3cos()2fFt三相合成磁動(dòng)勢中的高次諧波1、三相對稱繞組通入對稱電流，僅產(chǎn)生 次幅值恒定的諧波合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。61(1,2,3,)kk4其幅值為330.91.3522WvWvvvmNKNKFFIIvPvP第42頁/共56頁用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢 三相對稱繞組通入對稱電流：三相對稱繞組通入對稱電流： 002 cos2 cos(120 )2 cos(240 )ABCiItiItiIt當(dāng)當(dāng) 0t AIBICItACB1AF1BF1CF1F第43頁/共56頁用矢量作圖法

19、求取基波合成磁動(dòng)勢用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢 三相對稱繞組通入對稱電流：三相對稱繞組通入對稱電流： 002 cos2 cos(120 )2 cos(240 )ABCiItiItiIt當(dāng)當(dāng) 120tBICIAItACB1AF1BF1CF1F第44頁/共56頁用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢 三相對稱繞組通入對稱電流：三相對稱繞組通入對稱電流： 002 cos2 cos(120 )2 cos(240 )ABCiItiItiIt當(dāng)當(dāng) 240tCIAIBItACB1AF1BF1CF1F基波合成磁動(dòng)勢為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，旋轉(zhuǎn)基波合成磁動(dòng)勢為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。方向?yàn)槟?/p>

20、時(shí)針。 第45頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 2、波形圖和矢量圖 下面用圖解法分析三相基波合成磁勢，左邊為不同瞬時(shí)的三相電流向量圖，中間為A,B,C三相的各基波脈振磁勢及三相合成磁勢，右邊為磁勢矢量圖。 三相對稱繞組通入三相對稱電流后，所形成的合成磁勢為幅值不變的旋轉(zhuǎn)波第46頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 第47頁/共56頁4-7 正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢正弦電流下對稱三相繞組的磁動(dòng)勢 當(dāng)三相對稱繞組中通以不對稱三相電流，如三相電流幅值不等，則，1001001coscoscos(120 )

21、cos(120 )cos(240 )cos(240 )AABBCCfFtfFtfFt2、三相對稱繞組通入不對稱電流：、三相對稱繞組通入不對稱電流： 第48頁/共56頁用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢用矢量作圖法求取基波合成磁動(dòng)勢 2、三相對稱繞組通入不對稱電流：、三相對稱繞組通入不對稱電流： 0cos0.5cos(120 )0AmBmCiItiIti當(dāng)當(dāng) 90tACB1AF1F基波合成磁動(dòng)勢為橢基波合成磁動(dòng)勢為橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。圓形的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。1AF1AF1BF1BF1F1F第49頁/共56頁1cos()fFt1cos()fFtIpNkFw1135. 1IpNkFw1135. 1式中：氣隙中只存在正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢和反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，基波合成磁動(dòng)勢為一個(gè)幅值變化的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢 。第50頁/共56頁結(jié)論：結(jié)論： 則基波合成磁動(dòng)勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢第51頁/共56頁4-8非正弦電流下交流繞組的磁動(dòng)勢非正弦電流下交流繞組的磁動(dòng)勢 一、一、諧波電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢諧波電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢 若通入電動(dòng)機(jī)三相繞組的電流為非正弦電