第6章 交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢及磁通勢

1、2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1第第6章章 交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢與磁通勢交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢與磁通勢交流電機(jī)電樞繞組的交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢電動(dòng)勢交流電機(jī)電樞繞組的交流電機(jī)電樞繞組的磁通勢磁通勢(旋轉(zhuǎn)、脈振旋轉(zhuǎn)、脈振)三相電樞繞組產(chǎn)生的三相電樞繞組產(chǎn)生的磁通勢磁通勢同步電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場pfn601交流電機(jī)的共同問題交流電機(jī)的共同問題交流電機(jī)電樞交流電機(jī)電樞:定子定子2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)26.1 交流電機(jī)電樞繞組的交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢電動(dòng)勢導(dǎo)體導(dǎo)體整距線圈整距線圈單相繞組單相繞組三相繞組三相繞組對交流繞組有以下一些基本要求對交流繞組有以下一些基本要

2、求: :（1 1）在一定的導(dǎo)體數(shù)下，有合理的）在一定的導(dǎo)體數(shù)下，有合理的最大繞組合成電動(dòng)勢最大繞組合成電動(dòng)勢和和 磁動(dòng)勢。磁動(dòng)勢。（2 2）各相的相電動(dòng)勢和相磁動(dòng)勢波形力求）各相的相電動(dòng)勢和相磁動(dòng)勢波形力求接近正弦波接近正弦波，即，即 要求盡量減少它們的高次諧波分量。要求盡量減少它們的高次諧波分量。（3 3）對三相繞組，各相的電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢要求）對三相繞組，各相的電動(dòng)勢和磁動(dòng)勢要求對稱對稱（大?。ù笮?相等且相位上互差相等且相位上互差120120），并且三相阻抗也要求相等。），并且三相阻抗也要求相等。分析電機(jī)的思路分析電機(jī)的思路:電磁平衡電磁平衡等值電路等值電路2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

3、3 由于交流電機(jī)應(yīng)用范圍非常廣，不同類型的交流電機(jī)對繞由于交流電機(jī)應(yīng)用范圍非常廣，不同類型的交流電機(jī)對繞 組的要求也各不相同，因此交流繞組的種類也非常多。組的要求也各不相同，因此交流繞組的種類也非常多。繞組的分類繞組的分類: :盡管交流繞組種類很多，但由于三相雙層繞組能較好地滿足盡管交流繞組種類很多，但由于三相雙層繞組能較好地滿足對交流繞組的基本要求對交流繞組的基本要求 ，所以現(xiàn)代動(dòng)力用交流電機(jī)一般多，所以現(xiàn)代動(dòng)力用交流電機(jī)一般多采用三相雙層繞組。采用三相雙層繞組。（1 1）按槽內(nèi)層數(shù)分，可分為）按槽內(nèi)層數(shù)分，可分為單層和雙層繞組單層和雙層繞組。其中，單層繞。其中，單層繞 組又可分為鏈?zhǔn)?、交?/p>

4、式和同心式繞組；雙層繞組又可組又可分為鏈?zhǔn)健⒔徊媸胶屯氖嚼@組；雙層繞組又可 分為疊繞組和波繞組。分為疊繞組和波繞組。（2 2）按相數(shù)分，可分為）按相數(shù)分，可分為單相、兩相、三相及多相繞組單相、兩相、三相及多相繞組。（3 3）按每極每相槽數(shù)，可分為）按每極每相槽數(shù)，可分為整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽繞組。整數(shù)槽和分?jǐn)?shù)槽繞組。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)4定義：定義：（以凸級(jí)同步發(fā)電機(jī)為例）（以凸級(jí)同步發(fā)電機(jī)為例）（1）極對數(shù)極對數(shù)：指電機(jī)主磁極的：指電機(jī)主磁極的對數(shù)，通常用對數(shù)，通常用p表示。表示。（2）電角度電角度：在電機(jī)理論中，：在電機(jī)理論中，把一對主磁極所占的空間距離，把一對主磁極所占的空間距離，

5、稱為稱為360的空間電角度。的空間電角度。 （3）機(jī)械角度機(jī)械角度：一個(gè)圓周真正：一個(gè)圓周真正的空間角度為機(jī)械角度的空間角度為機(jī)械角度360。很明顯，電角度。很明顯，電角度=極極對數(shù)對數(shù)機(jī)械角度。機(jī)械角度。（4）槽距角槽距角：相鄰兩槽間的距：相鄰兩槽間的距離用電角度表示，叫做槽距角，離用電角度表示，叫做槽距角，用用 表示。表示。Zp3602022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)5（5）極距極距：極距指電機(jī)一個(gè)主磁極在電樞表面所：極距指電機(jī)一個(gè)主磁極在電樞表面所占的長度。其表示方法很多，可用占的長度。其表示方法很多，可用槽數(shù)槽數(shù)： 空間長度空間長度（6）每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)：在交流電機(jī)中，每極每相占

6、：在交流電機(jī)中，每極每相占有的平均槽數(shù)有的平均槽數(shù)q是一個(gè)重要的參數(shù)，如電機(jī)槽數(shù)是一個(gè)重要的參數(shù)，如電機(jī)槽數(shù)為為Z，極對數(shù)為，極對數(shù)為p，相數(shù)為，相數(shù)為m。則得：。則得： q=1的繞組稱為的繞組稱為集中繞組集中繞組，q1的繞組稱為的繞組稱為分布繞組分布繞組。pZ2pD2pmZq22022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)6ANSb02NSb02NSb02整距線圈整距線圈2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)7三相集中整距繞組三相集中整距繞組AXBYCZ三相分布繞組三相分布繞組XA2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)8槽電動(dòng)勢星形圖：槽電動(dòng)勢星形圖：當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢分別用當(dāng)把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)

7、體按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢分別用相量表示時(shí)，這些相量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖。相量表示時(shí)，這些相量構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖。例：已知例：已知2p=4,電樞槽數(shù)電樞槽數(shù)Z=24,轉(zhuǎn)子磁極逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)子磁極逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，試?yán)L出槽電動(dòng)勢星形圖。旋轉(zhuǎn)，試?yán)L出槽電動(dòng)勢星形圖。解：先計(jì)算槽距角：解：先計(jì)算槽距角：00030243602360Zp設(shè)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極磁場的磁通密度沿電機(jī)氣隙按設(shè)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極磁場的磁通密度沿電機(jī)氣隙按正弦正弦規(guī)律分布規(guī)律分布，則當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，均勻分布在定子圓周上，則當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，均勻分布在定子圓周上的導(dǎo)體切割磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)勢。由于各槽導(dǎo)體在空間的導(dǎo)體切割磁力線，感應(yīng)出電動(dòng)

8、勢。由于各槽導(dǎo)體在空間電角度上彼此相差一個(gè)槽距角電角度上彼此相差一個(gè)槽距角，因此導(dǎo)體切割磁場有先，因此導(dǎo)體切割磁場有先有后，有后，各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢彼此之間存在著相位差，其大各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢彼此之間存在著相位差，其大小等于槽距角小等于槽距角。 2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9槽電動(dòng)勢星形圖槽電動(dòng)勢星形圖的一個(gè)圓周的距離使用電角度的一個(gè)圓周的距離使用電角度360360。所以，。所以，112112號(hào)相量和號(hào)相量和13241324重合。重合。一般來說一般來說, ,當(dāng)用相量表示各槽的導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí)當(dāng)用相量表示各槽的導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí), ,由于一對由于一對磁極下有磁極下有Z/PZ/P個(gè)槽個(gè)槽,

9、,因此一對磁極下的因此一對磁極下的Z/PZ/P個(gè)槽電動(dòng)勢相量均勻個(gè)槽電動(dòng)勢相量均勻分布在分布在360360。的范圍內(nèi)的范圍內(nèi), ,構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)勢星形圖構(gòu)成一個(gè)電動(dòng)勢星形圖. .2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)10 三相單層繞組三相單層繞組1、 線圈（元件）線圈（元件）：是構(gòu)成繞組的基本：是構(gòu)成繞組的基本 元件，它由元件，它由Ny根線匝串聯(lián)而成，根線匝串聯(lián)而成， y1：第一節(jié)距，常用槽數(shù)來進(jìn)行表示。：第一節(jié)距，常用槽數(shù)來進(jìn)行表示。 y1 =線圈為整距線圈線圈為整距線圈;y1為長距。為長距。 2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)11 相帶極數(shù) A Z B X C Y第一極數(shù) 1 23 45 67 89

10、 1011 12第二極數(shù) 13 1415 16 17 18 19 20 21 22 23 242 2 、分相：、分相：繞組為三相繞組，分相的原則是使每相電動(dòng)勢最繞組為三相繞組，分相的原則是使每相電動(dòng)勢最大，并且三相的電動(dòng)勢相互對稱。通常三相繞組使用大，并且三相的電動(dòng)勢相互對稱。通常三相繞組使用6060分分相法，即把槽電動(dòng)勢星形圖相法，即把槽電動(dòng)勢星形圖6 6等分，每一等分稱為一個(gè)相帶，等分，每一等分稱為一個(gè)相帶，依次分別為依次分別為A A、Z Z、B B、X X、C C、Y Y相帶。（相帶。（畫圖簡介畫圖簡介）2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)12一、一、 導(dǎo)體電動(dòng)勢：導(dǎo)體電動(dòng)勢： 在交流電機(jī)中

11、，一般要求在交流電機(jī)中，一般要求電機(jī)繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢電機(jī)繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間作隨時(shí)間作正弦變化正弦變化，這就，這就要求電機(jī)氣隙中磁場沿空要求電機(jī)氣隙中磁場沿空間為正弦分布。要得到完間為正弦分布。要得到完全嚴(yán)格的正弦波磁場很難全嚴(yán)格的正弦波磁場很難實(shí)現(xiàn)，但是可以采取各種實(shí)現(xiàn)，但是可以采取各種結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸使磁場盡可結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸使磁場盡可能接近正弦波，例如從磁能接近正弦波，例如從磁極形狀、氣隙大小等方面極形狀、氣隙大小等方面進(jìn)行考慮。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，進(jìn)行考慮。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，常用波形正弦性畸變率來常用波形正弦性畸變率來控制電動(dòng)勢波形的近似程控制電動(dòng)勢波形的近似程度。度。凸極同步發(fā)電機(jī)為例凸極同步發(fā)

12、電機(jī)為例:6.2 交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)13當(dāng)氣隙磁場的磁通密度當(dāng)氣隙磁場的磁通密度 在空間按正弦波分布時(shí)，在空間按正弦波分布時(shí)，設(shè)其最大磁密為設(shè)其最大磁密為 ，則：，則：sinsin2sinmeb lvB lvtEtEt60pnf sinbBbB26 0np當(dāng)導(dǎo)體切割氣隙磁場時(shí)：當(dāng)導(dǎo)體切割氣隙磁場時(shí)：電動(dòng)勢的頻率：電動(dòng)勢的頻率：2260npf磁場旋轉(zhuǎn)可看作定子上導(dǎo)體反向旋轉(zhuǎn)：磁場旋轉(zhuǎn)可看作定子上導(dǎo)體反向旋轉(zhuǎn)：()t選擇坐標(biāo)原點(diǎn)sinbBt2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)14ANSb021mBtA展開2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)15

13、122.2222222mavEBlvfEB l ff 所以導(dǎo)體電動(dòng)勢的有效值為：所以導(dǎo)體電動(dòng)勢的有效值為：fnpv2602012sinavBBadaBlBav12022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)161、單匝時(shí)：、單匝時(shí)： 稱為整距線圈。由于整距線稱為整距線圈。由于整距線匝兩有效邊感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值大小相等而方向匝兩有效邊感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值大小相等而方向相反，故整距線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢為：相反，故整距線匝的感應(yīng)電動(dòng)勢為：y1= 1()2T yAxEEEE其有效值為：其有效值為：1()24.44T yEEf二、線圈電動(dòng)勢和短距系數(shù)：二、線圈電動(dòng)勢和短距系數(shù)： (線圈一般由線圈一般由Ny匝構(gòu)成，當(dāng)匝構(gòu)成，

14、當(dāng)Ny=1時(shí)，為單匝線圈時(shí)，為單匝線圈)2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)17而對于而對于 的的短距線圈短距線圈， 1(01)yyy1y1()02sin224.44oTyAXAAppEEEyEyE kfk1()sin12TypTEkyE基 波 短 距 系 數(shù) ：y由于線圈內(nèi)的各匝電動(dòng)勢相同、大小相等，所以當(dāng)線圈有由于線圈內(nèi)的各匝電動(dòng)勢相同、大小相等，所以當(dāng)線圈有Ny匝時(shí)，整個(gè)線圈的電動(dòng)勢為：匝時(shí)，整個(gè)線圈的電動(dòng)勢為：24.44yypEEf N keg6.22022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)18三、整距分布線圈組的電動(dòng)勢和分布系數(shù)三、整距分布線圈組的電動(dòng)勢和分布系數(shù)：2sin2yaER.12qyyE

15、EE 2sin2qaERq外接圓外接圓cDAX2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)19q個(gè)線圈組成集中繞組個(gè)線圈組成集中繞組： * 2sin2yaEqEqR集中sin2sin2qyydaqEqEqE kaqsin2sin2dqkqdpdpkk k基波繞組系數(shù)基波繞組系數(shù)：基波分布系數(shù)基波分布系數(shù)：q個(gè)線圈組成分布繞組：個(gè)線圈組成分布繞組：4.444.44qypdydpEfqN k kfqN k2sin2* 2sin2qyaRqEaqEqR2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)20四、四、 相電動(dòng)勢：相電動(dòng)勢：在在多極多極電機(jī)中每相繞組均由處于不同極下一系列線電機(jī)中每相繞組均由處于不同極下一系列線圈組構(gòu)成

16、，這些線圈組既可串聯(lián)，也可并聯(lián)。此時(shí)圈組構(gòu)成，這些線圈組既可串聯(lián)，也可并聯(lián)。此時(shí)繞組的相電動(dòng)勢等于此相每一并聯(lián)支路所串聯(lián)的線繞組的相電動(dòng)勢等于此相每一并聯(lián)支路所串聯(lián)的線圈組電動(dòng)勢之和。如果設(shè)每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)為圈組電動(dòng)勢之和。如果設(shè)每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)為N N，相電動(dòng)勢為：相電動(dòng)勢為：4 . 4 4d pEf Nk線線電動(dòng)勢為：電動(dòng)勢為：:Y(上式的物理意義上式的物理意義)五、五、 三相繞組的相電動(dòng)勢和線電動(dòng)勢：三相繞組的相電動(dòng)勢和線電動(dòng)勢：2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)21感應(yīng)電動(dòng)勢中的高次諧波感應(yīng)電動(dòng)勢中的高次諧波2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)226.3 交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁通勢交流

17、電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁通勢交流繞組的磁動(dòng)勢既是時(shí)間函數(shù)，又是空間的函數(shù)。交流繞組的磁動(dòng)勢既是時(shí)間函數(shù)，又是空間的函數(shù)。為了簡化分析過程，作出下列假設(shè)：為了簡化分析過程，作出下列假設(shè)：（1 1）繞組中的）繞組中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化（實(shí)際上就是（實(shí)際上就是 只考慮繞組中的基波電流）；只考慮繞組中的基波電流）；（2 2）轉(zhuǎn)子呈圓柱形，）轉(zhuǎn)子呈圓柱形，氣隙均勻氣隙均勻；（3 3）鐵心不飽和鐵心不飽和，鐵心中磁壓降可忽略不計(jì)，鐵心中磁壓降可忽略不計(jì) （即認(rèn)為磁動(dòng)勢全部降落在氣隙上）。（即認(rèn)為磁動(dòng)勢全部降落在氣隙上）。( ,)f at分析時(shí)，將按照單相單層單個(gè)整距線圈、單相繞分

18、析時(shí)，將按照單相單層單個(gè)整距線圈、單相繞組、三相繞組的順序，依次分析它們的磁動(dòng)勢。組、三相繞組的順序，依次分析它們的磁動(dòng)勢。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)23一、單相繞組的脈振磁動(dòng)勢一、單相繞組的脈振磁動(dòng)勢a.單個(gè)整距線圈（元件）的磁動(dòng)勢：單個(gè)整距線圈（元件）的磁動(dòng)勢：Ny2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)24整距線圈的磁動(dòng)勢在空間中的整距線圈的磁動(dòng)勢在空間中的分布為一矩形波，其最大幅值分布為一矩形波，其最大幅值為為N N y yi/2i/2。當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化時(shí)，矩形波間按正弦規(guī)律變化時(shí)，矩形波的幅值也隨時(shí)間按照正弦規(guī)律的幅值也隨時(shí)間按照正弦規(guī)律變化。變化。

19、2 cosiIt12cos22yyyfN iN It 空間位置不變，而空間位置不變，而幅值隨時(shí)間變化的幅值隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢叫做磁動(dòng)勢叫做脈振磁脈振磁動(dòng)勢動(dòng)勢?！啊薄啊?22322022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)25如果把如果把q q 個(gè)空間位置不同的矩形波相加，合成波形就會(huì)發(fā)生個(gè)空間位置不同的矩形波相加，合成波形就會(huì)發(fā)生變化，這將給分析帶來困難。所以，將矩形磁動(dòng)勢波形通過變化，這將給分析帶來困難。所以，將矩形磁動(dòng)勢波形通過傅立葉級(jí)數(shù)將其進(jìn)行分解，化為一系列正弦形的基波和高次傅立葉級(jí)數(shù)將其進(jìn)行分解，化為一系列正弦形的基波和高次諧波，由于諧波，由于正弦波磁動(dòng)勢相加后仍為正弦波正弦波磁動(dòng)勢相加后仍為

20、正弦波，所以可簡化對，所以可簡化對磁動(dòng)勢的分析。矩形波用傅立葉級(jí)數(shù)進(jìn)行分解，磁動(dòng)勢的分析。矩形波用傅立葉級(jí)數(shù)進(jìn)行分解，若坐標(biāo)原點(diǎn)若坐標(biāo)原點(diǎn)取在線圈中心線上，橫坐標(biāo)取空間電角度取在線圈中心線上，橫坐標(biāo)取空間電角度，可得基波和一可得基波和一系列奇次諧波。系列奇次諧波。三次諧波的電角三次諧波的電角2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)26 4 1112cos(coscos3cos5)235yyftINt，135yyyfff基波磁通式：基波磁通式：4 12coscos2yyftINt，1( ,)coscosyyf atFt2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)27b.線圈組線圈組(分布線圈分布線圈)的基波磁動(dòng)勢的

21、基波磁動(dòng)勢2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)282022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)291111s in2s in2qyydaqFq Fq Fkaq1s in2s in2dqkq基波磁動(dòng)勢的分布系數(shù)基波磁動(dòng)勢的分布系數(shù):(與電動(dòng)勢分布系數(shù)完全相同與電動(dòng)勢分布系數(shù)完全相同)s in2s in2d vq vkvqV次諧波磁動(dòng)勢的分布系數(shù)次諧波磁動(dòng)勢的分布系數(shù):2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)30c.雙層短距繞組的磁動(dòng)勢及短距系數(shù)雙層短距繞組的磁動(dòng)勢及短距系數(shù)2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)31 這兩個(gè)線圈組都是單層整距繞組，它們在空間相差的電角這兩個(gè)線圈組都是單層整距繞組，它們在空間相差的電角度正好等于

22、線圈節(jié)距比整距縮短的電角度根據(jù)單層繞組一度正好等于線圈節(jié)距比整距縮短的電角度根據(jù)單層繞組一相磁動(dòng)勢的求法可得出各個(gè)單層繞組磁動(dòng)勢的基波，疊加相磁動(dòng)勢的求法可得出各個(gè)單層繞組磁動(dòng)勢的基波，疊加起來即可得到雙層短距繞組一相的磁動(dòng)勢的基波起來即可得到雙層短距繞組一相的磁動(dòng)勢的基波: : q1q11F2F siny2F2pk雙1sin y2pk基波磁動(dòng)勢的短距系數(shù)：基波磁動(dòng)勢的短距系數(shù)：siny2pvvkV次諧波磁動(dòng)勢的短距系數(shù)次諧波磁動(dòng)勢的短距系數(shù):分布分布,短距對氣隙磁通勢的影響短距對氣隙磁通勢的影響2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)32d.單相繞組的磁動(dòng)勢單相繞組的磁動(dòng)勢單相繞組的磁動(dòng)勢單相繞組的

23、磁動(dòng)勢不是一相繞組的總不是一相繞組的總磁動(dòng)勢，而是磁動(dòng)勢，而是一對一對磁極下磁極下該相繞組產(chǎn)該相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢。生的磁動(dòng)勢。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)33若將空間坐標(biāo)的原點(diǎn)放在一相繞組的軸線上，可得一若將空間坐標(biāo)的原點(diǎn)放在一相繞組的軸線上，可得一相繞組磁動(dòng)勢瞬時(shí)值的一般表達(dá)式為相繞組磁動(dòng)勢瞬時(shí)值的一般表達(dá)式為 （1）單相繞組的磁動(dòng)勢是空間位置固定的）單相繞組的磁動(dòng)勢是空間位置固定的脈振磁動(dòng)勢脈振磁動(dòng)勢；（2）單相繞組的脈振磁動(dòng)勢可分解為）單相繞組的脈振磁動(dòng)勢可分解為基波基波和一系列奇次諧波。和一系列奇次諧波。1354 211cos(coscos3cos5)235dpdpdpINftt

24、kkkp ，135coscoscoscos3coscos5ftFtFtFt，11cos cosfFt2:ypqNNa每 相 繞 組 串 聯(lián) 的 匝 數(shù)2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)34二、正弦分布的脈振磁動(dòng)勢的分解二、正弦分布的脈振磁動(dòng)勢的分解11coscosfFt1111111cos()cos()22fFtFtff 是一個(gè)行波的表達(dá)式。當(dāng)給定一個(gè)時(shí)刻，磁動(dòng)勢是一個(gè)行波的表達(dá)式。當(dāng)給定一個(gè)時(shí)刻，磁動(dòng)勢沿氣隙圓周方向按正弦波分布，其幅值為原脈振磁動(dòng)勢最大沿氣隙圓周方向按正弦波分布，其幅值為原脈振磁動(dòng)勢最大幅值的一半。但隨著時(shí)間的推移，幅值的一半。但隨著時(shí)間的推移，這個(gè)在空間按正弦波分布這個(gè)在空

25、間按正弦波分布的磁動(dòng)勢的位置卻發(fā)生了變化，而幅值不變。的磁動(dòng)勢的位置卻發(fā)生了變化，而幅值不變。 11,ff三、旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢三、旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢四、脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的異同點(diǎn)四、脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的異同點(diǎn)2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)35結(jié)論：結(jié)論：（1 1）單相繞組的磁動(dòng)勢單相繞組的磁動(dòng)勢是空間位置固定是空間位置固定( (在相繞組在相繞組的軸線上的軸線上) )、幅值隨時(shí)間以電流的頻率按正弦規(guī)律、幅值隨時(shí)間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化的變化的脈振磁動(dòng)勢脈振磁動(dòng)勢。（2 2）單相繞組的脈振磁動(dòng)勢可分解為空間基波和一）單相繞組的脈振磁動(dòng)勢可分解為空間基波和一系列奇次諧波?；ê透鞔沃C波為沿氣隙圓周方

26、系列奇次諧波?；ê透鞔沃C波為沿氣隙圓周方向按正弦波分布的脈振磁動(dòng)勢。向按正弦波分布的脈振磁動(dòng)勢。（3 3）一個(gè)按正弦波分布的脈振磁動(dòng)勢，可分解為兩）一個(gè)按正弦波分布的脈振磁動(dòng)勢，可分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反的個(gè)轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，其幅值為，其幅值為原脈振磁動(dòng)勢最大幅值的一半。原脈振磁動(dòng)勢最大幅值的一半。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)366.4 三相電樞繞組產(chǎn)生的基波合成磁動(dòng)勢三相電樞繞組產(chǎn)生的基波合成磁動(dòng)勢n分析三相繞組的合成磁動(dòng)勢是研究交流電機(jī)的基礎(chǔ)。分析三相繞組的合成磁動(dòng)勢是研究交流電機(jī)的基礎(chǔ)。n三相繞組合成磁動(dòng)勢的分析方法主要有三種，即三相繞組合成磁動(dòng)勢的分析

27、方法主要有三種，即數(shù)數(shù)學(xué)分析法、波形疊加法和空間矢量法。學(xué)分析法、波形疊加法和空間矢量法。本節(jié)將采用本節(jié)將采用數(shù)學(xué)分析法來對三相繞組合成磁動(dòng)勢的基波進(jìn)行分?jǐn)?shù)學(xué)分析法來對三相繞組合成磁動(dòng)勢的基波進(jìn)行分析。析。三相對稱繞組流過三相對稱電流時(shí)如下圖所示。三相對稱繞組流過三相對稱電流時(shí)如下圖所示。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)37002 cos,2 cos(120 ),2 cos(240 )abciItiItiIt2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)38數(shù)學(xué)分析法數(shù)學(xué)分析法:111111(, )coscos(, )cos(120 )cos(120 )(, )cos(240 )cos(240 )ABCft

28、FtftFtftFt 利用三角公式將每相脈振磁動(dòng)勢分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，得利用三角公式將每相脈振磁動(dòng)勢分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，得: :2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)39111111111cos()cos()22cos()cos(240 )22cos()cos(120 )22ABCFFfttFFfttFFftt三式相加得：三式相加得：111111(, )(, )(, )(, )3cos()cos()2ABcftftftftFtFt 2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)40F F1 1為三相合成磁動(dòng)勢為三相合成磁動(dòng)勢基波的幅值基波的幅值, ,即即: :11133 42222dpNkFFIp1260*6

29、0*26022dfdtffnppp因?yàn)橐驗(yàn)?2=2ff，并考慮到電機(jī)的極對數(shù)為，并考慮到電機(jī)的極對數(shù)為p p，則三相合成磁，則三相合成磁動(dòng)勢基波的動(dòng)勢基波的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速為為: :11(, )cos()ftFt 轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)41111111( , )cos cos( , )cos(120)cos(120)( , )cos(240)cos(240)ABCftFtftFtftFt 11(, )cos()ftFt 合成磁動(dòng)勢是從流過超前電流相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后合成磁動(dòng)勢是從流過超前電流相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞組軸線。相的繞組軸線。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)

30、向。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向。幅值不變，位置變幅值不變，位置變幅值變，幅值變，位置不變位置不變2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)42 畫空間矢量圖時(shí)，只能畫出某一時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的大小和畫空間矢量圖時(shí)，只能畫出某一時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的大小和位置。無論畫哪個(gè)時(shí)刻的都可以，各矢量間的相對關(guān)系是位置。無論畫哪個(gè)時(shí)刻的都可以，各矢量間的相對關(guān)系是不會(huì)變的。不會(huì)變的?？臻g矢量法（參書空間矢量法（參書p196）2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)43 例如畫例如畫t=t=0 0的時(shí)刻，即的時(shí)刻，即 A A相電流達(dá)到正相電流達(dá)到正的最大值的最大值, , A A相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量位于相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量

31、位于A A相的相的相軸上相軸上 。 由于由于i ib b在時(shí)間上經(jīng)過在時(shí)間上經(jīng)過120120后才能達(dá)到最大后才能達(dá)到最大值，因此值，因此B B相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量需經(jīng)過相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量需經(jīng)過120 120 后才能到達(dá)后才能到達(dá)B B軸，它們各自應(yīng)從相的軸線上后退軸，它們各自應(yīng)從相的軸線上后退120120。 同理，同理，icic在時(shí)間上經(jīng)過在時(shí)間上經(jīng)過240240后才能達(dá)到最后才能達(dá)到最大值，因此大值，因此C C相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量需經(jīng)過相的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢分量需經(jīng)過240240 后才能到達(dá)后才能到達(dá)C C軸，它們各自應(yīng)從軸，它們各自應(yīng)從C C相的軸線相的軸線上后退上后退240240。2

32、022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)44ACBACBAFFFFFFFF3, 010t2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)45ACBACBAFFFFFFFF3, 0190t 2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)46(1)(1)對稱的三相繞組通有對稱的三相電流，基波合成磁動(dòng)勢對稱的三相繞組通有對稱的三相電流，基波合成磁動(dòng)勢是在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，其是在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，其幅值幅值為每相基波脈振磁動(dòng)勢為每相基波脈振磁動(dòng)勢最大幅值的最大幅值的3/23/2倍倍，即，即 (2)(2)合成磁動(dòng)勢的合成磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速， 即同步轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速1132FFmin)/(601rpf

33、n(4)(4)合成磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序合成磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序。即合成磁動(dòng)即合成磁動(dòng) 勢是從流過超前電流相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞勢是從流過超前電流相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞 組軸線。組軸線。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的轉(zhuǎn)向。(3)(3)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的瞬時(shí)位置視相繞組電流大小而定，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的瞬時(shí)位置視相繞組電流大小而定，當(dāng)某相當(dāng)某相 電流達(dá)到正的最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢的正幅值就與該相電流達(dá)到正的最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢的正幅值就與該相 繞組軸線重合。繞組軸線重合。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)472 cosabciItii例

34、例1.三相對稱繞組流過同一電流，求基波合成磁動(dòng)勢。三相對稱繞組流過同一電流，求基波合成磁動(dòng)勢。基波合成磁動(dòng)勢為零2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)482 cos0abciItii例例2.三相對稱繞組一相斷線，求基波合成磁動(dòng)勢（三相對稱繞組一相斷線，求基波合成磁動(dòng)勢（脈振，旋轉(zhuǎn)脈振，旋轉(zhuǎn)）2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)496.56.5兩相電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢兩相電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢 交流電機(jī)電樞繞組也可由兩相繞組構(gòu)成。交流電機(jī)電樞繞組也可由兩相繞組構(gòu)成。一一、兩相繞組產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢兩相繞組產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢: : 對稱兩相繞組在空間上互差對稱兩相繞組在空間上互差9090電角度，繞組中對稱

35、電角度，繞組中對稱 兩相電流在時(shí)間上互差兩相電流在時(shí)間上互差9090電角度。就可以得到磁動(dòng)電角度。就可以得到磁動(dòng) 勢的表達(dá)式勢的表達(dá)式: :1111cos coscos(90 )cos(90 )ABfFtfFt2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)50則合成基波磁動(dòng)勢為則合成基波磁動(dòng)勢為:111ABfff1cos()Ft11cos coscos(90)cos(90)Ft Ft空間相距空間相距90電角度的兩相對稱繞組，當(dāng)分別通入時(shí)間相電角度的兩相對稱繞組，當(dāng)分別通入時(shí)間相差差90電角度的正弦交流電流，電角度的正弦交流電流，產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢是產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)

36、勢。2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)51小結(jié)小結(jié)脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的異同點(diǎn)異同點(diǎn)；脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式；三相對稱繞組通入三相對稱電流產(chǎn)生的磁勢的三相對稱繞組通入三相對稱電流產(chǎn)生的磁勢的性質(zhì)性質(zhì)；如何改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)向；如何改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)向；基波的短距，分布系數(shù)基波的短距，分布系數(shù)；寫出寫出脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的數(shù)學(xué)表達(dá)式；并畫脈振磁動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的數(shù)學(xué)表達(dá)式；并畫出兩者的波形：出兩者的波形：000,4 5tt2022-1-18電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)52n現(xiàn)在的現(xiàn)在的A、B相繞組位置相繞組位置,其串聯(lián)有效匝數(shù)分別為其串聯(lián)有效匝數(shù)分別為NAkNA、NBkNB，兩相繞組流過的電流分別為：，兩相繞組流過的電流分別為：n并且并且IANAkN1 IBNBkN1,則則A、B兩相的磁動(dòng)勢兩相的磁