交流繞組磁勢

1、交流繞組磁勢第1頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日認識交流電機的電樞（定子）磁場1 從實例看電樞磁場在能量轉(zhuǎn)換中的作用 從同步電動機模型理解電樞磁場在能量轉(zhuǎn)換中的作用： 電樞的旋轉(zhuǎn)磁場的磁極代替手動磁鐵的驅(qū)動作用。同步手動動畫第2頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日1 從實例看電樞磁場在能量轉(zhuǎn)換中的作用 電樞的旋轉(zhuǎn)磁場的磁極代替手動磁鐵的驅(qū)動作用。定子旋轉(zhuǎn)磁場動畫（(鏈接磁動勢（2）中)）第3頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日 2）從同步發(fā)電機能量轉(zhuǎn)換關(guān)系理解電樞磁場在能量轉(zhuǎn)換中的作用同步發(fā)電機示意圖從轉(zhuǎn)子可以輸入數(shù)十萬千瓦機械功率，但

2、是轉(zhuǎn)子不會超速，也是因為定子表面有等效磁極的阻力同步電機動畫第4頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日2 交流電樞繞組磁動勢問題的知識結(jié)構(gòu)目的：學會如何分析對稱三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，認識其特點方法：從氣隙磁勢入手進行分析過程：一個載流線圈（集中整距繞組）的磁 場與磁勢 一相繞組電流的磁勢 三相繞組流過對稱三相電流的磁勢第5頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日14-1 單層集中整距繞組的一相磁動勢 交流電機模型圖（A相集中繞組）第6頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日1 電樞單一線圈的磁路、磁極與磁力線分布1）電樞單一線圈的磁路與磁極（1）帶

3、氣隙載流鐵心線圈的磁路與磁極 特點： 假設(shè)通入直流電流，磁路在鐵心范圍 內(nèi)，氣隙兩側(cè)為N,S極NS第7頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日（2）磁路與磁極：從鐵心線圈到定子鐵心SNNS特點： 平行氣隙變?yōu)閳A形空間，磁路仍在鐵心范圍內(nèi)； 左側(cè)氣隙兩側(cè)為N,S極，右側(cè)鐵心內(nèi)圓為N,S極。第8頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日（2）磁路與磁極：從鐵心線圈到定子鐵心SN特點： 外圓與槽形由方變圓，磁路仍在鐵心范圍內(nèi)； 鐵心內(nèi)圓仍為N,S極。NS第9頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日2）電樞單一線圈的磁力線分布 假設(shè)線圈中通入直流電流后所產(chǎn)生的磁

4、場分布的特點： 磁力線沿定子圓周均勻分布。（用數(shù)值計算方法得到）第10頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日3）線圈磁動勢的空間分布。 在定子內(nèi)圓表面建立空間圓弧坐標，以A相繞組軸線與定子內(nèi)圓表面交點作為原點，坐標用電角度表示。把氣隙圓周展成直線，橫坐標表示沿氣隙圓周的圓弧長。圓周展開動畫第11頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日定子內(nèi)圓氣隙磁勢分布 鐵心磁壓降忽略不計，則線圈磁勢消耗在兩段氣隙上。每段氣隙的磁勢線圈磁勢之半。（前頁） 上述表達式磁勢正負符號的規(guī)定：結(jié)論：載流線圈所產(chǎn)生的氣隙磁勢沿定子內(nèi)圓分布是矩形波，在線圈處，氣隙磁勢發(fā)生突變。磁力線出定子進

5、氣隙為正（N極為正）。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日矩形波磁勢的基波與諧波3次諧波5次諧波轉(zhuǎn)子定子第13頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日2. 用傅里葉級數(shù)分解矩形波磁動勢 為了得到所有繞組中電流共同產(chǎn)生的磁勢與磁場。兩個方法：各繞組矩形波磁勢相加，或諧波分析后基波與各次諧波分別相加。 第14頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日磁勢基波與諧波的物理意義是對磁場空間波形進行的諧波分析基波與諧波物理意義同分析電勢問題的轉(zhuǎn)子磁場，區(qū)別在于這里由電樞電流產(chǎn)生。圖中基波2極，五次諧波十極。第15頁，共45頁，2022年，5月20日，9點

6、5分，星期日結(jié)論: 1.基波磁動勢的幅值是矩形波磁動式幅值fk的4/倍； 諧波磁動勢幅值為基波幅值的1/倍 2.基波磁動勢波長與原矩形波波長一樣，磁極對數(shù)亦相同；（極距相同） 諧波的波長為基波的1/，極對數(shù)為基極波的倍。磁勢基波與諧波的輻值與波長第16頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日3. 線圈中通入交變電流產(chǎn)生脈振磁動勢脈振磁動勢動畫(鏈接磁動勢（1）中)第17頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日 當線圈電流交變時，磁勢沿氣隙分布仍是矩形，但幅值隨時間按余弦規(guī)律變化，也就是說整個磁勢波發(fā)生脈振。A相電流表達式A相脈振磁勢基波表達式（參見前面第3頁）第18

7、頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日A相脈振磁勢諧波表達式第19頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第20頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第21頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第22頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第23頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第24頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第25頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第26頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第27頁，共45頁，2022年，5月20日，

8、9點5分，星期日第28頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日第29頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日結(jié)論：1) 單個線圈當通入交流電流時產(chǎn)生在空間 按矩形波分布、位置固定、波幅的大小和正負隨時間變化的脈振磁勢。 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。A相脈振磁勢幅值第30頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日線圈磁場模擬分布圖第31頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日B相與C相電流建立的脈振磁場 圖5.2.7 B相電流建立的磁場的磁極與對稱軸iB iB 圖5.2.8 B相磁勢空間分布波形 第3

9、2頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日A相磁勢波動畫B相磁勢波動畫C相磁勢波動畫第33頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日14-2 單層集中整距繞組的三相磁動勢 三相繞組在空間對稱分布 三相電流為對稱、正弦交變 第34頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日三相合成磁動勢動畫(鏈接磁動勢（2）中) 第35頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日1. 三相合成基波磁動勢三個脈振基波磁動勢表達式第36頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日1. 三相合成基波磁動勢三相合成基波磁動勢表達式第37頁，共45頁，2022年，5

10、月20日，9點5分，星期日合成基波磁動勢幅值第38頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日 習題1）自學諧波合成部分2）全部思考題3）14-1，14-2 14-5 14-6第39頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日2. 三相合成諧波磁動勢 f3=0f5=F5cos(5+t) F5=3/21/50.9W1I/pf7=-F7cos(7-t) F7=3/21/70.9W1I/p第40頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日三相繞組合成磁動勢的特點1. 在三相對稱分布的繞組中，通入三相對稱的交流電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢波為一個沿空間按一定規(guī)律分布、波幅恒

11、定、隨時間在空間旋轉(zhuǎn)的磁動勢波；2. 合成磁動勢中除包含基波磁動勢分量外，還 包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動勢分 量。第41頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日14-3 三相雙層分布短距繞組的磁動勢三相 雙層 分布 短距第42頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日磁動勢表達式三相合成磁動勢 f = f1 + f3 + f5 + f7 + 三相合成基波磁動勢 f1 = F1 cos(-t) 波幅 F1= 1.35 W1kdp1I /p 三相合成諧波磁動勢 f = cos(t) 波幅 F= 1/1.35 W1kdp /p I第43頁，共45頁，2022年，5月20日，9點5分，星期日5. 合成磁動勢中除包含基波磁動勢分量外，還包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動勢分量。三相繞組合成磁動勢的特點1. 在三相對稱分布的繞組中，通入三相對稱的交流電流時，所產(chǎn)生的合成基波磁動勢是一個沿空間按正弦規(guī)律分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁動勢，磁場的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。2. 磁動勢（磁場）的轉(zhuǎn)向總是從電流的超前相