交流繞組磁勢

交流繞組磁勢第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日認(rèn)識(shí)交流電機(jī)的電樞（定子）磁場1從實(shí)例看電樞磁場在能量轉(zhuǎn)換中的作用從同步電動(dòng)機(jī)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(dòng)磁鐵的驅(qū)動(dòng)作用。同步手動(dòng)動(dòng)畫第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日1從實(shí)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(dòng)磁鐵的驅(qū)動(dòng)作用。定子旋轉(zhuǎn)磁場動(dòng)畫（(鏈接磁動(dòng)勢（2）中)）第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日2）從同步發(fā)電機(jī)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(jī)示意圖從轉(zhuǎn)子可以輸入數(shù)十萬千瓦機(jī)械功率，但是轉(zhuǎn)子不會(huì)超速，也是因?yàn)槎ㄗ颖砻嬗械刃Т艠O的阻力同步電機(jī)動(dòng)畫第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日2交流電樞繞組磁動(dòng)勢問題的知識(shí)結(jié)構(gòu)目的：學(xué)會(huì)如何分析對(duì)稱三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，認(rèn)識(shí)其特點(diǎn)方法：從氣隙磁勢入手進(jìn)行分析過程：一個(gè)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(duì)稱三相電流的磁勢第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日14-1單層集中整距繞組的一相磁動(dòng)勢

交流電機(jī)模型圖（A相集中繞組）第六頁，共四十五頁，2022年，8月28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）帶氣隙載流鐵心線圈的磁路與磁極特點(diǎn)：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第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日（2）磁路與磁極：從鐵心線圈到定子鐵心SNNS特點(diǎn)：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。第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日（2）磁路與磁極：從鐵心線圈到定子鐵心SN特點(diǎn)：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第九頁，共四十五頁，2022年，8月28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)生的磁場分布的特點(diǎn)：磁力線沿定子圓周均勻分布。（用數(shù)值計(jì)算方法得到）第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日3）線圈磁動(dòng)勢的空間分布。在定子內(nèi)圓表面建立空間圓弧坐標(biāo)，以A相繞組軸線與定子內(nèi)圓表面交點(diǎn)作為原點(diǎn)，坐標(biāo)用電角度α表示。把氣隙圓周展成直線，橫坐標(biāo)表示沿氣隙圓周的圓弧長。圓周展開動(dòng)畫第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日定子內(nèi)圓氣隙磁勢分布鐵心磁壓降忽略不計(jì)，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(dá)式磁勢正負(fù)符號(hào)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(jìn)氣隙為正（N極為正）。第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日矩形波磁勢的基波與諧波3次諧波5次諧波轉(zhuǎn)子定子第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日2.用傅里葉級(jí)數(shù)分解矩形波磁動(dòng)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(gè)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。

第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日磁勢基波與諧波的物理意義是對(duì)磁場空間波形進(jìn)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。第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日結(jié)論:1.基波磁動(dòng)勢的幅值是矩形波磁動(dòng)式幅值fk的4/π倍；諧波磁動(dòng)勢幅值為基波幅值的1/ν倍

2.基波磁動(dòng)勢波長與原矩形波波長一樣，磁極對(duì)數(shù)亦相同；（極距相同）諧波的波長為基波的1/ν，極對(duì)數(shù)為基極波的ν倍。磁勢基波與諧波的輻值與波長第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日3.線圈中通入交變電流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢脈振磁動(dòng)勢動(dòng)畫(鏈接磁動(dòng)勢（1）中)第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日當(dāng)線圈電流交變時(shí)，磁勢沿氣隙分布仍是矩形，但幅值隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，也就是說整個(gè)磁勢波發(fā)生脈振。A相電流表達(dá)式A相脈振磁勢基波表達(dá)式（參見前面第3頁）第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日A相脈振磁勢諧波表達(dá)式第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日結(jié)論：1)單個(gè)線圈當(dāng)通入交流電流時(shí)產(chǎn)生在空間按矩形波分布、位置固定、波幅的大小和正負(fù)隨時(shí)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相脈振磁勢幅值第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日線圈磁場模擬分布圖第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日B相與C相電流建立的脈振磁場

圖5.2.7B相電流建立的磁場的磁極與對(duì)稱軸iB

iB

圖5.2.8B相磁勢空間分布波形

第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日A相磁勢波動(dòng)畫B相磁勢波動(dòng)畫C相磁勢波動(dòng)畫第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日14-2單層集中整距繞組的三相磁動(dòng)勢

三相繞組在空間對(duì)稱分布

三相電流為對(duì)稱、正弦交變

第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日三相合成磁動(dòng)勢動(dòng)畫(鏈接磁動(dòng)勢（2）中)

第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.三相合成基波磁動(dòng)勢三個(gè)脈振基波磁動(dòng)勢表達(dá)式第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.三相合成基波磁動(dòng)勢三相合成基波磁動(dòng)勢表達(dá)式第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日合成基波磁動(dòng)勢幅值第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日習(xí)題

1）自學(xué)諧波合成部分

2）全部思考題

3）14-1，14-214-514-6第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日2.三相合成諧波磁動(dòng)勢

f3=0f5=F5cos(5α+ωt)F5=3/2×1/5×0.9W1I/pf7=-F7cos(7α-ωt)F7=3/2×1/7×0.9W1I/p第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日三相繞組合成磁動(dòng)勢的特點(diǎn)1.在三相對(duì)稱分布的繞組中，通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢波為一個(gè)沿空間按一定規(guī)律分布、波幅恒定、隨時(shí)間在空間旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢波；2.合成磁動(dòng)勢中除包含基波磁動(dòng)勢分量外，還包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢分量。第四十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日14-3

三相雙層分布短距繞組的磁動(dòng)勢

三相

雙層

分布

短距第四十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日磁動(dòng)勢表達(dá)式三相合成磁動(dòng)勢f=f1+f3+f5+f7+…三相合成基波磁動(dòng)勢f1=F1cos(α-ωt)波幅F1=1.35W1kdp1I/p三相合成諧波磁動(dòng)勢

fν=νcos(να±ωt)

波幅Fν=1/ν×1.35W1kdpν/pI第四十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日5.合成磁動(dòng)勢中除包含基波磁動(dòng)勢分量外，還包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢分量。三相繞組合成磁動(dòng)勢的特點(diǎn)1.在三相對(duì)稱分布的繞組中，通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢是一個(gè)沿空間按正弦規(guī)律分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，磁場的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。2.