交流異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)單相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)

2023/5/171§4-3三相異步電動(dòng)機(jī)定子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)一、單相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)-脈振磁動(dòng)勢(shì)1、整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)二極電機(jī)，定子槽上只有一個(gè)整距線圈，通入交流電。極軸線SN某一時(shí)刻（ωt=0）磁動(dòng)勢(shì)波形極軸線定子圓周展開線2023/5/172磁動(dòng)勢(shì)大?。河捎诰€圈中通過的是交流電流，所以其產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)分布的矩形波幅值的一般表達(dá)式為：可見：整距線圈中通過正弦變化的交流電流時(shí)所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)分布波的幅值，即矩形的高度是時(shí)間的函數(shù)，隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流到達(dá)最大值時(shí)，矩形的高度達(dá)到最大值Fym；電流為零時(shí)，矩形的高度為零，即矩形消失；電流為負(fù)值時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)將隨著改變方向。2023/5/173結(jié)論：整距線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)在任何瞬間時(shí)，空間的分布總是一個(gè)矩形波；而在空間上任意一點(diǎn)的大小隨電流的變化而變化。這種從空間上看位置固定，從時(shí)間上看大小在正負(fù)最大值之間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為脈振磁動(dòng)勢(shì)。磁動(dòng)勢(shì)的頻率就是交流電流的頻率。以上分析的是一對(duì)極的情況，在多極電機(jī)中，如果取一對(duì)極內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)來分析，與兩極電極的磁動(dòng)勢(shì)完全相同，即p對(duì)極磁動(dòng)勢(shì)分布波形僅是周期數(shù)增加為p倍而已。異步電機(jī)整距線圈磁動(dòng)勢(shì)分布和大小變化規(guī)律為在空間上按矩形波分布，大小隨時(shí)間作正弦變化。2023/5/174矩形波磁動(dòng)勢(shì)的諧波分析法：由于磁動(dòng)勢(shì)分布對(duì)橫軸周期奇對(duì)稱即f(x)=-f(x+τ),矩形波中僅含有1、3、5等奇次諧波，又對(duì)稱于縱軸，即f(x)=f(-x)，則矩形波中只含有余弦項(xiàng)。基波幅值:諧波幅值:2023/5/175整距線圈產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)分解后表達(dá)式為：基波在空間按正弦分布；在時(shí)間上，任何一個(gè)位置的磁勢(shì)都按正弦變化。所以基波是一個(gè)正弦分布的正弦脈振磁勢(shì)。fy1=Fy1cos(πx/τ)

cosωt

2023/5/1762、線圈組的磁動(dòng)勢(shì)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是分布的，所以無論單層繞組還是雙層繞組，組成線圈組的線圈或等效的線圈組的線圈，相互之間隔一個(gè)槽距角，并且是串聯(lián)的。（1）整距線圈線圈組磁動(dòng)勢(shì)q個(gè)線圈構(gòu)成一個(gè)線圈組,線圈與線圈之間錯(cuò)開一個(gè)槽距角α,稱為分布繞組。2023/5/177線圈組的磁勢(shì)等于q個(gè)線圈磁勢(shì)在空間的疊加，工程上，為便于分析，用矢量相加的方法代替波形逐點(diǎn)相加，因?yàn)榛ù艅?dòng)勢(shì)在空間按正弦規(guī)律分布，故可用一個(gè)相應(yīng)的空間矢量來代表。矢量的長(zhǎng)度代表基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fy1

，各基波磁動(dòng)勢(shì)間空間位移，就是代表各基波磁動(dòng)勢(shì)的矢量間的位移。把長(zhǎng)度等于Fy1的q個(gè)互差α電角度的基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相加就可得出線圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)Fq1

，即：由于這q個(gè)基波磁動(dòng)勢(shì)矢量大小相等，又依次位移α電角度，相加起來就構(gòu)成了正多邊形的一部分。設(shè)R為該多邊形的外接圓半徑，根據(jù)幾何關(guān)系，正多邊形每個(gè)邊所對(duì)的圓心角等于兩個(gè)矢量之間的夾角，所以可求出q個(gè)整距線圈組成的線圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值為：而每個(gè)基波磁動(dòng)勢(shì)矢量的幅值為可求得Fq1為2023/5/178繞組基波磁動(dòng)勢(shì)分布因數(shù)Kq1表示同樣匝數(shù)分布繞組，其基波磁動(dòng)勢(shì)比有同樣匝數(shù)集中繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)減小的系數(shù)，或者可理解為把繞組中各線圈排列成分布以后所引起基波磁動(dòng)勢(shì)的一個(gè)折扣，即：由于，q個(gè)矢量的矢量和小于q倍的矢量（代數(shù)和），所以kq1

<1。同理，可推得線圈組高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fqv為例題：四極三相異步機(jī)，Q=36，計(jì)算1，3，5，7次諧波磁動(dòng)勢(shì)分布因數(shù)2023/5/1792023/5/1710（2）短距線圈線圈組磁動(dòng)勢(shì)以q=2,τ=6,y1=5的雙層短距疊繞組為例，一對(duì)極下屬同一相的兩個(gè)線圈組如圖。可認(rèn)為上層邊1、2和7、8，下層邊12、13和6、7為兩組整距線圈的線圈組，它們?cè)诳臻g上相互之間的位移為電角度ε，正好是線圈節(jié)距縮短的角度：這時(shí)上、下兩層整距線圈組的合成磁動(dòng)勢(shì)分解的基波和各次諧波中，基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值相等為Fq1，相互位移為ε,ν次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為Fqν

，相互間位移為εν。雙層短距繞組的磁勢(shì)等于兩個(gè)等效單層繞組的磁勢(shì)在空間疊加。2023/5/1711ky1

稱為基波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù)。節(jié)距因數(shù)和分布因數(shù)具有相似的物理意義，它代表線圈采用短距后所形成的磁動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)應(yīng)打的折扣，即：由于兩短距線圈的線圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)整距線圈的線圈組基波磁動(dòng)勢(shì)的矢量和，因此總小于兩個(gè)整距線圈的線圈組基波磁動(dòng)勢(shì)矢量的代數(shù)和，所以線圈采用整距時(shí)ky1=1，而采用短距時(shí)ky1<1。同理，可推得線圈組高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fqν為：2023/5/1712由上面分析可知：線圈由集中放置改為分布放置，基波磁動(dòng)勢(shì)要打一折扣kq1，線圈由整距放置改為短矩放置，基波磁動(dòng)勢(shì)又要打一折扣ky1，那么由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值等于具有相同匝數(shù)的整距集中繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值乘以系數(shù)kw1=ky1kq1

，kw1為基波繞組因數(shù)。諧波磁動(dòng)勢(shì)也是這樣，kwv=kyvkqv

。相繞組勢(shì)由含有q個(gè)線圈的線圈組聯(lián)接構(gòu)成的，故在清楚線圈和線圈組的磁動(dòng)勢(shì)基礎(chǔ)上，可推導(dǎo)出相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)并不是整個(gè)繞組的安匝數(shù)，而是指每對(duì)極下這個(gè)相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)。所以相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值是一對(duì)極下線圈中電流所形成的磁動(dòng)勢(shì)的幅值。2023/5/17133、相繞組的磁動(dòng)勢(shì)設(shè)極對(duì)數(shù)為p，每極每相槽數(shù)為q的雙層短距繞組，每個(gè)線圈組有q個(gè)線圈，如線圈的匝數(shù)為Ny，則一個(gè)相繞組每對(duì)極下線圈的匝數(shù)為2qNy。如相繞組的總匝數(shù)N，有：那么其基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值為：ν次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為：

如空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組的軸線處，則單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)方程為：2023/5/1714202