第11章 交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)課件

第十一章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)本章重點(diǎn)討論的問(wèn)題:

單相繞組磁動(dòng)勢(shì)——脈振磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)要求：

1.掌握磁動(dòng)勢(shì)的理論分析及公式；

2.掌握產(chǎn)生各磁勢(shì)的條件及特點(diǎn)；

3.了解用三角函數(shù)和向量來(lái)表示磁動(dòng)勢(shì)。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)分析推導(dǎo)過(guò)程線圈的磁動(dòng)勢(shì)線圈組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)短距系數(shù)分布系數(shù)三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)合成第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)§11-1

單層集中整距繞組的一相磁動(dòng)勢(shì)

交流電機(jī)模型圖（A相集中繞組）第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)1.磁動(dòng)勢(shì)表示方法單個(gè)線圈產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)圖線圈中通入電流(i≠0)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布圖第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)線圈磁動(dòng)勢(shì)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α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。轉(zhuǎn)子定子第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)正磁勢(shì)規(guī)定：磁感應(yīng)線方向是出定子進(jìn)轉(zhuǎn)子為正值。結(jié)論：通入電流的線圈，它所產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)沿圓周分布是一個(gè)矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁動(dòng)勢(shì)發(fā)生突跳。

不計(jì)鐵心磁壓降，每個(gè)空氣隙所消耗的磁動(dòng)勢(shì)等于整個(gè)磁路磁動(dòng)勢(shì)的一半，為Nki/2，即：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)2.用傅里葉級(jí)數(shù)分解矩形波磁動(dòng)勢(shì)

轉(zhuǎn)子定子3次諧波5次諧波第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論:

1、基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為4fk/π，是矩形波磁動(dòng)勢(shì)幅值的4/π倍；諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為基波幅值的1/ν倍；2、基波磁動(dòng)勢(shì)波長(zhǎng)與原矩形波長(zhǎng)一樣，磁極對(duì)數(shù)亦相同；諧波的波長(zhǎng)為基波的1/ν，極對(duì)數(shù)為基波的ν倍。3、a=0處為各次諧波幅值處。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)3.線圈中通入交變電流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)畫(huà)

當(dāng)線圈電流交變時(shí)，線圈磁勢(shì)在空間上沿氣隙分布仍是矩形波，而且軸線固定不動(dòng)，但其幅值在時(shí)間上按余弦規(guī)律變化，也就是說(shuō)整個(gè)磁勢(shì)波不能移動(dòng)而只能脈振。線圈中電流表達(dá)式矩形波的幅值大小

將矩形波分解為基波和各次諧波。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)1）基波磁動(dòng)勢(shì)

式中為基波磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅，

FK1cosωt是基波磁動(dòng)勢(shì)的振幅。2）3次諧波磁動(dòng)勢(shì)第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)3）5次諧波磁動(dòng)勢(shì)矩形波磁勢(shì)可表示為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)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(shì)波是一個(gè)在空間按矩形波分布、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(shì)波，稱(chēng)該種磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁勢(shì)。

2)

線圈磁勢(shì)除包含基波磁勢(shì)外，還包含有3、5、7等諧波磁勢(shì)分量。

3)基波和諧波磁勢(shì)既是空間函數(shù)又是時(shí)間函數(shù)，振幅均在a=0處。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)線圈磁場(chǎng)模擬分布圖第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)4.脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

整距線圈通入交流電產(chǎn)生基波脈振磁勢(shì)為：由積化和差公式可將分解為兩個(gè)三角式之和：脈振磁動(dòng)勢(shì)分解動(dòng)畫(huà)第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論：

1)一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)波，可分解為兩個(gè)波長(zhǎng)與原脈振波完全相同，分別朝相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)波，旋轉(zhuǎn)角速度（ω）與脈振波的脈振頻率（f）有關(guān)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)波的幅值是原脈振波的一半。

2)當(dāng)線圈中電流為正的最大值時(shí)，脈振波的波幅為正的最大值，此時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波的正波幅正好轉(zhuǎn)到α=0°的位置，即在通電線圈的軸線處，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波重疊在一起。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)5.用空間矢量表示空間正弦分布的磁動(dòng)勢(shì)

用余弦分布的基波最大幅值F′K1

和F"K1的旋轉(zhuǎn)，代表余弦分布磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度分別為ω和-ω

。

一個(gè)在空間按余弦分布的磁動(dòng)勢(shì)波，可用一個(gè)空間矢量表示（長(zhǎng)度代表磁勢(shì)波幅值，位置代表磁勢(shì)波正幅值位置）。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)閍的正方向。

第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)§11-2單層集中整距繞組的三相磁動(dòng)勢(shì)

條件:

三相繞組在空間對(duì)稱(chēng)分布,

三相電流為對(duì)稱(chēng)、正弦交變。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相合成磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)畫(huà)

三相繞組在空間對(duì)稱(chēng)分布,三相電流為對(duì)稱(chēng)、正弦交變，分別表示為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)×××···等效集中整距×·相軸(A相)1)相軸的概念第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)

2、A，B，C三相的相軸在空間是同一位置還是相互錯(cuò)開(kāi)120°空間電角度？問(wèn):

1、當(dāng)A，B，C三相繞組嵌入定子槽中，相軸是旋轉(zhuǎn)還是靜止?第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)○○○○○○○○三相Aa

=4π/3a=0a

=2π/3BC××··×ZCXBAY·第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)Iωtωt時(shí)軸時(shí)間相角2)時(shí)軸概念

不同時(shí)刻電流在時(shí)軸上的投影不同，電流相量只是時(shí)間函數(shù)，不是空間函數(shù)。注意:不表示相量在空間旋轉(zhuǎn)第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)最大幅值：

F1(a,t)F1(a,0)F1(0,0)FK1F(0,t)x(a)時(shí)軸相軸3)時(shí)軸和相軸的關(guān)系第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)1.三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)1）解析法A、B、C三相脈振基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式（時(shí)軸、相軸）式中FK1為一個(gè)線圈產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值。

若每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為N1,則每相線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)

將每個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，則三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式:合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值：

第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論：

1)每相繞組產(chǎn)生脈振磁勢(shì)，但三相合成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)；2)三相合成基波磁勢(shì)的波長(zhǎng)和單相一樣，即極對(duì)數(shù)一樣；

3)每相的脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值大小隨時(shí)間變化，而三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值是不變的；4)三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?α方向，也就是順著A、B、C三相電流的正相序方向，旋轉(zhuǎn)角速度為ω；5)當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的正幅值正好位于該相繞組的軸線（相軸）處。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)2）空間矢量圖法

將每個(gè)基波脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，用矢量表示如下，其中帶一撇的是正轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)，兩撇的為反轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)正轉(zhuǎn)分量空間相位相同，相加后增為3倍。反轉(zhuǎn)分量空間相位互差120°,合成值為零。ABCABC第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速方向的改變方法

波幅位置隨時(shí)間而變，出現(xiàn)在ωt-α=0處（ωt=α），當(dāng)一相電流達(dá)正最大值，波幅就恰好移至該相軸線處。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)t=α=0oIA

=Imcostt=α=120o

IB=Imcos(t-120o)轉(zhuǎn)速為:A軸→B軸→C軸ABCABC第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)例題:

把三相異步電動(dòng)機(jī)接到電源的三個(gè)接線端頭對(duì)調(diào)兩根后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否會(huì)改變?為什么?第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)接電流最大值先后順序A→B→C軸，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)ABCABC電網(wǎng)A→C→B軸，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)ABCABC電網(wǎng)第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)2.三相合成諧波磁動(dòng)勢(shì)（p210-212）

第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)一

在三相對(duì)稱(chēng)分布的繞組中，通入三相對(duì)稱(chēng)的交流電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢(shì)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(shì)，磁場(chǎng)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)二

基波磁動(dòng)勢(shì)（磁場(chǎng)）的轉(zhuǎn)向總是從電流的超前相轉(zhuǎn)到滯后相。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)三旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為:

第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)四

哪一相電流達(dá)到最大值，合成基波磁場(chǎng)的正波幅一定位于該相繞組的軸線處。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)五

合成磁動(dòng)勢(shì)中除包含基波磁動(dòng)勢(shì)分量外，包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)分量，但不包含3次及3的奇次倍諧波分量。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)§11-3三相雙層分布短距繞組的磁動(dòng)勢(shì)1.單層分布線圈組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

與求分布線圈組的電動(dòng)勢(shì)相同，如果有q個(gè)線圈分布，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)

對(duì)于各諧波磁動(dòng)勢(shì)，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)2.雙層短距線圈的磁動(dòng)勢(shì)

分析方法與求短距線圈電動(dòng)勢(shì)相同。雙層短距繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為：

式中，為基波節(jié)距因數(shù)。

可見(jiàn)，在每個(gè)線圈串聯(lián)匝數(shù)相同的情況下，雙層產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)公式中為2FK1，而單層為FK1，另外由于短距，在計(jì)算基波磁動(dòng)勢(shì)時(shí)需乘一個(gè)基波節(jié)距因數(shù)。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)

同樣，各次諧波磁動(dòng)勢(shì)也存在節(jié)距因數(shù)。各次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：v次諧波節(jié)距kpv因數(shù)為：第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相合成磁動(dòng)勢(shì)三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為3.三相雙層分布短距繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

式中N1為繞組一相串聯(lián)匝數(shù)，為基波繞組因數(shù)。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相合成諧波磁動(dòng)勢(shì)對(duì)v=(6k-1)次諧波

為v次諧波繞組因數(shù)。對(duì)v=(6k+1)次諧波v次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fv為第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)§11-4橢圓形磁動(dòng)勢(shì)1.什么條件下產(chǎn)生圓形磁動(dòng)勢(shì)，什么條件下產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。2.橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與單相脈振、圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的區(qū)別。要點(diǎn):第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)用對(duì)稱(chēng)分量法正序電流：負(fù)序電流：零序電流：

零序電流所產(chǎn)生的三個(gè)脈振基波磁動(dòng)勢(shì)空間相位彼此錯(cuò)開(kāi)1200

電角度，時(shí)間相量上三者相同相位，所以任何時(shí)刻任何位置它們的合成磁動(dòng)勢(shì)為零值。第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)最大幅值軌跡為圓F'逆時(shí)針轉(zhuǎn)，

F"

順時(shí)針轉(zhuǎn)，-波幅軌跡為橢圓F1軌跡為相軸上的脈振幅值。長(zhǎng)軸短軸F1F"F'相軸F1F"F'

-單相脈振磁場(chǎng)圓形磁場(chǎng)橢圓形磁場(chǎng)單相脈振只有F′F′和F"旋轉(zhuǎn)量旋轉(zhuǎn)分量構(gòu)成F′=F"正向旋轉(zhuǎn)量F′≠F"F'第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)

每種磁動(dòng)勢(shì)都可以歸納為：空間正轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和空間反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的合成脈振磁動(dòng)勢(shì)—單相繞組通入單相交流電產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)—對(duì)稱(chēng)繞組通入對(duì)稱(chēng)交流電產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)—第11章交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)本章小結(jié)當(dāng)對(duì)稱(chēng)的三相繞組通入對(duì)稱(chēng)的三相電流時(shí)，其合成基波磁勢(shì)特性：1）正