電機學課件第十四章-交流繞組的磁動勢

第三篇交繞組第14章交流繞組的磁動勢14.1單相繞組的脈振磁勢14.2三相繞組的旋轉磁勢14.1單相繞組的脈振磁勢14.1.1整距線圈的磁勢14.1.2線圈組的磁勢14.1.3單相繞組的磁勢14.1.4脈振磁勢的分解14.1.1整距線圈的磁勢1三個假設2整距線圈的兩極磁勢3整距線圈的四極磁勢4整距線圈磁勢的特點1三個假設假設1：鐵不阻磁：鐵心磁導率μFe=∞；假設2：氣隙均勻；假設3：電流集中：槽內電流集中于槽中心處。2整距線圈的兩極磁勢每根磁力線都包圍相同的電流Ncic。根據(jù)全電流定律，每根磁力線構成的磁路上具有相同的磁勢。由假設1（忽略鐵心磁勢）知，磁勢將全部作用在兩段氣隙上。由假設2（氣隙均勻）知，氣隙各處的磁動勢均為Ncic/2。2續(xù)1把定子和轉子從線圈邊A的中心切割展開，并以線圈軸線與N的交點作為原點。整距線圈的磁勢在氣隙內的分布是一個矩形波，峰值等于Ncic/2。由假設3（槽內電流集中）知，磁勢波在載流線圈邊之中心處，發(fā)生大小為Ncic的躍變。磁勢波為一矩形波周期函數(shù)?？杀頌椋?續(xù)23整距線圈的四極磁勢定子裝有兩個節(jié)距等于定子內緣1/4周長的整距線圈時，將產生一個四極磁場。原點o選在線圈1軸線與N極的交線上。3續(xù)1依此類推，可得到2p極的磁場、周期性矩形磁勢波。利用傅立葉級數(shù)可將周期性矩形磁動勢波分解為一系列奇次正弦波，即：3續(xù)2若電流隨時間按余弦規(guī)律變化，即ic=Iccosωt，則矩形波的高度也隨時間按余弦規(guī)律變化。這種空間位置固定不動，波幅隨時間變化的磁勢稱為脈振磁勢，物理學上稱為駐波。脈振磁勢的脈振頻率與交流電流的頻率相同。于是脈振磁勢為4整距線圈磁勢的特點1）按矩形分布。2）按電流頻率脈振。

3）可被分解為1、3、5、7等奇次諧波。

4）基波的極對數(shù)就是電機的極對數(shù)p，ν次諧波的極對數(shù)為pν=νp，極距為τν=τ/ν。

5）各次諧波都有一個波幅位于線圈的軸線上。

6）基波幅值、諧波幅值分別為：14.1.2線圈組的磁勢1整距線圈組的磁勢2短距線圈組的磁勢1整距線圈組的磁勢線圈組磁勢與各線圈磁勢的關系：由于每個線圈匝數(shù)相等、電流相同，故所生磁勢幅值幅值。但是，線圈組的線圈是分布的，相鄰線圈在空間彼此移過一個槽的電角度α。故各矩形磁勢波之間在空間亦間隔α電角度。一個線圈組的磁勢可以看成是由q個整距線圈所生磁勢的合成。合成的方法有三種。1續(xù)1

合成方法之一：把q個整距線圈所生矩形磁勢逐點相加。所得合成磁勢乃是一個階梯波。如圖所示。然后，采用傅立葉級數(shù)分析得出各次諧波。顯然階梯波的諧波分析要比矩形波復雜得多。1續(xù)2

合成方法之二：先對各線圈的矩形磁勢進行諧波分析，然后對基波逐點相加，得基波合成磁勢。1續(xù)3

合成方法之三：由于基波在空間按余弦規(guī)律分布，故可用空間矢量表示和運算。于是，q個線圈的基波合成磁勢矢量就等于各個線圈磁勢基波矢量的矢量和。1續(xù)4采用矢量運算時，磁勢合成與電勢合成完全相似。因此線圈分布的影響同樣可以采用分布因數(shù)kd1、kdV來計及。于是整距線圈組的基波合成磁勢幅值、諧波合成磁勢幅值分別為：2短距線圈組的磁勢

單層繞組本質上都是整距繞組。因此不在所論之列。雙層繞組有整距、短距之分，但一般采用短距?，F(xiàn)在考察如圖所示的短距繞組：q=3，τ=9，y1=8。2續(xù)1由于磁勢的大小和波形只與電流分布有關，而與線圈邊的連接次序無關，故可把短距線圈組的上、下層線圈邊分別看作一個單層整距線圈組，如圖所示。這兩個線圈組在空間彼此錯開ε電角。2續(xù)2----綜合前面兩圖：2續(xù)3

于是，上層和下層整距線圈組的基波磁勢的幅值Fq1（上）和Fq1（下）大小相等，在空間也錯開ε電角度。把這兩條曲線逐點相加，可得雙層短距線圈組的基波磁勢。對應的磁勢空間矢量圖亦示出。9.1變壓器的基本特性9.1.1空載特性9.1.2短路特性9.1.1變壓器的空載特性1空載特性定義2空載試驗接線3空載特性曲線4空載特性本質5空載試驗用途1空載特性定義二次側電流I2=0時，一次側的電流和輸入功率與外加電壓U1之間的關系I0=f(U1)和P0=f(U1)稱為空載特性。U1的變化范圍是【0，1.15U1N

】。2空載試驗接線

原則：被測阻抗、鄰接儀表阻抗盡量拉開距離2續(xù)1：為什么空載試驗在低壓側加電源？答：電源電壓U1的變化范圍是【0，1.15U1N

】。即電源電壓要加到超過額定電壓。如果選擇在高壓側做空載試驗，則高壓側電壓高，不安全，也不便于選擇儀表。所以，空載試驗選在低壓側加電源，即在低壓側進行空載試驗。3空載特性曲線：用調壓器調節(jié)外加電壓U1，使U1從零逐步升到1.15U1N為止

4空載特性本質空載特性曲線I0=f(U1)實質上是磁化曲線。當電壓較低時，磁通較小，I0~U1是線性關系；當電壓較高時，磁路逐漸飽和，I0增加較U1快。因此勵磁阻抗Zm并非常值，而是隨飽和程度的增高而減小。變壓器總是在額定電壓附近運行，因此，一般只要求額定電壓時的Zm值。5空載特性用途：

求勵磁阻抗Zm原邊漏阻抗比勵磁阻抗小得多，可忽略不計。勵磁阻抗為：

原邊電阻較勵磁電阻小得多，可忽略不計。勵磁電阻為：于是，勵磁電抗為：5續(xù)1：勵磁阻抗的歸算由于空載試驗在低壓側進行，故測得的數(shù)據(jù)為歸算到低壓側的值。如果低壓側為副方，則需把計算結果歸算到高壓側，各參數(shù)應乘以電壓比的平方，即k2。如果低壓側為原方，則計算結果無須歸算。9.1.2變壓器的短路特性1短路特性定義2短路試驗接線3短路特性曲線4空載特性本質5短路試驗用途1短路特性定義二次側短路，一次側的電流和輸入功率與外加電壓之間的關系Ik=f(U1)和Pk=f(U1)稱為短路特性。Ik的變化范圍是【0，1.2I1N

】。U1的變化范圍，從簡化電路可知，是【0，1.2I1N*Zk】。變壓器的短路阻抗很小，額定負載時的短路壓降一般只有額定電壓的百分之十左右。因此，短路試驗所加電壓不高。2短路試驗接線

原則：被測阻抗、鄰接儀表阻抗盡量拉開距離2續(xù)1：為什么短路試驗在高壓側加電源？答：定義短路特性時已說明：短路試驗時所加電壓不高。而所測電流較大，達到額定電流的1.2倍。如果選擇在低壓側做短路試驗，則由于低壓側電流大，不便于選擇儀表。所以，短路試驗選在高壓側加電源，即在高壓側進行短路試驗。3短路特性曲線：用調壓器調節(jié)外加電壓U1，使U1從零逐步升到使Ik達到1.2I1N為止

4短路特性本質短路特性曲線實質上反映的是短路阻抗的特性。5短路特性用途：

求短路阻抗Zk原邊漏阻抗比勵磁阻抗小得多，可忽略不計。勵磁阻抗為：

原邊電阻較勵磁電阻小得多，可忽略不計。勵磁電阻為：于是，勵磁電抗為：5續(xù)1：勵磁阻抗的歸算