电机学 第七章 交流电机绕组的磁动势

2
t=2 0 2
x
3 2
2
0 2
x
3 2
2
0 2
x
3 2
2
(a)脉动磁动势波
(b)正向旋转磁动势波 (c)反向旋转磁动势波
图7-7 单相脉动磁动势分布波的分解
26
F
F-
x=
t
F+
x的正方向
t
x=0
A相轴线
Y
C
A
X
B相轴线
Z
B
C相轴线
图7-8 脉动磁动势分解的矢量图
图7-9 三相绕组的磁轴位置
27
二、三相对称绕组流过三相对称电 流的基波磁动势
15
(a)双层短距绕组的实际连接
(b)等效上、下层整距绕组
1 32
F m1 F q1
F m1
(1)
F q1
(2)
F q1
2
2
(d)用矢量法求基波合成磁动势
(c)上、下层基波磁动势及其合成
图7-5 双层短距绕组的磁动势(q=2)
16
Fm1 2Fq1Kp1 0.9 2qNc Kp1Kd1Ic 0.92qNc KN1Ic
28
iA iB
2Isint
2Isint 120
iC 2Isint 120
29
f f
A1 B1
Fm1sint sinx
Fm1sint 120
s
inx
120
fC1 Fm1sint 120sinx 120
30
f A1
1 2
Fm1cost
x
1 2
Fm1cost
x
f B1
1 2
Fm1cost
18
Fm1
0.9
NK N1 p
I
Fm
0.9 NKN
p
I，
3，5，7，
19
三、单相绕组的磁动势
20
x正方向 f
S
N
A1
A2
N
S
N
(a)四极电机磁场
A1 0
1 2
N cic
X1
A2
180 o
1 2
360 o N cic
X2 540 o
(b)磁动势分布波
图7-6 4极整距线圈的磁动势
x A1 720 o
Fm 2Fq Kp 0.9 2qNc Kp Kd Ic 0.92qNc KN Ic
17
f 0.92qNc Ic sint
K
N1
sin
x
1 3
K
N3
sin
3x
1 5
K
N5
s
in
5
x
0.9 N I sin t
p
K
N1
sin
x
1 3
K
N3
sin
3x
1 5
K
N5
s
in
5
x
Fm1 sin t sin x Fm3 sin t sin 3x Fm5 sin t sin 5x
Fc1
2 2
4
NcIc
0.9 N c I c
1 1 24
1
Fc
Fc1
2
NcIc
0.9
NcIc
9
f
F c1 F c3
A
X
0 Fc5
180 o
2 N cI c 2
xA
360 o
图7-3 矩形波分解为基波和谐波
10
二、线圈组的磁动势
（一）整距分布绕组的磁动势
11
12
Fq1 qFc1Kd1 0.9qNc Kd1Ic
f1 Fm1sint sinx
Fm1
0.9
NKN1 p
I
（6）单相绕组的脉动磁动势谐波分量
fν Fmνsint sinx
Fmν
0.9
NK Nν
p
I
＝3，5，7，
23
7－2 对称三相电流 流过对称三相绕组的基波磁动势
24
一、脉振磁动势分解成 两个旋转磁动势
f1 Fm1sint sinx
1 2
f
1 2
N cic
x
A
X
A
0
180 o
1 2
360 o N cic
(b)磁动势分布波
图7-1 整距线圈的磁动势沿气隙空间分布
7
8
f 1 2
2NcIc sin t
4
sin
x
1 3
sin
3x
1 5
sin
5x
Fc1 sin t sin x Fc3 sin t sin 3x Fc5 sin t sin 5x
Fq
qFc Kd
1
0.9qNc
Kd
I
c
13
（二）短距分布绕组的磁动势
14
双层绕组的磁势
➢ 双层绕组：每对极有两个元件组，把两个元件 组的磁势叠加，便得到双层绕组的磁势。
➢ 双层绕组通常是短矩绕组，从产生磁场的观点 来看，磁势只决定于槽内导体电流的大小和方 向，与元件的组成次序无关。
➢ 把实际的短距绕组所产生的磁势，等效地看成 由上、下层整距绕组产生的磁势之和。
第七章 交流电机绕组的磁动势
1
交流绕组的磁势
➢ 流经异步电机定子绕组与转子绕组的电流以 及同步电机定子绕组的电流是交流电流，其 所产生的磁势不仅是空间函数，且是时间函 数。
➢ 研究磁势的空间分布规律； ➢ 研究磁势的时间变化规律。
2
研究步骤：
① 单相绕组的磁势； ② 对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势； ③ 不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势； ④ 磁势的高次谐波分量。
21
小结：
(1)单相分布绕组的磁势呈阶梯形分布，随时间按 正弦规律变化。
(2)磁势的基波分量是磁势的主要成分，谐波次数 越高，振幅越小，绕组分布和适当短距有利于 改善磁势波形。
(3)基波和各次谐波有相同的脉动频率，都决定于 电流的频率。
(4) v次谐波的极对数为 p p
v次谐波的极距
22
（5）单相绕组的脉动磁动势基波分量
3
假设：
➢ 绕组中的电流随时间按正弦规律变化，不 考虑高次谐波电流；
➢ 槽内电流集中在槽中心处； ➢ 定、转子间气隙均匀，不考虑由于齿槽引
起的气隙磁阻变化，即气隙磁阻是常数； ➢ 铁芯不饱和，忽略定、转子铁芯的磁压降。
4
7－1 单相绕组的磁动势
5
一、线圈的磁动势
6
x正方向 S
A
X
N (a)两极电机磁场
在ωt-x＝0处。当某相电流达到最大值时，旋转磁势的波 幅刚好转到该线绕组的轴线上 4．转速 角速度ω=2πf（电弧度/s）
n1=f/p（r/s）=60f/p (r/min)同步转速，基波转速。 5．旋转方向 由超前电流的相转向滞后电流的相
改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（改变 相序）
x
1 2
Fm1cost
x
120
fC1
1 2
Fm1cost
x
1 2
Fm1cost
x
120
31
f1 fA1 fB1 fC1
3 2
Fm1cost
x
F1cost
x
F1
3 2
Fm 1
1.35
NK N1 p
I
32
结论：当对称的三相电流流过对称的三相绕组 时，合成磁势为一旋转磁势。
1．极数 基波旋转磁势的极数与绕组的极数相同。 2．振幅 合成磁势的振幅为每相脉动磁势振幅的3/2倍。 3．幅值位置 合成磁势的振幅的位置随时间而变化，出现
Fm1cost
x
1 2
Fm1cost
x
25
f
f
f
t=0 0 2 f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
t= 2 0 2
f
x
3 2
2
0Baidu Nhomakorabea2
f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
t= 0 2 f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
t=
3 2
0
2
f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2
2
0 2
f
x
3 2