第六篇 电动势及磁通势

f A1 = F 1 cos φ
• 三相共六个旋转磁势： 三相共六个旋转磁势： 六个旋转磁势
1 1 π π f A1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x) φ φ 2 2 τ τ 1 1 π π fB1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x −240°) φ φ 2 2 τ τ 1 π 1 π fC1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x −120°) φ φ 2 τ 2 τ 2012-1-4
37
• 六个旋转磁势合成 六个旋转磁势合成
* 三个正向磁势相加为原来的三倍； 三个正向磁势相加为原来的三倍； 正向磁势相加为原来的三倍 * 三个反向磁势彼此相差 三个反向磁势彼此相差120度，相加（合成） 反向磁势彼此相差 度 相加（合成） 为零。 为零。 * 基波： 基波：
π f1( x, t) = f A1 + fB1 + fC1 = F cosωt − x 1 τ
F 1 = 2F 1Ky1 Φ q
• 其中：短距系数 其中：
• β 短距角
2012-1-4
y1 Ky1 = cos = sin 90° 2 τ
β
32
• 4、相绕组磁势 、 • 最后得：相绕组磁势： 最后得：相绕组磁势： • 对一相绕组，线圈组的磁势就是相磁势，不同 对一相绕组，线圈组的磁势就是相磁势， 空间位置的F不能相互迭加 不能相互迭加。 空间位置的 不能相互迭加。 Nkw1 •
2012-1-4 36
• • • •
= F +F + −
（二）、三相绕组的磁势 ）、三相绕组的磁势
• 单相绕组通入单相电流＝＞脉振磁场 单相绕组通入单相电流＝＞ ＝＞脉振磁场 • 三相绕组中流过三相电流＝＞三个脉振磁场 三相绕组中流过三相电流＝＞三个 ＝＞三个脉振磁场
π xcosωt τ π fB1 = F 1 cos( x −120°) cos(ωt −120°) φ τ π fc1 = F 1 cos( x − 240°) cos(ωt −240°) φ τ
• 因为： 因为：
π fA1 = F 1 cos xcosω φ τ 1 1 π π = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x) φ φ 2 τ 2 τ
所以： 所以： 脉振磁势可分解为两个旋转磁势 可分解为两个 脉振磁势可分解为两个旋转磁势 每个的幅值为均为原来的1／ 幅值为均为原来的 每个的幅值为均为原来的 ／2 转速相同、 转速相同、转向相反
2012-1-4 11
双层绕组 单层绕组
2012-1-4
12
交流绕组的基本述语
2012-1-4
13
交流绕组的基本述语
2012-1-4
14
交流绕组的基本述语
2012-1-4
15
相带与电势星形图
2012-1-4
16
交流绕组基本要求:
• 1 三相基波电动势和磁通势要 对称. 对称. • 2 力求获得较大的基波电动势 力求获得较大的基波电动势 较大的基波 和磁通势,尽量减小或消除谐波 和磁通势,尽量减小或消除谐波 消除 分量. 分量. • 3 提高导线的利用率,提高制造 提高导线的利用率, 的工艺性. 的工艺性.
∫
Hdl =
∑I = N I
y
FY = 1 / 2 N c I
2012-1-4
27
• 1、整距绕组磁势 、
* 不计铁芯磁阻、气隙均匀 不计铁芯磁阻、 * 磁势为方波，当线圈中电流为正弦交流电 磁势为方波， i = 2 I sin ω t * 则： f y ( x , t ) =
1 2 N yi = N y I sin ω t 2 2
2012-1-4
28
（一）、单相绕组的磁势 脉振磁势 ）、单相绕组的磁势-脉振磁势 单相绕组的磁势
• 傅立叶分解：
2012-1-4
29
（一）、单相绕组的磁势 脉振磁势 ）、单相绕组的磁势-脉振磁势 单相绕组的磁势
• 傅立叶分解：得式 傅立叶分解：
1 2 f y ( x, t ) = N y i = N y I sin ω t 2 2 2 4 1 1 = N y I sin x − sin 3 x + sin 5 x − ⋯ ⋅ sin ω t π 2 3 5 1 1 = 0.9 N y I sin x − sin 3x + sin 5 x − ⋯ ⋅ sin ω t 3 5
第六章交流电机电枢绕 组的电动势与磁通势
1.交流绕组 交流绕组 2.磁通势 磁通势 3.电动势 电动势
2012-1-4 1
• 交流电机： 交流电机： * 异步电机 * 同步电机 • 同步与异步 * 旋转磁场：定子三相定子绕组流过三相 旋转磁场： 电流，形成旋转磁场。 电流，形成旋转磁场。 * 电机实际转速 ＝同步转速 0：同步电机 电机实际转速n＝同步转速n * 电机实际转速 同步转速 0：异步电机 电机实际转速n≠同步转速 同步转速n
F 1 = 2F 1Ky1 = 0.9 Φ q
N= 2qpNy a
p
I
• 其中： 其中：
* 每相串连匝数： 每相串连匝数： * 绕组系数
Kw1 = Ky1Kq1
33
2012-1-4
谐波磁势
• 类似得谐波磁势
2 1 Nkwv 1 Nkwv Fv = × × I = 0.9 I安匝 极 φ π 2 v p v p 4
2012-1-4 9
交流绕组的基本述语
2012-1-4
10
单层与双层绕组： 单层与双层绕组： 单层绕组在定子每个槽内 只安放一个元件边，因每个元件 只安放一个元件边， 有两个边，故单层绕组元件数等 有两个边， 于槽数的一半。 于槽数的一半。 双层绕组每个槽内安放两 个元件边，元件数等于槽数。 个元件边，元件数等于槽数。
2012-1-4
2
一 交流绕组
三相对称绕组： 三相对称绕组： 对三相电机来说， 对三相电机来说，为了保持电 气上的对称， 气上的对称，每相绕组所占槽数应 该相等、且均匀分布， 该相等、且均匀分布，空间互差 1200电角度，各相绕组参数一样。 电角度，各相绕组参数一样。 作用： 作用： * 通入电流 磁场（电动机） 通入电流→磁场 电动机） 磁场（ * 磁场与定子绕组切割 电势 电 磁场与定子绕组切割→电势 电势→电 发电机） 流（发电机）
2012-1-4
21
三相双层绕组（短距）
2012-1-4
22
并联支路数
• 条件:不改变和极相组内的电流方向
2012-1-4 23
2012-1-4
24
二、
磁通势
2012-1-4
25
（一）、单相绕组的磁势 脉振磁势 ）、单相绕组的磁势-脉振磁势 单相绕组的磁势
线圈通以电时
2012-1-4
26
由全电流定律
7
交流绕组的基本述语
2012-1-4
8
交流绕组的基本述语
• 槽距角：相邻两槽之间的角度 槽距角：
p3Baidu Nhomakorabea0 α= Z
• 极距：相邻主磁极间的距离,定子内表面 极距：相邻主磁极间的距离 定子内表面 Z 弧长（槽数）： 弧长（槽数）：τ = 2p • 节距（跨距） y1 ：一个线圈两个边所跨 节距（跨距） 定子圆周上的距离。 定子圆周上的距离。 y1 =τ称为整距， y1 <τ称为短距， y1 >τ称 称为整距， 称为短距， 称为整距 称为短距 称 为长距
• 其中
Kwv = Kyv Kqv
kyv = sinv
β
kqv =
2012-1-4
sinq qsin
αν αν
2
34
2
2
单相绕组的磁通势的性质 单相绕组的磁通势的性质
• 空间位置固定、幅值随时间变化且以绕组中电流 空间位置固定、幅值随时间变化且以绕组中电流 固定 变化的频率脉振。所以称脉振磁场 变化的频率脉振。所以称脉振磁场 • 幅值的位置与绕组的轴线相重合 • 基波磁通势的幅值： 基波磁通势的幅值：
† （不同极面下线圈组的电流方向相反） 不同极面下线圈组的电流方向相反）
2012-1-4
18
* 例：Q1=24，2p=4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
A1
X1
A2
X2
za
b
c x y
19
2012-1-4
a
1 І 5 І 9 І
7
2
Nkw1 F 1 = 0.9 I φ p
• ν次谐波磁通势的幅值： 次谐波磁通势的幅值： 次谐波磁通势的幅值
1 Nkwv Fv = 0.9 I φ v p
1 Fv ∝ kwv φ v
• 谐波次数越高，幅值越小。 谐波次数越高，幅值越小。
2012-1-4 35
脉振磁势可分解为两个旋转磁势 脉振磁势可分解为两个旋转磁势 可分解为两个
Π 8 13 Ш 19 14
20
b c
11
6 Π 12 17 Ш 23 18 3 22
24 4
15 10 Π 16 21 Ш
三相单层等元件绕组的原理（p=2） 线圈连接顺序
2012-1-4
20
三相双层绕组
• • • • • • • • 每绕组两有效边 每槽有上下两个线圈边（属于不同的线圈） 每槽有上下两个线圈边（属于不同的线圈） 整距、 整距、短距绕组 例：Q1=36，2p=4 ， τ =36/4=9 q=36/(2mp)=36/(2*3*2)=3 12个相带 个相带 A-Z-B-X-C-Y-A-Z-B-X-C-Y
2012-1-4 3
一 交流绕组
• 分类（类型） 分类（类型） * 相数：单相、三相 相数：单相、 * 层数： 层数： †单层：同心式、链式、交叉式， 单层： 单层 同心式、链式、交叉式， 10kW以下 †双层：大容量电机，叠绕组、波绕 双层： 叠绕组、 双层 叠绕组 组 * 宽度：整距、短距 宽度：整距、 * 分布性：分布绕组、集中绕组 分布性：分布绕组、
2012-1-4 4
交流绕组的基本术语 空间电角度与机械角度 机械角度:电机圆周在几何上分 机械角度 电机圆周在几何上分 成360° ° 空间电角度:电机里一对主磁极 空间电角度 电机里一对主磁极 表面所占的空间距离为360°。 表面所占的空间距离为 ° 有： 电角度＝ × 电角度＝p×机械角度 元件： 元件：构成绕组的线圈为绕组的 元件（单匝和多匝） 元件（单匝和多匝）
* 幅值： 幅值：
Nkw1 3 3 Nkw1 F = F 1 = 0.9 I =1.35 I 1 Φ 2 2 p p
2012-1-4 38
旋转磁势的性质 旋转磁势的性质
π • 由 f1(x,t) = F cosωt − x 1 • 知： τ * 是旋转磁势 * 既是空间函数、又是时间函数 既是空间函数、 60 f1 * 转速： 转速： n0 = p N w1 k * 幅值大小不变 F =1.35 I 1
• 其中基波分量 f y1 (x, t ) = 0.9 N y I ⋅ sin x ⋅ sin ω t • 幅值
2012-1-4
2π Fy1 = Ny I = 0.9Ny I 2 4
30
• 2、线圈组的磁势 、线圈组的磁势 • 集中绕组与分布绕组 集中绕组与 • q个线圈，相位不同： 个线圈，相位不同： 个线圈
F 1 = qFy1Kq1 q
• 其中：分布系数 其中：
qa F 1 sin 2 q Kq1 = = qF1 qsin a c 2
2012-1-4 31
• 3、短距绕组 、 • 双层绕组常采用短距绕组 • 等效成两个单层整距绕组，但相距一个角：短 等效成两个单层整距绕组，但相距一个角： 距角 • 两磁势相位不同，则 两磁势相位不同，
2012-1-4 5
交流绕组的基本述语 线圈：为单匝或多匝串联， 线圈：为单匝或多匝串联，每个 线圈一个首端、 线圈一个首端、一个末端两个引 出线 相带： 相带：每极面下每相绕组所占范 围（60度） 度 Z • 每极每相槽数： q = 每极每相槽数：
2pm
2012-1-4
6
交流绕组的基本述语
2012-1-4
2012-1-4 17
绕组展开图
• 表示定子绕组的联结关系 • 主要两种：单层、双层 主要两种：单层、 • 画法： 画法：
* 计算极距 * 每极每相槽数 * 计算相带数、分相带 计算相带数、
† 相带数 总槽数/q 或 =极数 即：6p 相带数=总槽数 极数*3 总槽数 极数
* 构成线圈 * 构成线圈组（极相组） 构成线圈组（极相组） * 构成相绕组：反相串联 构成相绕组：
p
* 某相电流达最大，旋转磁势幅值将转到该 某相电流达最大， 相绕组轴线处。 相绕组轴线处。 * 改变电流相序，转向相反。 改变电流相序，转向相反。