[工学]第6章 交流绕组的磁动势.ppt

目 录,第一章,1,2,第二章,3,第三章,4,第四章,5,第五章,第6章 交流绕组的磁动势,磁动势是电机内部能量转换的关键问题。 交流电机的磁动势有,励磁绕组通入直流电产生的磁动势； 交流绕组中流过交流电流时产生的磁动势，既是空间函数，也是时间的函数。 各相空间位置不同 各相电流相位不同,交流电枢绕组的磁动势,研究磁动势的空间上的分布、时间上的变化。 研究磁动势的大小、波形和性质。 由简单到复杂，先研究一相绕组产生的磁动势，再分析三相绕组的合成磁动势。,6.1 单层集中整距绕组的磁动势,单层集中整距绕组,线圈通入电流 i ，产生磁动势，产生磁场。,参考方向规定 电流（如图） 磁动势（磁感应线出定子，进转子为正）,NK 线圈匝数,一相单层集中整距绕组的磁动势,在定子内圆表面，建立直角坐标系 原点（线圈的轴线） 横坐标（用空间电角度衡量的气隙圆周方向距离原点的距离） 纵坐标（气隙磁动势的大小）,一相单层集中整距绕组的磁动势,将定子展开成直线，定子在下，转子在上。,一相单层集中整距绕组的磁动势,磁动势的空间分布,一相单层集中整距绕组的磁动势,结论 通电的一个线圈产生的气隙磁动势沿圆周方向的空间分布呈矩形波，在通电线圈处发生突跳。,磁动势的分解,傅里叶级数分解,矩形波关于纵轴和横轴都对称，所以分解后只有奇数次的余弦项。,磁动势的分解,各次的幅值为,基波磁动势为：,3次谐波磁动势为：,5次谐波磁动势为：,磁动势的分解,结论,基波磁动势的幅值为 。,第 次谐波的幅值等于基波幅值的 1/ 。,线圈的轴线（横坐标的原点）处是各次谐波的幅值所在位置；该位置的不同次数的谐波幅值，有的是正值，有的是负值。,电流交变时的磁动势,线圈通入交变电流 时，磁动势空间分布仍为矩形波，但幅值大小随时间交变。,电流交变时的磁动势,基波磁动势,FK1为基波磁动势的最大振幅。,电流交变时的磁动势,3次、5次谐波磁动势,FK3 、FK5分别为3次、5次谐波磁动势的最大振幅，分别是基波最大振幅的 1/3 和 1/5 。,电流交变时的磁动势,结论,（1）线圈通入交流电产生的气隙磁动势沿定子内圆周呈矩形波分布，磁动势幅值随时间脉动。,（2）矩形波磁动势分解成的基波和谐波磁动势，都是在空间按余弦分布，都是空间电角度的函数；幅值都随时间角频率按余弦变化，是时间电角度的函数。所以基波和谐波磁动势都既是空间函数，又是时间函数。,电流交变时的磁动势,（3）基波和各次谐波磁动势的振幅位置均在线圈轴线A处，即空间坐标的原点，振幅位置不随时间变化，称为脉振磁动势。,脉振磁动势的分解,基波脉振磁动势,脉振磁动势的分解,第一部分,既随时间变化，又与位置有关。,的最大值始终出现在cos(t)1 即 t 的位置。,随着t 的推移在向 的正方向移动。,实际上是正向旋转的磁动势波。,脉振磁动势的分解,脉振磁动势的分解,特点 在空间按余弦分布，随时间的推移向 的正方向移动，是一个行波。 行波旋转的电角速度为 ，数值上与线圈电流的电角频率 相等。,脉振磁动势的分解,第二部分,旋转的角速度为,正幅值位置,脉振磁动势的分解,特点 在空间按余弦分布，随时间的推移向 的反方向移动，是一个行波。 行波旋转的电角速度为 ，其大小与线圈电流的电角频率 相等。,脉振磁动势的分解,一个脉振磁动势可看成是两个朝相反方向旋转的磁动势波的合成。,脉振磁动势的分解,结论,一个脉振磁动势可以分解为两个波长与原脉振波完全一样，朝相反方向旋转的旋转波，旋转的电角速度分别为 和 ，每个旋转波的幅值是原脉振波最大振幅的一半，等于 FK1/2 。,当通电电流为正的最大值时，脉振波的振幅为最大值，两个旋转波的正振幅正好都转到 0的地方，即在通电线圈的轴线处，这时两个旋转波重叠在一起。,磁动势的矢量表示法,矢量的长度等于幅值，位置表示磁动势波正幅值所在的位置。 只要知道幅值和位置，就可以确定其他位置的磁动势值。 矢量图只能表示某一时刻矢量的位置。,磁动势的矢量表示法,三相单层集中整距绕组的磁动势,三相绕组空间上互差120电角度； 三相电流在时间上互差120电角度。,三相单层集中整距绕组的磁动势,A相绕组基波磁动势,空间上以A相绕组的轴线为中心按余弦分布。 时间上则随着A相电流以角频率 脉振。,线圈电流,（其中 I 为 相电流）,三相单层集中整距绕组的磁动势,B、C相绕组基波磁动势,空间上分别以B、C相绕组的轴线为中心按余弦分布。 时间上则分别随着B、C相电流以角频率 脉振。,三相单层集中整距绕组的磁动势,（1）解析法,求三相绕组合成基波磁动势,将每相脉振磁动势分解为正、反转旋转磁动势； 分别求和，得到正、反转合成磁动势；,再将两者合成，求出总的磁动势。,三相单层集中整距绕组的磁动势,结论,三相合成产生基波旋转磁动势 f1 。 每相基波脉振磁动势的振幅大小随时间变化，而三相合成基波磁动势幅值 F1 是不变的，F1 是基波脉振磁动势最大振幅FK1的 3 / 2 倍。 三相合成基波磁动势的波长和单相时的一样，即极对数相同。,三相单层集中整距绕组的磁动势,结论,三相合成基波磁动势旋转的方向是 方向（正转）。 三相合成基波磁动势旋转的电角速度为1 2f，相应的转速为n160f /p 。 某一相电流达到最大值时，三相合成基波旋转磁动势 f1 的正幅值正好位于该相绕组轴线处。,（2）空间矢量图法,将每相绕组产生的基波脉振磁动势矢量分解为两个（正、反转）旋转磁动势矢量。 正、反转磁动势分别求矢量和。 分析合成的正、反转磁动势的性质，得出最终的合成磁动势。,（2）空间矢量图法,可取A相电流为正最大值的时刻画图。,矢量图法比解析法直观， 但定量计算不够方便。,三相谐波磁动势,3次谐波磁动势,基波的一个极距对于3次谐波而言是3个极距。,三相3次谐波磁动势互相抵消；3的倍数次谐波也都相互抵消。,三相谐波磁动势,5次谐波磁动势,三相谐波磁动势,5次谐波磁动势,三相合成的5次谐波磁动势朝着 方向，以 /5 的角速度旋转。 三相合成的第 6k1次（k为正整数）谐波磁动势是反转的，转速为三相合成基波磁动势的 1/ 。,三相谐波磁动势,7次谐波磁动势,三相合成的7次谐波磁动势朝着 方向，以 /7 的角速度旋转。 三相合成的第 6k1次（k为正整数）谐波磁动势是正转的，转速为三相合成基波磁动势的 1/ 。,6.2 三相双层分布短距绕组 的磁动势,时间上，q个线圈电流相同，脉振磁动势的最大幅值和幅值的时变规律是一样的。 空间上，q个线圈的轴线在空间上依次错开一个槽距角 。,整距分布线圈组的磁动势,q3,整距分布线圈组的磁动势,一个整距线圈产生的基波脉振磁动势的最大振幅,q个整距线圈产生的基波脉振磁动势的最大振幅,整距分布线圈组的 次谐波脉振磁动势的最大振幅,双层短距线圈的磁动势,双层绕组每对极下有两个线圈组组成。 以每极下有一个线圈（q1）为例进行分析。,双层短距线圈的磁动势,双层短距线圈的磁动势,各次的幅值为：,通入电流 i 时，,双层短距线圈的磁动势,若仍取,通入交流电流时，,三相双层分布短距绕组的磁动势,三相双层分布短距绕组的磁动势,第 6k1次（ 为正整数）,第 6k1次（为正整数）,6.3 椭圆形磁动势,两相、多相绕组通电产生的磁动势性质？ 什么情况下能够得到圆形磁动势？,一相绕组产生的磁动势是脉振性质的，可以分解为正转和反转磁动势。,将所有各相绕组产生的正转磁动势和反转磁动势分别叠加，得到总的正转磁动势和反转磁动势。,总的正转磁动势和反转磁动势合成，得到合成磁动势。,椭圆形磁动势,以正、反转磁动势重合的位置作为 x 轴，重合的时刻作为时间起点。 在