第7章 交流绕组的磁动势.ppt

福州大学电气工程与自动化学院电机学教研组 电机学多媒体课件系列 2007 1 第二篇交流电机的共同问题 第七章交流绕组的磁动势 第七章交流绕组的磁动势7 1概述7 2单相绕组的脉振磁动势7 3对称三相绕组流过对称三相电流的基波磁动势7 4不对称三相绕组流过对称三相电流的基波磁动势7 5三相绕组磁动势的空间谐波分量和时间谐波分量 目录 本章研究和分析电机磁场的分布及性质 这取决于产生磁场的电流 为了简化分析过程 作下列假设 绕组中的电流随时间按正弦规律变化槽内电流集中在槽中心处转子呈圆柱形 气隙均匀铁芯不饱和 铁芯中磁压降可忽略不计 即认为磁动势全部降落在气隙上 第一节概述 第二节单相绕组的脉振磁动势 一 单个线圈的磁动势线圈是构成绕组的最基本单位 整距线圈的磁动势 每段气隙磁动势的大小为Ncic 2 若线圈流过的电流为 则气隙中的磁动势为 磁动势空间位置不变 而幅值随时间变化 脉振磁动势 整距线圈的磁动势在空间的分布为矩形波 矩形波用傅立叶级数展开为 由上述分析可得出以下结论 整距线圈产生的磁动势是脉振磁动势基波幅值 脉振磁动势可以分解成在空间按正弦分布的基波和一系列奇次谐波 各次谐波均为同频率的脉振波磁动势v次谐波的幅值 二 线圈组的磁动势 整距线圈组 q个元件 每个相距 每个线圈电流相等 磁势波为矩形波 空间位置相差 迭加 阶梯波 每个矩形波可分解为基波和一系列高次谐波 基波在空间相差 电角度 次谐波在空间相差 电角度 整距线圈组磁动势 磁动势幅值取决于槽内导体电流的大小和方向 与线圈连接次序无关 所以短距线圈组可等效为整距线圈组磁动势 幅值相等 仅空间相位差 电角度 谐波差 2 短距线圈组磁动势 以双层绕组为例 短距 等效为整距线圈组 三 单相绕组磁动势 分布 短距 磁动势是空间矢量 把不同空间的磁动势进行合并是没有意义的 所以相绕组的磁动势等于一对极内线圈组的磁动势 四 结论 单相分布绕组的磁动势呈阶梯波分布 幅值随时间按正弦规律变化 脉动磁动势 是时间和空间的函数 主要分量是基波 谐波次数越高 幅值越小 绕组分布和适当的短距有利于改善磁动势波形 正弦度 基波和谐波有相同的脉动频率 等于电流频率 f f1各对极磁动势只与槽导体电流有关 但把不同空间的磁动势进行合并是没有物理意义的 课时小结 1 单个线圈通入交流电产生的脉振磁动势 波形 幅值 频率 2 单相绕组通入交流电产生的脉振磁动势 波形 幅值 频率 重点 第三节对称三相绕组的基波磁动势 相绕组产生的脉振磁动势的基波表达式为 F 正向旋转磁动势 F 反向旋转磁动势 一 脉振磁动势分解成两个旋转磁动势 由上述分析可得出以下结论 一个在空间按正弦波分布随时间按正弦规律变化的脉振磁动势 可分解为两个旋转磁动势分量 每个旋转磁动势的振幅为脉动磁动势振幅的一半 转速相等 转向相反 矢量表示法 二 三相对称电流流过三相对称绕组的基波磁动势 分析方法 数学分析法 波形叠加法 空间矢量法 数学分析法 圆形旋转磁动势 1 极数 基波旋转磁动势的极数与绕组的极数相同2 振幅 合成磁动势的振幅为每相脉振磁动势振幅的3 2倍3 转速 n1 60f1 p r min 基波转速 同步速 角速度 2 f1 电角度 s 4 幅值位置 合成磁动势的振幅的位置在 t x 0处 当某相电流达到最大值时 旋转磁动势的振幅转到该相绕组轴线上5 旋转方向 由超前电流的相转向滞后电流的相改变转向的方法 调换任意两相电源线 改变相序 三相合成磁动势的性质如下 改变磁动势转向的方法 结论 任意对调两相电流时 改变相序 三相合成磁动势旋转方向也跟着改变 其旋转方向始终由超前电流向转向滞后电流相 三 不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁动势 合成磁动势将有两个分量 F 和F 都以同步速向相反方向旋转 在任一瞬间的F仍按正弦分布 不同时刻 有不同的振幅 其端点轨迹为一椭圆 椭圆形旋转磁场 第五节三相绕组磁动势的空间谐波和时间谐波分量 一 磁动势的空间谐波分量 由上式可见 基波分量为正向旋转磁动势三相合成3次谐波以及以3为倍数的奇次谐波分量为零 6k 1的各次空间谐波均为负向旋转磁动势 6k 1的各次空间谐波均为正向旋转磁动势削弱高次谐波的方法 采用短距 分布绕组 二 磁动势的时间谐波分量 谐波磁场的不良影响和削弱措施 1 产生谐波感应电动势 谐波电动势所产生的附加损耗不仅降低效率 而且降低功率因数 2 谐波磁动势产生的附加力矩 将会影响电动机的起动力矩和过载能力 产生振动和噪声 3 措施 设计时应当尽量设法削弱磁势的高次谐波分量 特别是5次和7次谐波 通常采用适当短距的分布绕组改善磁动势的波形 课时小结 1 脉振磁动势的分解 表达式 物理意义 重点 2 三相对称电流通