电机学3交流绕组的电动势和磁动势.ppt

第5章交流绕组和电动势，李艳，第6章交流绕组的电动势，第2章交流绕组和电动势，第5章交流绕组和电动势，对5.1交流绕组的基本工作原理和绕组的要求，5.2三相单层集中整流绕组和其电动势，5.3三相单层分布绕组和其电动势，5.4三相双层分布短转矩绕组和其电动势， 第6章交流绕组的电动势6.1单层集中整数绕组的电动势、6.2三相双分布短距离绕组的电动势、6.3椭圆形电动势、5.1交流电机的基本工作原理、对交流电机的要求、1交流电机的基本工作原理交流电机分为同步电机和异步电机同步发电机：交流电力几乎来自同步发电机同步电机：大型异步电机：电力系统的主要负载。 异步发电机：电压和频率不易受负载控制。 电力电子技术的引进使同步电动机和异步发电机应用越来越多。同步电机的基本工作原理、同步发电机的基本工作原理、大小：频率：励磁绕组中流过直流电流产生一定的磁场，当原动机拖动转子以旋转速度旋转时，该磁场切断定子绕组感应交流电动势，相序：由转子的旋转决定。 波形：从中可以看出，波形依赖的空间分布。 图示了发电机的物理过程，异步电动机的基本工作原理、旋转原理、1、电磁产生磁：三相对称绕组产生通向三相对称电流的圆形旋转磁场。 2、磁发电：旋转磁场切断转子导体的感应电动势和电流。 3、电磁力：转子通电(有效成分电流)体在磁场的作用下受到电磁力的作用，形成电磁转矩，驱动电机旋转，将电能转换成机械能。异步电动机动作原理、使三相交流电流流过定子绕组、切断旋转磁场、转子绕组、在转子绕组产生感应电位、在转子产生感应电流、产生转子电流和磁场作用、电磁转矩的运转、如何产生问题：旋转磁场？ 2 .对交流绕组的要求，(1)导体数一定时，可得到较大的基波电动势和基波电动势。 (2)电动势和电动势的波形接近正弦形，高次谐波成分小。 (3)三相绕组对称(节距、圈数、线径相同，空间相互差电角度)(即各相电动势的电动势对称，电阻电抗相同)铜消耗减少，铜量减少。 (5)绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造简单，维修方便。 5.2三相单层集中整流线圈及其电动势，1导体感应电动势2整流线圈的感应电动势3整流线圈的感应电动势4三相单层集中整流线圈，1导体的感应电动势，气隙磁通密度分布图，基波电动势，电动势频率：电动势的大小3360，高次谐波电动势， 2整流线圈的感应电动势基波电动势的有效值：高次谐波电动势的有效值：4三相单层集中整流线圈的三相单层集中整流线圈由三个线圈构成，一个线圈构成一相绕组。 无论三相对称绕组是y接线还是d接线，在线电压中都不存在3次谐波或3的整数倍谐波电压。 d接线的三相对称绕组由于有循环电流，会引起附加的损失，降低电机的效率。补充：交流绕组分类按相数：单相、三相、多相槽内层数：单层(同心式、链式、交叉式)、双层(层叠绕组、波形绕组)、单双层每极每相槽数q :整数槽、分数槽、基本概念1 .极间距:2.线圈间距y :整数间距y=； 短距离y。 3 .槽节距角(电气角度):4 .测量每极每相槽数q:5 .电气角度=p360=p机械角度电磁关系的角度称为电气角度(电气角度)。 电机圆周在几何上所占的角度为360度，称为机械角度。 从电磁上看，一对磁极占据空间的电角为360。 一般而言，在p极电动机中，电角度=p机械角度。6 .并联旁路数a，7 .相带： 60度相带将一个磁极分为m个，各自所占的电角120度相带3354将一对磁极分为m个9 .使用线圈组数=线圈个数/q、5.3三相单层分布绕组和电动势、电动势星相量图一对极下的各槽导体组成360度星相量图Z=24、p=2单层绕组星相量图配置单层分布绕组的槽间距角、极每相槽数、相带. 下图由Z=36、绕组线电动势计算、分布系数基波电动势、绕组线电动势、分布系数q个绕组构成，集中绕组：分布绕组：分布系数：绕组系数： 关于相电动势和线电动势，若将相的绕组的串联绕组数设为n (即，1条分支路径的串联绕组数)，则相的感应电动势相对于单层绕组，每相存在p个绕组组，因此每相的串联绕组数相对于双层绕组在各相存在2p个线圈组，因此在各相串联绕组数式中，a为并联分支数， 5.4三相双重分布的短距离绕组及其电动势、短距离绕组的电动势、称为短距离系数：线圈的短距离时的电动势比整节距时减少，短距离绕组、分布绕组对电动势波形的影响，v次谐波： 感应电动势中的高次谐波的磁场波形相对于磁极中心线左右对称，因此在高次谐波磁场中没有偶次谐波(参照p14图4-14 )，因此=3、5、7、9， 11 .另一方面，高次谐波电动势(高次谐波磁场的极对数： p=pp浪涌磁场的极对数：高次谐波磁场的极间距：=/浪涌磁场的极间距：高次谐波磁场的槽间距角： d=d ；高次谐波磁场的转速： nr=ns主磁极的转速(同步转速) 高次谐波感应电动势的频率： fv=pv*nv/60=vpns/60=vf1；高次谐波感应电动势的音调系数kpv；高次谐波感应电动势的分布系数KdV；高次谐波感应电动势的绕组系数kwv=kpvkdv；混沌高次谐波感应电动势(相值) ev=4.44fnrwrr 2； 齿高次谐波电动势1齿高次谐波的高次谐波次数v是与一对极下的齿数Q1/p具有特定关系的高次谐波即v=Q1/p1=2mq1的高次谐波的特征kWV(V=2mq1)=kW13、高次谐波的相电动势和线电动势E=ELEL，是3次及3次的倍频波。 由于3k次谐波电动势相位、振幅相同，因此在星接时线电动势为零角接时产生环流，环流引起的电压降恰好相抵消。 另外，使高次谐波的弊端；(1)使电动势波形恶化，增加发电机自身的能量消耗量，利用影响电气设备运转性能的；(2)通过噪声接近的通信线路去除高次谐波电动势的方法，因为ev=4. 44 f nrwvv，所以可以通过减小KWr和r来降低Er1。 3 .改善主磁场分布4 .斜曹或斜极、第6章交流绕组的磁动势，6.1单层集中整流绕组的磁动势6.2三相双重分布短距离绕组的磁动势6.3椭圆形磁动势，6.1单层集中整流绕组的磁动势，6.1.1单层集中整流绕组的一相磁动势，两极的气隙均匀的交流电动机， 一个整流绕组中流过交流电流的线圈的磁势瞬间分布如图所示，从全电流定律得到：忽略铁心的磁阻，磁势完全下降到两个气隙。 每个气隙的磁势为：空间分布为矩形波并且随着时间根据正弦定律而变化。 变化频率是电流频率。 空间位置不变，振幅和方向随时间变化的磁动势称为脉动磁动势。 矩形波的电动势可以分解为基波和一系列的高次谐波：基波电动势的最大值为：整数绕组的基波电动势在空间上以馀弦分布，振幅位于绕组的轴线上，空间的各点的电动势的大小以正弦变化的依然是脉动电动势。 单相脉动磁力的分解，即一个脉动磁力可以分解为两个振幅大小相等的磁力。 首先，分析振幅点，(1)单相绕组的基波磁动力是脉动的，它的大小相等，转速相同，可以分解成相反的两个旋转磁场。(2)相反，满足上述性质的两个旋转磁力的合成是脉动磁力。 (3)正方向或反方向的旋转磁力在旋转中大小不变，两矢量的顶点轨迹为圆形，因此这两个磁力是圆形的旋转磁力。 磁势的向量表示法，长度表示磁势的振幅值，位置表示磁势的正振幅值的位置。 如果将、j、6.1.2三相单层集中调整绕组磁力、三相合成磁力：a相绕组轴线位置设为空间坐标原点、相顺方向设为x的基准方向、a相电流为零时设为时间起点，则可知三相基波磁力为：三相合成磁力也为圆形旋转磁力。 交流电机的三相对称绕组中流过三相对称电流，磁动势为三相合成磁动势。 另外，为了分析旋转磁力的旋转方向，三相对称电流按馀弦定律变化，将u相电流最大的情况作为计时点，电流取头取尾为正，电流波形和各时刻的旋转磁力的位置如图所示：对的不同时刻的三相合成磁力进行图解分析，合成磁力的方向从载有超前电流的相开始延迟圆形旋转磁场产生的条件：一个是三相或多相对称绕组，第二个是三相或多相对称电流。 不满足两个条件之一，即产生椭圆形旋转磁力。 三相对称绕组中流过三相对称电流，产生的基波合成磁力是振幅恒定的圆形旋转磁力，具有以下主要性质。 (1)振幅是单相脉动磁力最大振幅的3/2倍。 (3)转速由电流频率和电动机的磁极对数决定，(4)当某相电流达到最大值时，旋转磁力的振幅位置正好旋转到该相绕组的轴线位置，空间矢量图中，a相电流成为最大值时，b，c， 三相绕组合成r次高次谐波电动势通过高次谐波电动势在气隙中产生各自的高次谐波磁场：对称三相、6-2三相双重分布短距离绕组的电动势、1、整距离分布绕组组的电动势、r次高次谐波脉冲的电动势的最大振幅为：按每个绕组串联构成q个绕组，依次在定子圆周空间错开槽角， 绕组基波电动势是q个绕组的基波电动势的空间矢量和：2 .双重短距离分布绕组的电动势双重短距离分布绕组的基波电动