电机与拖动基础章

电机与拖动基础章第1页，课件共33页，创作于2023年2月6.1交流电机电枢绕组的电动势6.1.1导体电动势

为空间电角度，

为机械电角度，p电机极对数有：=p基波磁密：b

=B

δ

sin

导体感应电势：e=b

lv

=2

pn/60，=te=b

lv=B

lvsint

=Emsint=2Esint基波感应电动势的最大值：Em=B

lv

第2页，课件共33页，创作于2023年2月6.1.1导体电动势e=Emsint

用频率f表示：Em0e

t

jEm=B

lv=fE=2.22f导体电动势频率：第3页，课件共33页，创作于2023年2月6.1.2整距线匝电动势两根导体A与X，相距一个极距（=180o）的整距线匝的电动势+j

ET=2EA=4.44f

6.1.3整距线圈电动势Ey=4.44fNy

Ny为线圈匝数。第4页，课件共33页，创作于2023年2月6.1.4短距线圈电动势节距y1=y

，y是一个大于0小于1的数。+j

y1第5页，课件共33页，创作于2023年2月6.1.5整距分布线圈组的电动势为了充分利用电机定子内圆空间，定子上均匀地放上几个线圈整距线圈。基波电动势：Ey=4.44fqNykd

短距分布基波电动势：Ey=4.44fqNykdp

Kdp为基波绕组系数第6页，课件共33页，创作于2023年2月6.2交流电机电枢绕组6.2.1三相单层绕组1.三相单层集中整距绕组最简单的三相对称绕组，每相只有一个整距线圈，三相共六个引出线，A、X，B、Y，C、Z。可接成Y形或Δ形。这种绕组感应电动势波形不理想外，电枢表面空间没有充分利用。第7页，课件共33页，创作于2023年2月6.2.1三相单层绕组2.三相单层分布绕组一台电机Z=24，p=2，转子逆时针转，试连接成三相单层分布绕组。1）计算槽距角2）画基波电动势星形相量图+j

24130o第8页，课件共33页，创作于2023年2月2.三相单层分布绕组3）按60o相带法分相每相在每极下的槽数q标上A，Z，B，X，C，Y。第9页，课件共33页，创作于2023年2月2.三相单层分布绕组4）画绕组的连接图第10页，课件共33页，创作于2023年2月2.三相单层分布绕组5）确定绕组并联的路数如果要求一路串联绕组，把X1与A2相连（如图6.14实线）；如果要求一路并联绕组，把A1和A2连接，X1和X2连接（如图6.14虚线）。单层绕组最多可并联支路数等于极对数p。串联每相的基波电动势比并联的大，而电流比并联的小。6）计算相电动势：E

=4.44fNkd

第11页，课件共33页，创作于2023年2月6.2.3绕组的谐波电动势电机气隙除了基波外，还有三次、五次、七次奇次谐波。绕组采用了短距、分布连接法，基波电动势削弱得很少，谐波电动势被削弱的很多。由于谐波电动势较小，在后面分析异步电机和同步电机时不再做考虑。第12页，课件共33页，创作于2023年2月6.3交流电机电枢单相绕组产生的磁通势交流电机绕组产生的磁通势，既是空间函数，又是时间函数。第13页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.1整距线圈的磁通势磁力线穿过转子铁心，定子铁心和两个气隙，相对于气隙而言，由于铁心磁导率极大，其上消耗的磁势降可以忽略不计，线圈在一个气隙上施加的磁势为：

设磁通势正方向：定子→转子，得磁通势空间分布图。第14页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.1整距线圈的磁通势如果通过线圈的电流为余弦波，则矩形波的高度也将按正弦变化，称为脉振波。矩形分布脉振磁通势表达式：第15页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.1整距线圈的磁通势磁通势展开矩形波展开成傅氏级数，奇数仅含奇次的余弦项第16页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.1整距线圈的磁通势基波及各次谐波磁通势的特点：1）基波及各次谐波磁通势的最大幅值Fy3=Fy1/3，

Fy5=Fy1/5，……Fy

=Fy1/

第17页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.1整距线圈的磁通势2）基波及各次谐波磁通势的极对数基波与原矩形波极对数一样多，3次谐波极对数是基波的3倍，5次谐波极对数是基波的5倍，

次谐波极对数是基波的

倍。3）基波及各次谐波磁通势随时间的关系不论基波还是谐波磁通势，它们的幅值都是随时间按电流的变化规律而变化的，在时间上是脉振波。第18页，课件共33页，创作于2023年2月基波及各次谐波磁通势随时间的关系第19页，课件共33页，创作于2023年2月3.基波脉振磁通势三角公式是个行波：当

t=30o时，

=30o幅值最大；当

t=60o时，

=60o幅值最大；…………。

0F’y1

第20页，课件共33页，创作于2023年2月3.基波脉振磁通势f’y1是个旋转波，朝+

方向以的角速度旋转。同理f’’y1也是个旋转波，朝-

方向以的角速度旋转。结论：1）一个脉振磁通势波可以分为两个波长与脉振波完全一样的，分别朝相反方向旋转的旋转波，幅值是原脉振波的一半；2）当脉振波振幅最大时，这两个旋转波正好重叠在一起。第21页，课件共33页，创作于2023年2月脉振磁通势分成两个旋转波第22页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.2短距线圈的磁通势比较单相单层整距的基波脉振磁通势单相双层短距的基波脉振磁通势双层绕组串联磁通势增加一倍，同时乘以短距系数kp1<1。第23页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.3单层分布线圈的磁通势分布线圈组磁通势的最大幅值：

Fq1=qFy1kd1q为分布线圈个数，kd1<1为分布系数第24页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.4分布短距对磁通势波形的影响为了改善电机性能，削弱各次谐波磁通势，要用短距、分布绕组，只要设计合理就能大大削弱各次谐波磁通势。一般情况下，取y=0.8左右，以把五、七次次谐波磁通势大大削弱。至于三次谐波以及三的倍数的谐波的磁通势，在三相绕组连接中互相抵消。第25页，课件共33页，创作于2023年2月6.3.5单相绕组基波磁通势为了统一表示相绕组的磁势，引入每相电流I、每相串联匝数N等概念。基波磁通势：第26页，课件共33页，创作于2023年2月6.4三相电枢绕组产生的磁通势6.4.1基波磁通势三相基波磁通势第27页，课件共33页，创作于2023年2月6.4.1基波磁通势把一个脉振波分解成两个旋转波：三相合成第28页，课件共33页，创作于2023年2月

=0o+A+B=120o+C=240o

F”A+F”B+F”C=0合矢量逆时针旋转第29页，课件共33页，创作于2023年2月6.4.1基波磁通势三相合成基波旋转磁通势的特点1）幅值F1不变，圆形旋转磁通势2）转向决定于电流的相序，从领先相向滞后相旋转3）相对于定子绕组的同步转速：4）当某相电流值达到最大值时，合成磁势正好位于该相的轴线处。第30页，课件共33页，创作于2023年2月6.4.2三相的三次谐波磁通势三相的三次谐波磁通势的表达式：

各三次谐波的空间位置相同，三相电流互差120o，相互抵消。第31页，课件共33页，创作于2023年2月6.5