第14章交流绕组磁势-5-17-4.ppt

1、第十四章 交流电枢绕组的磁动势,本章重点讨论的问题: 认识气隙磁动势 单相绕组磁动势脉振磁动势 三相绕组合成磁动势旋转磁动势 要求： 1. 掌握磁动势的概念与基本公式； 2. 掌握产生各磁势的条件及特点； 3. 了解用三角函数和向量来表示磁动势,认识交流电机的电枢（定子）磁场,1 从实例看电枢磁场在能量转换中的作用,从同步电动机模型理解电枢磁场在能量转换中的作用： 电枢的旋转磁场的磁极代替手动磁铁的驱动作用。,同步手动动画,1 从实例看电枢磁场在能量转换中的作用,电枢的旋转磁场的磁极代替手动磁铁的驱动作用。,定子旋转磁场动画（(链接磁动势（2）中) ）,2）从同步发电机能量转换关系理解电枢磁场

2、在能量转换中的作用,同步发电机示意图 从转子可以输入数十万千瓦机械功率，但是转子不会超速，也是因为定子表面有等效磁极的阻力,同步电机动画,2 交流电枢绕组磁动势问题的知识结构,目的：学会如何分析对称三相绕组产生的旋转磁场，认识其特点,方法：从气隙磁势入手进行分析,过程：一个载流线圈（集中整距绕组）的磁 场与磁势 一相绕组电流的磁势 三相绕组流过对称三相电流的磁势,14-1 单层集中整距绕组的一相磁动势 交流电机模型图（A相集中绕组）,1 电枢单一线圈的磁路、磁极与磁力线分布,1）电枢单一线圈的磁路与磁极 （1）带气隙载流铁心线圈的磁路与磁极 特点： 假设通入直流电流，磁路在铁心范围 内，气隙两

3、侧为N,S极,（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心,S,N,特点： 平行气隙变为圆形空间，磁路仍在铁心范围内； 左侧气隙两侧为N,S极，右侧铁心内圆为N,S极。,（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心,S,N,特点： 外圆与槽形由方变圆，磁路仍在铁心范围内； 铁心内圆仍为N,S极。,2）电枢单一线圈的磁力线分布,假设线圈中通入直流电流后所产生的磁场分布的特点： 磁力线沿定子圆周均匀分布。（用数值计算方法得到）,3）线圈磁动势的空间分布,。,在定子内圆表面建立空间圆弧坐标，以A相绕组轴线与定子内圆表面交点作为原点，坐标用电角度表示。把气隙圆周展成直线，横坐标表示沿气隙圆周的圆弧长。,圆周展开动

4、画,定子内圆气隙磁势分布,铁心磁压降忽略不计，则线圈磁势消耗在两段气隙上。每段气隙的磁势线圈磁势之半。（前页）,上述表达式磁势正负符号的规定：,结论：载流线圈所产生的气隙磁势沿定子内圆分布是矩形波，在线圈处，气隙磁势发生突变。,磁力线出定子进气隙为正（N极为正）。,矩形波磁势的基波与谐波,2. 用傅里叶级数分解矩形波磁动势,为了得到所有绕组中电流共同产生的磁势与磁场。两个方法：各绕组矩形波磁势相加，或谐波分析后基波与各次谐波分别相加。,磁势基波与谐波的物理意义,是对磁场空间波形进行的谐波分析 基波与谐波物理意义同分析电势问题的转子磁场，区别在于这里由电枢电流产生。图中基波2极，五次谐波十极。,

5、结论: 1.基波磁动势的幅值是矩形波磁动式幅值fk的4/倍； 谐波磁动势幅值为基波幅值的1/倍 2.基波磁动势波长与原矩形波波长一样，磁极对数亦相同；（极距相同） 谐波的波长为基波的1/，极对数为基极波的倍。,磁势基波与谐波的辐值与波长,3. 线圈中通入交变电流产生脉振磁动势,脉振磁动势动画 (链接磁动势（1）中),当线圈电流交变时，磁势沿气隙分布仍是矩形，但幅值随时间按余弦规律变化，也就是说整个磁势波发生脉振。,A相电流表达式,A相脉振磁势基波表达式（参见前面第3页）,A相脉振磁势谐波表达式,结论：1) 单个线圈当通入交流电流时产生在空间 按矩形波分布、位置固定、波幅的大小和正负随时间变化的

6、脉振磁势。 2) 线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有 3、5、7 等谐波磁势分量。,A相脉振磁势幅值,线圈磁场模拟分布图,B相与C相电流建立的脉振磁场,A相磁势波动画,B相磁势波动画,C相磁势波动画,14-2 单层集中整距绕组的三相磁动势 三相绕组在空间对称分布 三相电流为对称、正弦交变,三相合成磁动势动画 (链接磁动势（2）中),1. 三相合成基波磁动势,三个脉振基波磁动势表达式,1. 三相合成基波磁动势,三相合成基波磁动势表达式,合成基波磁动势幅值,习题1）自学谐波合成部分2）全部思考题3）14-1，14-2 14-5 14-6,2. 三相合成谐波磁动势,f3=0,f5=F5cos(5+t

7、) F5=3/21/50.9W1I/p,f7=-F7cos(7-t) F7=3/21/70.9W1I/p,三相绕组合成磁动势的特点,1. 在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，所产生的合成磁动势波为一个沿空间按一定规律分布、波幅恒定、随时间在空间旋转的磁动势波；,2. 合成磁动势中除包含基波磁动势分量外，还 包含5、7、11等一系列奇数次谐波磁动势分 量。,14-3 三相双层分布短距绕组的磁动势,三相 双层 分布 短距,磁动势表达式,三相合成磁动势 f = f1 + f3 + f5 + f7 + ,5. 合成磁动势中除包含基波磁动势分量外，还包含5、7、11等一系列奇数次谐波磁动势分量。,三相绕组合成磁动势的特点,1. 在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，所产生的合成基波磁动势是一个沿空间按正弦规律分布、波幅恒定的旋转磁动势，磁场的极数与绕组的极数相同。,2. 磁动势（磁场）的转向总是从电流的超前相转到滞后相。,3. 旋