交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)交流電樞繞組的磁動(dòng)勢(shì)線線圈圈的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)線線圈圈組組的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)單單相相繞繞組組的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)短距系數(shù)短距系數(shù)分布系數(shù)分布系數(shù)三三相相繞繞組組的的磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)合成合成第1頁/共53頁 交流電機(jī)模型圖（交流電機(jī)模型圖（A相相集中繞組）集中繞組）第2頁/共53頁第3頁/共53頁 在定子內(nèi)圓表面建立空間坐標(biāo)，以在定子內(nèi)圓表面建立空間坐標(biāo)，以A相繞組軸線相繞組軸線與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，用空間電與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，用空間電角度角度表示。把氣隙圓周展成直線，讓橫坐標(biāo)表示沿表示。把氣隙圓周展成直線，讓橫坐標(biāo)表示沿氣隙圓周方向的空間距離。

2、氣隙圓周方向的空間距離。.02232AAX轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子Afa12kiN第4頁/共53頁結(jié)論：結(jié)論： 通入電流的線圈，它所產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)沿圓通入電流的線圈，它所產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)沿圓周分布是一個(gè)周分布是一個(gè)矩形波矩形波，在通電流的線圈處，氣隙磁，在通電流的線圈處，氣隙磁動(dòng)勢(shì)發(fā)生突跳。動(dòng)勢(shì)發(fā)生突跳。 不計(jì)鐵心磁壓降，每個(gè)空氣隙所消耗的磁動(dòng)勢(shì)不計(jì)鐵心磁壓降，每個(gè)空氣隙所消耗的磁動(dòng)勢(shì)等于整個(gè)磁路磁動(dòng)勢(shì)的一半，為等于整個(gè)磁路磁動(dòng)勢(shì)的一半，為 Nki /2 ，即：，即：1212( )223( )22kkkkf afN if afN i 到：到：第5頁/共53頁.02232AAX轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子Afa1

3、2kiN4 12kiN3次諧波次諧波5次諧波次諧波44 14 1( )cos( )cos(3 )cos(5 )35kkkf afafafa第6頁/共53頁44 14 1( )cos( )cos(3 )cos(5 )35kkkf afafafa .531KKKfff第7頁/共53頁 當(dāng)線圈電流交變時(shí)，線圈磁勢(shì)在空間上沿氣隙當(dāng)線圈電流交變時(shí)，線圈磁勢(shì)在空間上沿氣隙分布仍是矩形波，而且軸線固定不動(dòng)，但其幅值在分布仍是矩形波，而且軸線固定不動(dòng)，但其幅值在時(shí)間上按余弦規(guī)律變化，也就是說整個(gè)磁勢(shì)波不能時(shí)間上按余弦規(guī)律變化，也就是說整個(gè)磁勢(shì)波不能移動(dòng)而只能脈振。移動(dòng)而只能脈振。2 cosiIt線圈中電流表達(dá)

4、式線圈中電流表達(dá)式矩形波的幅值大小矩形波的幅值大小tINiNfKKKcos22121 將矩形波分解為基波和各次諧波。將矩形波分解為基波和各次諧波。第8頁/共53頁1）基波磁動(dòng)勢(shì)）基波磁動(dòng)勢(shì)coscoscoscos224cos411tFtINffKKKK 式中式中 為基波磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為基波磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅， FK1cost是基波磁動(dòng)勢(shì)的振幅是基波磁動(dòng)勢(shì)的振幅。ININFKKK9 . 022412）3次諧波磁動(dòng)勢(shì)次諧波磁動(dòng)勢(shì)3coscos3cos43133tFffKKK133122431KKKFINF第9頁/共53頁3）5次諧波磁動(dòng)勢(shì)次諧波磁動(dòng)勢(shì)5coscos5cos45155tFffKKK1

5、55122451KKKFINF矩形波磁勢(shì)可表示為：矩形波磁勢(shì)可表示為：.)(531KKKfffF.5coscos3coscoscoscos531tFtFtFKKK第10頁/共53頁結(jié)論：結(jié)論：1) 單個(gè)線圈當(dāng)通入交流電流時(shí)所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波是單個(gè)線圈當(dāng)通入交流電流時(shí)所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波是一個(gè)一個(gè)在空間按矩形波分布、波的位置在空間不動(dòng)、但在空間按矩形波分布、波的位置在空間不動(dòng)、但波幅的大小和正負(fù)隨時(shí)間在變化波幅的大小和正負(fù)隨時(shí)間在變化的磁動(dòng)勢(shì)波，稱該種的磁動(dòng)勢(shì)波，稱該種磁動(dòng)勢(shì)為磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁勢(shì)脈振磁勢(shì)。 2) 線圈磁勢(shì)除包含基波磁勢(shì)外，還包含有線圈磁勢(shì)除包含基波磁勢(shì)外，還包含有 3、5、7 等諧波磁勢(shì)

6、分量等諧波磁勢(shì)分量。 3) 基波和諧波磁勢(shì)既是空間函數(shù)又是時(shí)間函數(shù)，振基波和諧波磁勢(shì)既是空間函數(shù)又是時(shí)間函數(shù)，振幅均在幅均在a=0處。處。第11頁/共53頁線圈磁場(chǎng)模擬分布圖線圈磁場(chǎng)模擬分布圖第12頁/共53頁coscos9 . 0coscos11tINtFfKKK由積化和差公式可將由積化和差公式可將 分解為兩個(gè)三角式之和：分解為兩個(gè)三角式之和：1Kf111111)cos(21)cos(21coscosKKKKKKfftFtFtFf第13頁/共53頁第14頁/共53頁111111)cos(21)cos(21coscosKKKKKKfftFtFtFf 用余弦分布的基波最大幅值用余弦分布的基波最大

7、幅值 F K1 和和FK1的旋的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，代表余弦分布磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度分別，代表余弦分布磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度分別為為和和- 。 第15頁/共53頁0t1KF1KF 30t1KF60t1KF1KF 1KF1KF1KF 1KF111KKKFFF 逆時(shí)針方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向?yàn)閍的正方向。的正方向。 第16頁/共53頁 三相電流為對(duì)稱、正弦交變。三相電流為對(duì)稱、正弦交變。第17頁/共53頁 tIiAcos2)120cos(2tIiB)240cos(2tIiC三相電流為對(duì)稱、三相電流為對(duì)稱、正弦交變，分別表示為：正弦交變，分別表示為：第18頁/共53頁等效集中整距等效集中整距相軸相軸 ( A相相

8、)1dpkkqN 111pddpkkk 第19頁/共53頁 2 2、A，B，C 三相的三相的相軸相軸在空間是同一位置在空間是同一位置還還 是相互錯(cuò)開是相互錯(cuò)開 120空間電角度空間電角度 ？問問: : 1 1、當(dāng)當(dāng) A，B，C 三相繞組嵌入定子槽中，相軸三相繞組嵌入定子槽中，相軸 是旋轉(zhuǎn)還是靜止是旋轉(zhuǎn)還是靜止?第20頁/共53頁三相三相Aa =4/3a = 0a =2/3BCZCXBAY第21頁/共53頁Itt時(shí)軸時(shí)軸時(shí)間相角時(shí)間相角第22頁/共53頁最大幅值最大幅值： IpkN.FdpK11190 F1(a , t )F1(a , 0)F1(0 , 0)FK1F(0 , t )(x ( a

9、)時(shí)軸時(shí)軸0tIi2 60t60cos2IitIicos2相軸相軸3) 時(shí)軸和相軸的關(guān)系時(shí)軸和相軸的關(guān)系第23頁/共53頁1）解析法）解析法A、B、C三相脈振基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式（時(shí)軸、相軸）三相脈振基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式（時(shí)軸、相軸）coscos11tFfKA)120cos()120cos(11tFfKB)240cos()240cos(11tFfKC式中式中FK1為一個(gè)線圈產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值。為一個(gè)線圈產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值。pINFK119 . 0 若每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為若每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為N1, 則每相線圈的基波磁則每相線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值為：動(dòng)勢(shì)最大幅值為：第24頁/共53頁 將每個(gè)脈

10、振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，則將每個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，則三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)為：三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)為：) cos() cos(23)120 cos(21) cos(21)240 cos(21) cos(21) cos(21) cos(21111111111111tFtFtFtFtFtFtFtFffffKKKKKKKCBA第25頁/共53頁三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式:合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值：合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值： ) cos(11tFfpINpINFFK111135. 19 . 02323第26頁/共53頁 1) 每相繞組產(chǎn)生脈振磁勢(shì)，但三相合成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)；每相繞

11、組產(chǎn)生脈振磁勢(shì)，但三相合成產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)；2) 三相合成基波磁勢(shì)的波長(zhǎng)和單相一樣，即極對(duì)數(shù)一樣；三相合成基波磁勢(shì)的波長(zhǎng)和單相一樣，即極對(duì)數(shù)一樣； 3) 每相的脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值大小隨時(shí)間變化，而三相合成每相的脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值大小隨時(shí)間變化，而三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)幅值是不變的；基波磁動(dòng)勢(shì)幅值是不變的；4) 三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槿嗪铣苫ù艅?dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?方向，也就是順方向，也就是順著著A、B、C三相電流的正相序方向，旋轉(zhuǎn)角速度為三相電流的正相序方向，旋轉(zhuǎn)角速度為；5) 當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的正幅值正好位于該相繞組的軸線（相

12、軸）處。正幅值正好位于該相繞組的軸線（相軸）處。第27頁/共53頁2）空間矢量圖法）空間矢量圖法111AAAFFF 111BBBFFF 111CCCFFF 將每個(gè)基波脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，將每個(gè)基波脈振磁動(dòng)勢(shì)分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，用矢量表示如下，其中帶一撇的是正轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)，用矢量表示如下，其中帶一撇的是正轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)，兩撇的為反轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)。兩撇的為反轉(zhuǎn)基波磁動(dòng)勢(shì)。第28頁/共53頁111,CBAFFF正轉(zhuǎn)分量正轉(zhuǎn)分量 空間相位相同，相加后增為空間相位相同，相加后增為3倍。倍。反轉(zhuǎn)分量反轉(zhuǎn)分量 空間相位互差空間相位互差 120 ,合成值為零合成值為零。111,CBAFFF 1 AF

13、ABC1BF 1CF 1 BF 1CF1 AF ABC0t 012t 1 AF1BF 1CF 1 BF 1CF1 AF 第29頁/共53頁第30頁/共53頁 t = = 0IA = Im cos t t = = 120 IB = Im cos( t-120)轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為 : A 軸軸 B 軸軸 C 軸軸ABC 1 AF1BF 1CF 1 BF 1CF1 AF ABC 1 AF1BF 1CF 1 BF 1CF1 AF 第31頁/共53頁第32頁/共53頁接電流最大值先后順序接電流最大值先后順序ABC 軸，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)軸，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)ABCA B C電網(wǎng)電網(wǎng)ACB 軸，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)軸，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)A B

14、CABC電網(wǎng)電網(wǎng))240cos(2)120cos(2cos2tIitIitIi第33頁/共53頁pINFFKK1159 . 05151pINFFKK1179 . 0717103f)5cos()5cos(23555tFtFfK)7cos()7cos(23777tFtFfK第34頁/共53頁 在三相對(duì)稱分布的繞組中，通入三相對(duì)稱的在三相對(duì)稱分布的繞組中，通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)沿交流電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成基波磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)沿空間按正弦規(guī)律分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，空間按正弦規(guī)律分布、波幅恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，磁場(chǎng)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。磁場(chǎng)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。第35頁/

15、共53頁 基波磁動(dòng)勢(shì)（磁場(chǎng)）的轉(zhuǎn)向總是從電流的超基波磁動(dòng)勢(shì)（磁場(chǎng)）的轉(zhuǎn)向總是從電流的超前相轉(zhuǎn)到滯后相。前相轉(zhuǎn)到滯后相。第36頁/共53頁1160 fnp旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為: 第37頁/共53頁 哪一相電流達(dá)到最大值，合成基波磁場(chǎng)的正哪一相電流達(dá)到最大值，合成基波磁場(chǎng)的正波幅一定位于該相繞組的軸線處。波幅一定位于該相繞組的軸線處。第38頁/共53頁a1a15a111a17 合成磁動(dòng)勢(shì)中除包含基波磁動(dòng)勢(shì)分量外，合成磁動(dòng)勢(shì)中除包含基波磁動(dòng)勢(shì)分量外，包含包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)分量，等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)分量，但不包含但不包含3次及次及3的奇次倍諧波分量。的奇次倍諧波分

16、量。第39頁/共53頁2sin2sin1aqaqkd 與求分布線圈組的電動(dòng)勢(shì)相同，如果有與求分布線圈組的電動(dòng)勢(shì)相同，如果有q個(gè)線個(gè)線圈分布，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的基波脈振磁動(dòng)圈分布，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為：勢(shì)的最大振幅為：2sin2sin11aqaqqFFKq11dKkqFINFKK9 . 01第40頁/共53頁2sin2sinaqaqkd 對(duì)于各諧波磁動(dòng)勢(shì)，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的對(duì)于各諧波磁動(dòng)勢(shì)，分布后整個(gè)線圈組產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為：脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大振幅為：dKqkFqF11INFKK9 . 01第41頁/共53頁 分析方法與求短距線圈電動(dòng)勢(shì)相同。雙層短距分

17、析方法與求短距線圈電動(dòng)勢(shì)相同。雙層短距繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為：繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為：coscos22sincoscos21111tkFytFfpKKK2sin1ykp 式中，式中， 為基波節(jié)距因數(shù)。為基波節(jié)距因數(shù)。 可見，在每個(gè)線圈串聯(lián)匝數(shù)相同的情況下，雙可見，在每個(gè)線圈串聯(lián)匝數(shù)相同的情況下，雙層產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)公式中為層產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)公式中為2FK1，而單層為，而單層為FK1，另，另外由于短距，在計(jì)算基波磁動(dòng)勢(shì)時(shí)需乘一個(gè)基波外由于短距，在計(jì)算基波磁動(dòng)勢(shì)時(shí)需乘一個(gè)基波節(jié)距因數(shù)。節(jié)距因數(shù)。第42頁/共53頁 同樣，各次諧波磁動(dòng)勢(shì)也存在節(jié)距因數(shù)。同樣，各次諧波磁動(dòng)勢(shì)也存在節(jié)距因數(shù)。coscos2tkFfpKK

18、各次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：各次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：2sinykpv次諧波節(jié)距次諧波節(jié)距kpv因數(shù)為：因數(shù)為：INFFKKK9 . 0111第43頁/共53頁三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為3. 三相雙層分布短距繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)三相雙層分布短距繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)) cos(11tFfIpkNIpkNFdpdp1111135. 19 . 023 式中式中N1為繞組一相串聯(lián)匝數(shù)，為繞組一相串聯(lián)匝數(shù)， 為基為基波繞組因數(shù)。波繞組因數(shù)。111pddpkkk7531fffff第44頁/共53頁三相合成諧波磁動(dòng)三相合成諧波磁動(dòng)勢(shì)勢(shì)對(duì)對(duì)v = (6k-1) 次諧波次諧波IpkNFFdp

19、1135. 111 為為 v 次諧波繞組因數(shù)。次諧波繞組因數(shù)。pddpkkk) cos(tFf對(duì)對(duì)v = (6k+1) 次諧波次諧波) cos(tFfv 次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值 Fv 為為第45頁/共53頁 1. 什么條件下產(chǎn)生圓形磁動(dòng)勢(shì)，什么條件下什么條件下產(chǎn)生圓形磁動(dòng)勢(shì)，什么條件下 產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 2. 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與單相脈振、圓形旋轉(zhuǎn)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與單相脈振、圓形旋轉(zhuǎn) 磁動(dòng)勢(shì)的區(qū)別。磁動(dòng)勢(shì)的區(qū)別。要點(diǎn)要點(diǎn): :第46頁/共53頁00 0 , , , , , , CCCBBBAAAIIIIIIIII正、負(fù)、零序1 FI用對(duì)稱分量用對(duì)稱分量法法1 FI100 FI正序電流：正序電流：負(fù)序電流：負(fù)序電流：零序電流：零序電流：l 零序電流所產(chǎn)生的三個(gè)脈振基波磁動(dòng)勢(shì)空間相位彼此零序電流所產(chǎn)生的三個(gè)脈振基波磁動(dòng)勢(shì)空間相位彼此錯(cuò)開錯(cuò)開1200 電角度，時(shí)間相量上三者相同相位，所以任何電