機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理

1、關(guān)于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理第一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量關(guān)系能量守恒原理：在質(zhì)量守恒的物理系統(tǒng)中，能量既不能產(chǎn)生、也不 能消滅，而僅能改變其存在的形態(tài)。一、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量關(guān)系對(duì)于由電系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和聯(lián)系兩者的耦合磁場(chǎng)組成的機(jī)電裝置，根據(jù)能量守恒原理（電動(dòng)機(jī)慣例）有：電動(dòng)機(jī)中，電能和機(jī)械能為正值；發(fā)電機(jī)中，電能和機(jī)械能為負(fù)值。能量損耗分分為三類(lèi)：1、電系統(tǒng)（繞組）內(nèi)部的電阻損耗；2、是機(jī)械部分的摩擦損耗、通風(fēng)損耗，統(tǒng)稱機(jī)械損耗；3、類(lèi)是耦合電磁場(chǎng)在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的損耗，包括磁滯和渦流損耗等。第二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 把電機(jī)作為

2、一個(gè)具有電端口和機(jī)械喘口的兩端口裝置，把電阻損耗和機(jī)械損耗移出，則裝置的中心部分將成為一個(gè)由動(dòng)態(tài)耦合線圈所組成的“無(wú)損耗磁儲(chǔ)能系統(tǒng)”無(wú)損耗的磁儲(chǔ)能系統(tǒng)電阻損耗機(jī)械損耗電端口機(jī)械端口圖7-1 把損耗抽出使系統(tǒng)成為“無(wú)損耗磁儲(chǔ)能系統(tǒng)”第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)損耗磁儲(chǔ)能系統(tǒng)，在時(shí)間 內(nèi)，其能量關(guān)系為： ：系統(tǒng)的微分電能輸入； ：為微分儲(chǔ)能增量， ：系統(tǒng)的微分機(jī)械能輸出。 把損耗移出，整個(gè)系統(tǒng)成為“無(wú)損耗系統(tǒng)”，便于導(dǎo)出磁場(chǎng)儲(chǔ)能和相應(yīng)的機(jī)電耦合項(xiàng)電磁轉(zhuǎn)矩，又使過(guò)程成為單值、可逆，給整個(gè)分析帶來(lái)很大方便。無(wú)損耗的磁儲(chǔ)能系統(tǒng)電阻損耗機(jī)械損耗電端口機(jī)械端口第四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)

3、作于2022年6月二、磁場(chǎng)儲(chǔ)能 設(shè)電源電壓為 ，線圈中的電流為 ，電阻為R；則在時(shí)間 內(nèi)，由電源輸入裝置的總電能應(yīng)為 ，消耗在電阻R上的電能為 。于是在時(shí)間 內(nèi)，輸入裝置的凈電能 為：設(shè)線圈的磁鏈為 ，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：線圈的電壓方程為：輸入裝置的凈電能為：?jiǎn)芜吋?lì)的機(jī)電裝置圖7-2 單邊激勵(lì)的機(jī)電裝置第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 設(shè)作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩為 ，在 內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 ，則裝置的微分總機(jī)械能輸出為：從而磁能增量 裝置的磁儲(chǔ)能系統(tǒng)是無(wú)損耗系統(tǒng)，是一個(gè)保守系統(tǒng)，磁場(chǎng)儲(chǔ)能 則是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)， 的值由獨(dú)立變量 和 （ 為電角度 ）的瞬時(shí)值唯一地確

4、定，而與路徑無(wú)關(guān)；第六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在圖7-3所示的路徑 2上積分： 在路徑 2a上，由于 ，所以 ，由于 ，故 。在路徑 2b上，由于 ，所以 ，于是:單邊激勵(lì)機(jī)電裝置的磁場(chǎng)能量公式，對(duì)線性或非線性系統(tǒng)均適用。圖7.3 確定 的不同路徑定子磁鏈為 ，轉(zhuǎn)子角度為 時(shí)的磁場(chǎng)儲(chǔ)能，通過(guò)積分來(lái)求得。第七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月磁場(chǎng)能量的圖解表示：圖中 曲線是 時(shí)磁路的磁化曲線，面積oabo則代表系統(tǒng)的磁場(chǎng)能量。若以電流 為自變量，對(duì)磁鏈 進(jìn)行積分，可得 稱為磁共能。在圖 7-4中，用面積 0ac0來(lái)代表時(shí)的曲線圖7.4 磁能和磁共能第八張，PPT共五十四

5、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 磁能與磁共能之和可用矩形面積obac來(lái)代表，在一般情況下磁能和磁共能互不相等。磁能密度：線性磁性介質(zhì)，為常值，則 上式表明，在一定的磁通密度下，介質(zhì)的磁導(dǎo)率越大，磁場(chǎng)的儲(chǔ)能密度就越小。所以對(duì)于通常的機(jī)電裝置，當(dāng)磁通量從0開(kāi)始上升時(shí)，大部分磁場(chǎng)能量將儲(chǔ)存在磁路氣隙中；當(dāng)磁通減少時(shí)，大部分磁能將從氣隙通過(guò)電路釋放出來(lái)。鐵心中的磁能很少，?？珊雎圆挥?jì)。時(shí)的曲線圖7.4 磁能和磁共能 若磁路為線性，曲線是一條直線，磁能和磁共能相等。 為線圈的自感，第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙邊激勵(lì)的機(jī)電裝置 旋轉(zhuǎn)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組都接到電源，就成為定、轉(zhuǎn)子雙邊激勵(lì)的機(jī)電裝置

6、。 雙邊激勵(lì)的機(jī)電裝置有兩個(gè)電端口和一個(gè)機(jī)械端口，系統(tǒng)可由三個(gè)獨(dú)立變量來(lái)描述。圖7-5 雙邊激勵(lì)的機(jī)電裝置 取定子和轉(zhuǎn)子磁鏈1、2和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角為自變量，則裝置的磁場(chǎng)儲(chǔ)能：第十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖7-5 雙邊激勵(lì)的機(jī)電裝置 定子和轉(zhuǎn)子繞組分別接到電壓為u1和u2的電源，繞組內(nèi)的電流為il和i2。則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：在時(shí)間 內(nèi)，由定、轉(zhuǎn)子繞組輸入裝置的凈電能：磁能的值僅僅取決于磁鏈和轉(zhuǎn)角的終值，而與達(dá)到終值的路徑無(wú)關(guān)。磁能的微分增量為：第十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在圖7-6中，選取路徑1作為積分路徑。在 la段上， ，于是 ，積分為0。 在 lb段上， ，于是

7、在 lc段上， ，于是結(jié)果：通過(guò)積分來(lái)求磁場(chǎng)儲(chǔ)能第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月采用電流作為自變量，根據(jù)磁共能的定義微分磁共能：類(lèi)似地：第十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 以上研究的是兩繞組系統(tǒng)的情況。對(duì)于具有n個(gè)繞組的系統(tǒng)，可以 采用類(lèi)似的方法來(lái)分析，并得到相應(yīng)的表達(dá)式對(duì)于線性系統(tǒng)，定、轉(zhuǎn)子繞組的磁鏈可分別表示為分別代入磁能和磁共能的積分式，得到相應(yīng)地第十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 雙邊激勵(lì)機(jī)電裝置中的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電能輸入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)設(shè)定、轉(zhuǎn)子的電源電壓分別為 和 ，電流為 和 ，磁鏈為 和 ，電阻為 和 。定、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)

8、生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：而：第十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月所以由電流的變化所引起，稱為變壓器電動(dòng)勢(shì)由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所引起，稱為運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)是一項(xiàng)機(jī)電耦合項(xiàng)，是否存在運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，是靜止電路與動(dòng)態(tài)電路的主要差別之一。第十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)于線性系統(tǒng)所以在時(shí)間 內(nèi)，輸入系統(tǒng)的微分凈電能 上式說(shuō)明，電能的輸入是通過(guò)線圈內(nèi)的磁鏈發(fā)生變化，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而實(shí)現(xiàn)；換言之，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是耦合場(chǎng)從電源輸入電能的必要條件。第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、磁場(chǎng)儲(chǔ)能的變化對(duì)兩繞組系統(tǒng)，磁能:在時(shí)間 內(nèi)，若磁鏈和轉(zhuǎn)角都發(fā)生變化，則磁能的變化（全微分

9、）應(yīng)為:而:所以：從而：是由轉(zhuǎn)子的角位移所引起的磁能的變化，它是“動(dòng)態(tài)電路”所特有的項(xiàng)目。第十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月相應(yīng)地，由電流和轉(zhuǎn)角的變化所引起的磁共能的變化為：而所以從而：第十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)于線性系統(tǒng)第二十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 上式表明，磁能的變化是由兩個(gè)繞組中的變壓器電動(dòng)勢(shì)從電源所吸收的電能與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)從電源所吸收的電能的1/2所提供。對(duì)于線性系統(tǒng)第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械功 電磁轉(zhuǎn)矩是另一個(gè)機(jī)電耦合項(xiàng)，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。設(shè)在時(shí)間 內(nèi)轉(zhuǎn)子

10、轉(zhuǎn)過(guò) ，由于轉(zhuǎn)子將受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用，電磁轉(zhuǎn)矩所作的機(jī)械功應(yīng)為：第二十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月于是電磁轉(zhuǎn)矩Te為 以磁鏈 和轉(zhuǎn)角 作為自變量時(shí)，兩繞組系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)矩公式。 上式說(shuō)明，當(dāng)轉(zhuǎn)子的微小角位移引起系統(tǒng)的磁場(chǎng)能量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子上將受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用；電磁轉(zhuǎn)矩的大小等于單位微小角位移時(shí)磁能的變化率 ，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)樵诤愦沛溝率勾拍軠p小的方向。第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月若以電流 和轉(zhuǎn)角 作為自變量，則電磁轉(zhuǎn)矩可從磁共能簡(jiǎn)單的導(dǎo)出 公式表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子的微小角位移引起系統(tǒng)的磁共能發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；電磁轉(zhuǎn)矩的大小等于單位微小角位移時(shí)磁共能的變化率

11、（電流約束為常值），方向?yàn)樵诤汶娏飨缕鹗勾殴材茉黾拥姆较颉呻姶呸D(zhuǎn)矩公式對(duì)線性和非線性情況均適用。第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在線性情況下所以 是由定子、轉(zhuǎn)子電流和各自的自感隨轉(zhuǎn)角的變化所引起的轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻轉(zhuǎn)矩； 是由定、轉(zhuǎn)子電流和互感隨轉(zhuǎn)角的變化所引起，稱為主電磁轉(zhuǎn)矩。對(duì)于具有n個(gè)繞組的情況第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例 7-2 有一臺(tái)單相磁阻電動(dòng)機(jī)，其定子上裝有一個(gè)線圈，轉(zhuǎn)子為凸極，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有線圈（圖7-8）。已知磁路為線性，定子自感隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律為 ，試求定子線圈通有正弦電流 時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)值和平均值。解： 對(duì)線性系統(tǒng)，電機(jī)的磁共能

12、P=1時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度為 ， 時(shí)轉(zhuǎn)子的初相角為 ，則 ，于是電磁轉(zhuǎn)矩為第二十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月若 ，轉(zhuǎn)矩為脈振，一個(gè)周期內(nèi)的平均電磁轉(zhuǎn)矩Te=0；若 ，則平均電磁轉(zhuǎn)矩為 磁阻電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，它僅在同步轉(zhuǎn)速、且 時(shí)才有平均電磁轉(zhuǎn)矩；這種由 、也就是由直軸磁阻和交軸磁阻不同所引起的轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻轉(zhuǎn)矩；可以看出，磁阻轉(zhuǎn)矩與 成正比。第二十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中時(shí)間dt內(nèi)的微分能量關(guān)系：輸入電能輸出機(jī)械能耦合場(chǎng)的磁能增量 由磁鏈變化所引起的磁能的增量恰好等于從電源吸收的凈電能；由角位移的變化所引起的磁

13、能的增量恰好等于輸出的微分機(jī)械能的負(fù)值。 在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，作為耦合場(chǎng)的磁場(chǎng)既可以從電系統(tǒng)輸入或輸出能量，亦可以對(duì)機(jī)械系統(tǒng)輸出或輸入能量，其狀態(tài)主要取決于對(duì)磁鏈和可動(dòng)部分角位移所加的約束：=+第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月約束： （l）若裝置的可動(dòng)部分靜止不動(dòng)時(shí)，沒(méi)有機(jī)械能輸出，通過(guò)磁鏈的變化從電系統(tǒng)輸入的電能將全部轉(zhuǎn)換為磁能。 （2）若裝置的磁鏈不變時(shí)，裝置無(wú)電能輸入，隨著可動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁能逐步釋放出來(lái)變?yōu)檩敵龅臋C(jī)械能。 （3）一般情況下，一方面磁鏈發(fā)生變化，另一方面可動(dòng)部分又有位移。此時(shí)由位移引起的磁能變化將產(chǎn)生電磁力，并使部分磁場(chǎng)儲(chǔ)能釋放出來(lái)變?yōu)闄C(jī)械能；由磁鏈變化引

14、起的磁能變化，將通過(guò)線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)從電源輸入等量的電能而不斷得到補(bǔ)充；結(jié)果，通過(guò)耦合磁場(chǎng)的作用，電能將不斷的轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或反之。第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)換功率在線性情況下于是：第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單位時(shí)間內(nèi)由電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量就是轉(zhuǎn)換功率 ，所以 說(shuō)明，只有繞組中存在運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，才會(huì)產(chǎn)生機(jī)電能量轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換功率的值等于運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)所吸收的電功率的1/2。于是：第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、功率方程若系統(tǒng)為線性，定、轉(zhuǎn)于繞組的電壓方程（電動(dòng)機(jī)慣例）為：用矩陣表示第三十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第

15、三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功率方程為用矩陣表示 表明：輸入裝置的電功率，一部分消耗于繞組的電阻損耗，余下部分分別被繞組內(nèi)的變壓器電動(dòng)勢(shì)和運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)所吸收。第三十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月裝置內(nèi)磁能的變化率裝置的功率方程輸入的電功率電阻損耗耦合場(chǎng)內(nèi)磁能的變化率轉(zhuǎn)換功率第三十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 說(shuō)明，被變壓器電動(dòng)勢(shì)吸收的功率和運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)吸收的功率的二分之一將變成耦合場(chǎng)內(nèi)磁能的變化率；由運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)吸收的另外二分之一功率則成為轉(zhuǎn)換功率，這部分功率將由電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。這就是以定、轉(zhuǎn)子繞組的實(shí)際軸線作為坐標(biāo)系的軸線時(shí)（稱為完整坐標(biāo)系）

16、，磁能變化率和轉(zhuǎn)換功率的表達(dá)式。坐標(biāo)系不同，表達(dá)式將隨之而變化。 對(duì)于n個(gè)繞組的線性系統(tǒng)，用矩陣形式表示時(shí)，電壓方程、功率方程和轉(zhuǎn)換功率的表達(dá)式仍然成立裝置的功率方程輸入的電功率電阻損耗耦合場(chǎng)內(nèi)磁能的變化率轉(zhuǎn)換功率第三十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的條件一、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的條件若要連續(xù)地進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)換功率的平均值應(yīng)不等于零，即可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度 不能為零；另外，運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì) 和電磁轉(zhuǎn)矩 不能為零。仍以雙邊激勵(lì)的裝置為例，分兩種情況來(lái)討論。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，=常值，這就要求一轉(zhuǎn)內(nèi)電磁轉(zhuǎn)矩的平均值不等于零，即第三十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于20

17、22年6月隱極電機(jī) 隱極電機(jī)，不計(jì)齒、槽影響時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子的自感均為常值而與 均無(wú)關(guān)，即于是磁阻轉(zhuǎn)矩為零，電磁轉(zhuǎn)矩中僅有主電磁轉(zhuǎn)矩：第三十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 設(shè) 隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角 的余弦而變化，即：M為定、轉(zhuǎn)子繞組軸線重合時(shí)（即 時(shí)）互感的最大值。設(shè)定、轉(zhuǎn)子繞組電流為：從而：第三十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)正弦函數(shù)的正交性，兩個(gè)正弦函數(shù)相乘，要其乘積在一個(gè)周期內(nèi)的平均值不等于零，必須頻率相等，即：上式是連續(xù)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換時(shí)，隱極電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流所需滿足的頻率約束?？梢?jiàn)，對(duì)于隱極電極，若 和 中有一個(gè)是可變的，則電機(jī)可在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。第四十

18、張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的自感L22和定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感L12仍為：定子繞組的自感L11將近似地隨著2角按余弦規(guī)律變化：同理，當(dāng) 時(shí)，轉(zhuǎn)矩平均值不為零。則此時(shí)除主電磁轉(zhuǎn)矩外，還將出現(xiàn)一個(gè)僅與轉(zhuǎn)子激勵(lì)有關(guān)的磁阻轉(zhuǎn)矩 第四十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 由此可見(jiàn)，對(duì)于凸極電機(jī)，為使磁阻轉(zhuǎn)矩和主電磁轉(zhuǎn)矩均能發(fā)揮作用，電機(jī)僅能在恒定的同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。若定、轉(zhuǎn)子兩邊都做成凸極結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)子繞組的自感 ： 此時(shí)磁阻轉(zhuǎn)矩中除了包含與定子激勵(lì)有關(guān)分量 ，還包含一個(gè)與轉(zhuǎn)子激勵(lì)有關(guān)的分量 ；同理，當(dāng) 時(shí)，轉(zhuǎn)矩平均值不為零。此時(shí)電機(jī)將出現(xiàn)第二個(gè)同步轉(zhuǎn)速。第四十二張，

19、PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 實(shí)際上，電機(jī)轉(zhuǎn)子只能在某一個(gè)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，因而磁阻轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)分量中必有一個(gè)成為平均值等于零的脈振轉(zhuǎn)矩，從而引起轉(zhuǎn)矩振蕩。所以實(shí)用上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)很少采用雙邊凸極式結(jié)構(gòu)（特種電機(jī)除外）。二、頻率約束在各種電機(jī)中的體現(xiàn)直流電機(jī)定子勵(lì)磁繞組中通以直流勵(lì)磁電流，即 。 轉(zhuǎn)子電樞線圈內(nèi)的電流是交流，其頻率: 滿足定子為凸極邊時(shí)的頻率約束: 轉(zhuǎn)子電樞電流的頻率隨著轉(zhuǎn)速的變化而自動(dòng)變化，所以直流電機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下均能進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。第四十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子電流頻率 。 定于電流頻率 : 滿足頻率約束: 接于電網(wǎng)的同步

20、電機(jī)定子頻率與電網(wǎng)一致，僅在同步轉(zhuǎn)速下才能進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 單機(jī)運(yùn)行，由于定子電流的頻率隨著轉(zhuǎn)速的變化而自動(dòng)變化，故在任何轉(zhuǎn)速下均能滿足頻率約束并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。第四十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月感應(yīng)電機(jī)定子電流的頻率為電源頻率:轉(zhuǎn)子電流頻率為轉(zhuǎn)差頻率: 轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度:滿足頻率約束: 以上表明，轉(zhuǎn)子電流頻率隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化而自動(dòng)變化，所 以感應(yīng)電機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下都能滿足頻率約束并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。第四十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的條件 一、交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的通用公式 設(shè)電機(jī)為隱極，不計(jì)磁飽和，定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)b1和b2均為正弦分布，且轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)滯后于定子磁場(chǎng)以 12角（電角度）；即氣隙合成磁場(chǎng):第四十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氣隙內(nèi)的磁共能:電機(jī)氣隙軸向長(zhǎng)度； :為氣隙徑向長(zhǎng)度； :為氣隙平均半徑，第四十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月若氣隙均勻，氣隙磁密:則：F1和F2為正弦分布的定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的幅值；F為氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)。定、轉(zhuǎn)子電流保持不變、轉(zhuǎn)子作虛位移 ，可得電磁轉(zhuǎn)矩Te為由空間矢量合成的氣隙磁動(dòng)勢(shì)定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在空間正弦分布，是空間矢量，故：第四十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 表示