電機(jī)學(xué)課件23電機(jī)學(xué)－交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)2

1、內(nèi)容回顧AXAX轉(zhuǎn)子子AX-22AXAX1轉(zhuǎn)子定子 AXwc2-wc222-1cc2Iccostfc,tfc cos cost (122Ic2sin )cos 2t在不同時(shí)刻，線(xiàn)圈磁動(dòng)勢(shì)在氣隙空間的分布都呈 矩形波，但其幅值在時(shí)間上卻按余弦規(guī)律變化。這種 空間位置固定、幅值隨時(shí)間變化的波在物理學(xué)中稱(chēng)為 駐波，或稱(chēng)脈振波，故這種磁動(dòng)勢(shì)可稱(chēng)為脈振磁動(dòng)勢(shì)。脈振磁動(dòng)勢(shì)的脈振頻率與電流交變的頻率相同?；ù艅?dòng)勢(shì)的矢量表示法：基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦規(guī)律分布，可用空間矢量Fc1來(lái)表示（)， 矢量的長(zhǎng)度代表基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值，它隨時(shí)間而變化， 矢量的位置位于線(xiàn)圈的軸線(xiàn)A上，矢量的指向與線(xiàn)圈AAAX整距線(xiàn)圈組的磁

2、動(dòng)勢(shì)2323串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)線(xiàn)圈組，一1個(gè)線(xiàn)圈組由q個(gè)線(xiàn)圈組成，它們?cè)诳臻g相距 a1 電角度，以q=3的一個(gè)整距線(xiàn)圈組為例。言，都要產(chǎn)生一個(gè)矩形波磁動(dòng)勢(shì)，由于每個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)相等而且流過(guò)的電流也相同，所以各線(xiàn)圈的磁動(dòng)勢(shì)具有相同的幅值，因?yàn)橄噜従€(xiàn)圈在空間彼此錯(cuò)a1矩形波磁動(dòng)勢(shì)在空間亦相a1電角度，把3 個(gè)矩形波磁動(dòng)勢(shì)逐點(diǎn)相加，即得q=3 的整距線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)空間分布，它為一階梯形波。32103 2 1_Fq1_Fc2_3_Fc321用磁動(dòng)勢(shì)矢量求線(xiàn)圈組合成磁動(dòng)勢(shì)的方法與用電動(dòng)勢(shì)相量求線(xiàn)圈組合成電動(dòng)勢(shì)的方法相同。因而沿用求線(xiàn)圈組電動(dòng)勢(shì)的方法，可得線(xiàn)圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值為sinq1F 2qFkqsin

3、2kq1稱(chēng)為基波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù)。其意義是表示q個(gè)分布線(xiàn)圈的基波合成磁動(dòng)勢(shì)與這q個(gè)線(xiàn)圈集中在同一槽中時(shí)基波合成磁動(dòng)勢(shì)的比值。線(xiàn)圈組的次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值及其分布因數(shù)為Fqkqsinq1k2qqsin12整距線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式fq,tfqfq cos costcos241 2(qw )ksincostcos2cc2雙層短距線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)下圖表示p=1，q=3，=9，y=8，Z=18的雙層距繞組中屬于同一相的兩個(gè)線(xiàn)圈組。1812391812391011121812由于繞組所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波形只與槽中導(dǎo)體電流大小和方向以及導(dǎo)體在槽內(nèi)的分布有關(guān)，而與導(dǎo)體間連接的先后次序無(wú)關(guān)。因此，原來(lái)由 1 -9、

4、2-10、3-11和10-18、 11-1、 12-2所組成的兩個(gè)短距線(xiàn)圈組，就其磁動(dòng)勢(shì)而言，可以把它們的上層邊看作一個(gè)q3的整距線(xiàn)圈組，再把它們的下層邊看作另一個(gè)q=3的整距線(xiàn)圈組，如圖所示。181239101112181218123910111218121812391011121812圖中的兩個(gè)整距線(xiàn)圈組在空間錯(cuò)開(kāi)電角度， 角恰好等于線(xiàn)圈節(jié)距縮短的電角度，即 y180兩個(gè)整距線(xiàn)圈組的基波磁動(dòng)勢(shì)可用空間矢量表示。上層線(xiàn)圈組的基波磁動(dòng)勢(shì)與下層線(xiàn)圈組的基波磁動(dòng)勢(shì)之間相隔 電角度，由矢量相加即可得到一對(duì)極下兩短距線(xiàn)圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值。q11(下)1 2Fq1(上)cos 2 上ky1基波磁動(dòng)

5、勢(shì)的節(jié)距因數(shù)ky1 cos2 cos(1y90 sin(90) cost24I(2qw )k2cos t2ccy1q1基波磁動(dòng)勢(shì)的繞組因數(shù)kw1ky1kq1一對(duì)極下兩短距線(xiàn)圈組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)最大幅值2F4I(2qw )k22cc次諧波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù)kysin(90)當(dāng) y 時(shí)，ky sin 2確定磁動(dòng)勢(shì)正負(fù)的因數(shù)。次諧波磁動(dòng)勢(shì)的繞組因數(shù)kw kykq討論：短距繞組也可削弱磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波。若要消除次諧波磁動(dòng)勢(shì)，只要取節(jié)距y 1雙層短距線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式fq,tfqfq cos costcos241 2(2qw )kcostcos2cc一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)于各對(duì)極下的磁動(dòng)勢(shì)X2于各對(duì)極下的磁

6、動(dòng)勢(shì)X2A2和磁阻組成一個(gè)個(gè)對(duì) 稱(chēng)的分支磁路，每相 繞組處在各對(duì)極下的 部分所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì) 不能相加，所以一相 繞組的磁動(dòng)勢(shì)就等于 一對(duì)極下一相線(xiàn)圈組 的磁動(dòng)勢(shì)。例如4極整距線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)就等于一對(duì)極下一相線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)。X2A2X1由圖可見(jiàn)，若線(xiàn)圈匝數(shù)仍為wc，線(xiàn)圈中電流仍為ic,則氣隙磁動(dòng)勢(shì)仍為wc ic/2，其磁動(dòng)勢(shì)分布如圖所示。轉(zhuǎn)子-20222221c一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)就等于一對(duì)極下一相線(xiàn)圈組的磁動(dòng)勢(shì)。對(duì)于雙層繞組，一對(duì)極下一相有兩個(gè)線(xiàn)圈組，一相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：f cos costcos24I22(2qwc)kw1costcos對(duì)于雙層繞組，一相繞組的v次諧波

7、磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：f Fqcos Fqmcostcos2422Ic (2qwc)kwcostcos在計(jì)算磁動(dòng)勢(shì)時(shí)，習(xí)慣用每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)w和相電流有效值I 來(lái)表示。對(duì)于雙層繞組，一相共有2 p 個(gè)線(xiàn)圈組，而一個(gè)線(xiàn)圈組有q wc 匝，所以一相總匝數(shù)為2pqwc 。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為a ，則每相繞組一條支路串聯(lián)匝數(shù)為w=2pqwc/a(或稱(chēng)一相串聯(lián)匝數(shù))，將2qwc= a w / p 和線(xiàn)圈電流 Ic=I/a代入上式，即得一相繞組基波和諧波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式。一相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：4f1 4Iwk22p2costcos 0.9Iw k pcostcos costcos cos一相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的最大

8、幅值FIwk安/極) m1p一相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值 Iw k pcost安/)4f 41 22p2kwcostcos Iwkpcostcos costcos 一相繞組次諧波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值F 0.9 Iw 安/極) mpw一相繞組次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值 Iw k pcost安/極)討論：對(duì)于單層繞組，一對(duì)極下一相只有一個(gè)整距線(xiàn)圈組，一相共有p個(gè)整距線(xiàn)圈組，一相總數(shù)為 pqwc,所以每相繞組一條支路串聯(lián)匝數(shù)為 pqwc/a ，以 qwcaw/p 和 IcI/a代入一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式，可得與雙層繞組相同的一相繞組的基波和諧波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式。一相繞組磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式：,tfcos coscos241 2

9、costcos2p脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解一相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是在空間按一定波形分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)，它可以分解為基波和一系列高次諧波，通常分別對(duì)它們進(jìn)行處理。但為了便于說(shuō)明問(wèn)題，常將脈振磁動(dòng)勢(shì)分解成兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、但轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)?，F(xiàn)以基波脈振磁動(dòng)勢(shì)說(shuō)明。f1 costcos1 2 F m1112 f1即：一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值為的磁動(dòng)勢(shì)。它們也是時(shí)間 t 和空間的函數(shù)。12 Fm112 12 假如取幅值Fm1/2這一點(diǎn)來(lái)研究，該值所對(duì)應(yīng)的 t 和 必須滿(mǎn)足wt -=0這個(gè)條件。從這個(gè)條件來(lái)看，如果時(shí)間t 變化，則出現(xiàn)幅值Fm1/2 這一點(diǎn)的空間位置也要變化，意即隨著時(shí)間的推移，磁動(dòng)

10、勢(shì)波形的幅值也在移動(dòng)。磁動(dòng)勢(shì)波形上某一點(diǎn)的移動(dòng)情況，也就是整個(gè)磁動(dòng)勢(shì)波形的移動(dòng)情況。該圖表示t 0三個(gè)瞬間磁動(dòng)勢(shì)波移動(dòng)、 、的位置。2ff 11F m 12tt202tn1n隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，這個(gè)磁動(dòng)勢(shì)波形向 正方向移動(dòng)。物理學(xué)中稱(chēng)為行波，由于該磁動(dòng)勢(shì)在電機(jī)氣隙里的移動(dòng)實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)，所以這種磁動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波形上任何一點(diǎn)的移動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速就代表了整個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波形的移動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速。因此，選取最大幅值這一點(diǎn)進(jìn)行研究，出現(xiàn)該點(diǎn)的條件是 wt =0或 = wt 。把對(duì) t 求導(dǎo)，即可求得對(duì)應(yīng)于波幅這一點(diǎn)的角速度。亦即旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波的角速度。ddtddt 電弧度/秒）該旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的角速度

11、等于電流交變角頻率，且朝 方向旋轉(zhuǎn) 。在電機(jī)里，習(xí)慣用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表示旋轉(zhuǎn)速度。由于該旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)每秒鐘轉(zhuǎn) 電弧度，每分鐘轉(zhuǎn) 60 電弧度，而旋轉(zhuǎn)一周為p 2電弧度，所以旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為n 60 60f1ppp該轉(zhuǎn)速與同步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一樣，稱(chēng)為同步速。12 同理，它也是一幅值不變的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，由于出現(xiàn)最大幅值的條件是wt + =0或 = - wt，所以其轉(zhuǎn)速為ddt 60fp即轉(zhuǎn)速與 f1 的相同，但轉(zhuǎn)向相反(向-方向旋轉(zhuǎn))?；}振磁動(dòng)勢(shì)可以分解成兩個(gè)幅值相等， 轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，也可采用波形分解、矢量分解的方法進(jìn)行說(shuō)明。t 0F m 1 1 F2 1 F2 m 11 F2 m 11 F2 m 11 F2 m 1t 312 F m 1 t 2t 1212m 112m 1m1下面通過(guò)動(dòng)畫(huà)進(jìn)一步理解波形分解