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電機(jī)學(xué)第交流繞組的磁勢(shì)_第2頁(yè)
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電機(jī)學(xué)第交流繞組的磁勢(shì)第1頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二交流繞組的磁勢(shì)

流經(jīng)異步電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的電流以及同步電機(jī)定子繞組的電流是交流電流,其所產(chǎn)生的磁勢(shì)不僅是空間函數(shù),且是時(shí)間函數(shù)。研究磁勢(shì)的空間分布規(guī)律;研究磁勢(shì)的時(shí)間變化規(guī)律。第2頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二研究步驟:①單相繞組的磁勢(shì);②對(duì)稱三相電流流過(guò)對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì);③不對(duì)稱三相電流流過(guò)對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì);④磁勢(shì)的高次諧波分量。第3頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二假設(shè):繞組中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,不考慮高次諧波電流;槽內(nèi)電流集中在槽中心處;定、轉(zhuǎn)子間氣隙均勻,不考慮由于齒槽引起的氣隙磁阻變化,即氣隙磁阻是常數(shù);鐵芯不飽和,忽略定、轉(zhuǎn)子鐵芯的磁壓降。第4頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二整距元件的磁勢(shì)整距元件——y=,通以電流后:在氣隙空間形成一對(duì)磁極,且兩個(gè)氣隙的磁通密度相同。磁力線穿過(guò)轉(zhuǎn)子鐵心,定子鐵心和兩個(gè)氣隙

相對(duì)于氣隙而言,由于鐵心磁導(dǎo)率極大,鐵芯消耗的磁勢(shì)降可以忽略不計(jì)

一個(gè)氣隙上消耗的磁勢(shì)為: fc=Ncic/2

如果通過(guò)線圈的電流為正弦波:

ic=sqrt(2)Iccosωt

則矩形波的高度也按正弦變化。第5頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二整距元件的磁勢(shì)(a)兩極磁勢(shì)(b)磁勢(shì)分布波第6頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二第7頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二每極磁勢(shì)沿氣隙分布呈矩形波,縱坐標(biāo)的正負(fù)表示極性。由于電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,所以磁勢(shì)波的高度也隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,但空間位置固定不變(磁軸不變)。脈動(dòng)的頻率決定于電流的頻率。矩形波可分解為基波及各次諧波。性質(zhì):脈動(dòng)磁勢(shì)脈動(dòng)磁勢(shì)第8頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二脈動(dòng)磁勢(shì)的分解第9頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二N極下磁密與S極下磁密對(duì)稱由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱,每極下磁密波對(duì)磁極中心線對(duì)稱,偶數(shù)次諧波對(duì)中心線非對(duì)稱,因而不存在第10頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二基波也是脈動(dòng)的基波在空間按正弦分布;在時(shí)間上,任何一個(gè)位置的磁勢(shì)都按正弦變化。所以基波是一個(gè)正弦分布的正弦脈振磁勢(shì)。第11頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二單層繞組的磁勢(shì)單層繞組:每對(duì)極下由q個(gè)元件組成元件組,各元件在空間依次相距電角度,設(shè)各元件的匝數(shù)相等,當(dāng)流過(guò)電流,便產(chǎn)生q個(gè)振幅相等、空間依次相距電角度的矩形磁勢(shì)波。把每個(gè)矩形波分別進(jìn)行分解,都含有基波分量和一系列高次諧波分量第12頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二階梯形第13頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二分析:設(shè)q=3,a=20°三個(gè)矩形磁勢(shì)波的3個(gè)基波磁勢(shì)分量,它們的振幅相等,空間相位差20°電角度,把三個(gè)正弦波曲線相加得到元件組的磁勢(shì)基波。元件組(合成)磁勢(shì)的基波振幅為:v次諧波振幅:第14頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二雙層繞組的磁勢(shì)雙層繞組:每對(duì)極有兩個(gè)元件組,把兩個(gè)元件組的磁勢(shì)疊加,便得到雙層繞組的磁勢(shì)。雙層繞組通常是短矩繞組,從產(chǎn)生磁場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)看,磁勢(shì)只決定于槽內(nèi)導(dǎo)體電流的大小和方向,與元件的組成次序無(wú)關(guān)。把實(shí)際的短距繞組所產(chǎn)生的磁勢(shì),等效地看成由上、下層整距繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)之和。第15頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二雙層短距繞組的磁勢(shì)在分析磁場(chǎng)分布式時(shí),雙層繞組可以等效為兩個(gè)整距單層繞組兩個(gè)等效單層繞組在空間分布上錯(cuò)開一定的角度,這個(gè)角度等于短距角第16頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二相當(dāng)于單層繞組的分布情況之間相差電角度也相當(dāng)于分布第17頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二分析:雙層繞組磁勢(shì)的基波振幅:磁勢(shì)的v次諧波振幅:第18頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二結(jié)論:?jiǎn)蜗嗬@組的磁勢(shì)第19頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二(1)單相分布繞組的磁勢(shì)呈階梯形分布,隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。(2)磁勢(shì)的基波分量是磁勢(shì)的主要成分,諧波次數(shù)越高,振幅越小,繞組分布和適當(dāng)短距有利于改善磁勢(shì)波形。(3)基波和各次諧波有相同的脈動(dòng)頻率,都決定于電流的頻率。(4)v次諧波的極對(duì)數(shù)為

v次諧波的極距第20頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二強(qiáng)調(diào):磁勢(shì)是時(shí)間函數(shù),呈空間分布,各對(duì)磁極分別有各自的磁路,不能合并不同空間的各對(duì)磁極的磁勢(shì)。電勢(shì)可以合并,有串聯(lián)或并聯(lián)第21頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二脈動(dòng)磁勢(shì)分解成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)脈動(dòng)磁勢(shì)波的節(jié)點(diǎn)和幅值的位置是固定不變的。在空間按正弦規(guī)律分布隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁勢(shì)可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)分量每個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì):振幅為脈動(dòng)磁勢(shì)振幅的一半,旋轉(zhuǎn)速度相同,旋轉(zhuǎn)方向相反。基波分量第22頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二第23頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二性質(zhì):兩矢量以相同角速度向相反方向旋轉(zhuǎn),任何瞬間合成磁勢(shì)的空間位置固定不變——在該繞組的軸線處(繞組的軸線為磁軸或定義為相軸),但大小隨時(shí)間變化。脈動(dòng)磁勢(shì)的振幅的空間位置在相軸上。第24頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二第25頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二對(duì)稱三相電流流過(guò)對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì)設(shè)各相的電流瞬時(shí)值為iA、iB、iC,各相磁勢(shì)的基波分量分別:第26頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二討論:三個(gè)相繞組有三個(gè)磁軸。不論iA、iB、ic是否對(duì)稱,就每相繞組而言,均產(chǎn)生一脈動(dòng)磁勢(shì),作用在各自的磁軸上。第27頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二對(duì)稱的情況下,由于各相電流的有效值相等,各相脈動(dòng)磁勢(shì)的最大幅值也相等。各相脈動(dòng)磁勢(shì)均分解成兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì):各相電流所產(chǎn)生的正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)在空間均為同相,所產(chǎn)生的負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)空間相位差120°。合成后,正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)直接相加,負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)相互抵消第28頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二結(jié)論:當(dāng)對(duì)稱的三相電流流過(guò)對(duì)稱的三相繞組時(shí),合成磁勢(shì)為一旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)1.極數(shù) 基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。2.振幅 合成磁勢(shì)的振幅為每相脈動(dòng)磁勢(shì)振幅的3/2倍。3.轉(zhuǎn)速 角速度ω=2πf(電弧度/s)

n1=f/p(r/s)=60f/p(r/min)同步轉(zhuǎn)速,基波轉(zhuǎn)速。4.幅值位置 合成磁勢(shì)的振幅的位置隨時(shí)間而變化,出現(xiàn)在ωt-x=0處。當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí),旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的波幅剛好轉(zhuǎn)到該線繞組的軸線上5.旋轉(zhuǎn)方向由超前電流的相轉(zhuǎn)向滯后電流的相

改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的方法:調(diào)換任意兩相電源線(改變相序)第29頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)當(dāng)電流為一對(duì)稱的三相電流時(shí),合成磁勢(shì)僅有正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)F。當(dāng)矢量F旋轉(zhuǎn)時(shí),端點(diǎn)軌跡為圓。第30頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二不對(duì)稱三相電流流過(guò)對(duì)稱三相繞組的基波磁勢(shì)將不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分解為三個(gè)對(duì)稱的系統(tǒng),即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)。每相電流分解為三個(gè)分量,每相磁勢(shì)也可分解為三個(gè)分量。當(dāng)正序電流流過(guò)三相繞組時(shí),產(chǎn)生正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)——正序旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)當(dāng)負(fù)序電流流過(guò)三相繞組時(shí),產(chǎn)生負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)第31頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二零序電流的磁勢(shì):當(dāng)繞組為星形聯(lián)接時(shí),各相零序電流為零,不存在零序磁場(chǎng)。當(dāng)繞組按三角形連接時(shí),各相零序電流為同相位,由零序電流所產(chǎn)生的各相零序磁勢(shì)在空間相位差120°電角度,適相抵消,也不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。第32頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二橢圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)當(dāng)電流為一不對(duì)稱的三相電流,合成磁勢(shì)將有兩個(gè)分量:正序分量和負(fù)序分量,各以同步速向相反方向旋轉(zhuǎn)。在任一瞬間的合成磁勢(shì)仍按正弦分布,用旋轉(zhuǎn)矢量表示為空間矢量和,不同時(shí)刻,有不同的振幅,其端點(diǎn)軌跡為一橢圓第33頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二第34頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二磁勢(shì)的空間諧波分量0.9第35頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二合成磁勢(shì):基波分量合成為正向的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)3次諧波以及以3為倍數(shù)的奇次諧波分量,三相合成磁勢(shì)為零v=6k-1的各次空間諧波均為負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)v=6k+1的各次空間諧波均為正向旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)第36頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二磁勢(shì)的時(shí)間諧波分量第37頁(yè),共40頁(yè),2023年,2月20日,星期二諧波磁場(chǎng)的不良影響:1.產(chǎn)生諧波感應(yīng)電勢(shì)。諧波電勢(shì)所產(chǎn)生的附加損耗不僅降低效率,而且降低功率因數(shù)。2.諧波磁勢(shì)產(chǎn)生的附加力矩。將會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩和過(guò)載能力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)法削弱磁勢(shì)的高次諧波分量,特別要削弱其中影響最大的5次諧波和7次諧波。與削弱諧波電勢(shì)一樣,通常采用適當(dāng)

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