《交流电机磁动势》PPT课件.ppt

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1、第六章 交流绕组的磁动势 主要内容 1 单相绕组的磁动势 脉振磁动势 2 三相绕组基波合成磁动势 圆形旋转 磁动势 目的： 研究交流绕组磁势的大小、性质和在气隙 中的分布规律。 交流电流的磁势比较复杂， 它不仅是时间函 数，而且是空间函数。 假设 绕组中的电流随时间按正弦规律变化 ， 不考虑高次谐 波电流； 槽内电流集中在槽中心处； 定 、 转子间气隙均匀 ， 不考虑由于齿槽引起的气隙磁 导变化 ， 即气隙磁导是常数； 铁芯不饱和 ， 忽略定 、 转子铁芯的磁压降 。 导体 线圈 线圈组 三相对称绕组 从简单到复杂 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 脉振磁势 旋转磁势 6.1单相绕组的磁动势

2、 脉振磁动势 一、整距线圈的磁动势 ccL H d l N i S N A X 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 一、整距线圈的磁动势 01mR F FemR 02mR m lR S Fe 0 m m F eRR0 Feff0 可认为磁动势主要消耗在两个气隙中 Ncic/2 A X A x fc （ Ncic/2） S N A X 假定线圈匝数为 Nc， 电流为 ic，则线圈产生的磁势 fc=Ncic。 按全电流定律， 在磁场中沿闭合路径的磁位降应等于 该闭合磁力线的全电流： Nc ic。 由于它两次经过气隙，忽略铁心磁位降，则每个气隙磁 势应为： fc=Ncic/2。 以此类推，整个气隙中

3、的磁势大小均为 fc=Ncic/2。 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 一、整距线圈的磁动势 每个气隙上的磁动势为： c 1 2cc f N i c2ci I c o s t cc 12 22c c c f N i I tN c o s 它不仅是时间函数，而且是空间函数。 S N A X 时间函数 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 磁动势的空间函数 取绕组轴为纵坐标轴 y，铁心内圆周长为横轴 Ncic/2 A X A fc （ Ncic/2） S N A X 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 磁动势的空间函数 S N A X =0 整个磁势的高度随时间作正弦变化，但空间位置 不变 脉振磁

4、势 ，脉振磁势的频率取决于线圈中电流 频率。 Fc 2 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 磁动势的波形 cc 12 22c c cf N i I tN c o s 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 磁动势的波形 电流随着时间按正弦规律变化，则矩形波的幅 值大小随时间按正弦规律变化 ccccc IWIWF 9.02 24 1 11 ( ) 2 c o s ( ) 22c c c c cf N i p N I t p 1 ; 22() 31 ; 22 p 2 4 1 1c o s ( c o s c o s 3 c o s 5 . . . ) 2 3 5c c c f N I t 1 3 5c

5、 o s c o s c o s c o s 3 c o s c o s 5 . . .c c cF t F t F t 13 31 cc FF 11 ccv FvF 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 以基波为例 既是 时间的函数 ， 又是 空间 的函数 。 当 一定 ， 在一个固定位置 ， 即其磁势的 大小随时间为余弦变化 。 当 t一定 ， 在一个固定时刻 ， 在整个气隙 ， 其磁势呈正弦变化 。 11 c o s c o sccf F t f(,t) x Fm1 t1 t2 t3 t4 0 2 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 11 c o s c o sccf F t 11 c o

6、 s c o sccf F t （ 1） 当 t一定时，即磁势在空间 随 为正弦分布；当 一定 时 ， 在时间上随 t按正弦规律 振动。 （ 2）不论何时， f1有正、负最大值 脉振 磁势 1 3,0 22 f 11 c o smf F t 结论： 11 c o s c o sccf F t 0 , , 2 f(,t) t1 t2 t3 t4 0 2 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 二、线圈组的磁动势 q个脉振磁势在空间相差 个槽矩角 S N A X 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 二、线圈组的磁动势 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 二、线圈组的磁动势 线圈组基波磁动势幅值为 Fq

7、1=qFc1Kd1 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 二、线圈组的磁动势 线圈组基波磁动势幅值为 分布因数 Fq1=qFc1Kd1 单层线圈组基波磁动势瞬时值为 1 1 1 22 c o s c o sq c d p cf q N K K I t 短距系数 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 四、单相绕组的磁动势及其性质 p对极电机有 p个（单层）线圈组（每组 q个线匝） 串联或并联，组成 a条并联支路，构成相绕组 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 四、单相绕组的磁动势及其性质 每相绕组基波磁动势瞬时值为 1 22 c o s c o s c o s c o s w ph ph NK f

8、I t p Ft 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 四、单相绕组的磁动势及其性质 每相绕组基波磁动势幅值为 Fph 1122 0.9ww ph N K N K F I I pp 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 五、单相基波脉振磁动势的分解 11 c o s c o sp h p hf F t 单相脉动磁动势的分解 11 11c o s ( ) c o s ( ) 22p h p h F t F t 11p h p hff 11 1 c o s ( ) 2p h p hf F t 11 10 ; c o s 2 pht F F 1. (1) (2) (3) (4) (5) 随着 t 的增加

9、，可看成整个波形在右方前进及在圆周为旋转波。 2. 11 1 c o s ( ) 2p h p hf F t 11 1; c o s ( ) 2 2 2pht F F 11 1; c o s ( ) 2 pht F F 11 3 1 3; c o s ( ) 2 2 2pht F F 11 12 ; c o s ( 2 ) 2 pht F F 随着 t 的增加，可看成整个波形 在左方前进及在圆周为旋转波。 S N S N S N 结论： 空间脉振磁势可以分解为 2个旋转分量，每个旋转分量 的振幅只有原脉振磁势的一半 。 旋转角速度均为 且 方向相反。 f与 f合成的 F始终在轴线上。 单相产生

10、的 F为脉振，可以分解为 2个旋转分量 f与 f。 只是一种分析方法，并非说单相产生的 F既是脉振又是 旋转磁势。 当 f与 f 同时出现在 =/2时，合成 F有最大值。 t t F F+ F- =0 = 的正方向 11 s c o sphf F c o t 11 1 c o s ( ) 2p h p hf F t 11 1 c o s ( ) 2p h p hf F t 6.1单相绕组的磁动势 脉振磁动势 五、单相基波脉振磁动势的分解 12 60 pnv 则转速 n1为 1 6 0 6 0 2 vfn pp n1为旋转磁势的同步转速 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 Ai Bi

11、 Ci mI t A Y C B Z X sin sin( 12 0 ) sin( 24 0 ) Am Bm Cm i I t i I t i I t 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 180t X B Z n1 A Y C 60t A X Y C B Z S N n1 60 A 120t X Y C B Z n1 Ai Bi Ci t mI 产生圆形旋转磁场 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 31 X A Y Z C B A B C 旋转电枢磁势的形成 32 X A A F A F A sin ( )AmiI t 90t 012t 033t 054t AmiI 1

12、2AmiI 12AmiI 33 X A A F A F A sin ( )AmiI t 34 X A A F A F A sin ( )AmiI t 35 X A A F A F A sin ( )AmiI t 36 X A Y Z C B A B C F AF B F C F A F B F C FA FBFC )240(s i n )120(s i n )(s i n C B tIi tIi tIi m m mA 90t 012t 033t 054t m mA Iii Ii 2 1 CB mCA mB Iii Ii 2 1 mBA mC Iii Ii 2 1 S N F 37 X A Y

13、Z C B A B C F AF B F C F A F B F C FA FBFC S N F 38 X A Y Z C B A B C F AF B F C F A F B F C FA FBFC S N F 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 二、用数学去分析三相合成基波磁动势 S N A X A B C 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 二、用数学去分析三相合成基波磁动势 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 二、用数学去分析三相合成基波磁动势 1 1 1 1 1 1 3 c o s ( ) c o s ( ) 2A B C p hf f f f F t F t 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 二、用数学去分析三相合成基波磁动势 1 1 1 1 1 1 3 c o s ( ) c o s ( ) 2A B C p hf f f f F t F t 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 结论 1 结论 2 Ai Bi Ci mI t t= 电流相序决定旋转磁势转向 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 结论 3 t= 则转速 n1为 1 60 fn p 6.2三相绕组基波合成磁动势 圆形旋 转磁动势 结论