电机学 第四章 交流电机理论的共同问题 3

第4章交流电机理论的共同问题一、整矩线圈的磁动势NSAXtIicccos22ccciNf22s2ccciNf232s两极磁场第4章交流电机理论的共同问题整矩线圈产生一个位置固定，幅值随时间正弦变化的矩形磁动势。矩形磁动势的瞬时值为，tINtINiNfccccccccos222cos22AXOscfA2cciN第4章交流电机理论的共同问题NSA1X1A2X2NS四极磁场第4章交流电机理论的共同问题0A1X1A2X2A1scf2cciN物理意义：气隙圆周某点磁动势表示定子磁动势产生的气隙磁通经过该点气隙时所消耗的磁动势（即磁位将）。矩形磁动势的瞬时值为，tINtINiNfccccccccos222cos22第4章交流电机理论的共同问题矩形磁动势的分解：按照傅里叶级数分解方法可以将矩形波分解为基波和一系列谐波之和。s0-90º90º2cciNcf基波磁动势的瞬时值为，sccciNfcos241对某瞬时而言，基波磁动势的大小在空间按正弦分布；对气隙中某点而言，基波磁动势的大小随时间正弦变化；基波磁动势幅值的位置固定。cfdf第4章交流电机理论的共同问题二、分布绕组的磁动势1.整矩分布绕组的磁动势※1个极相组的q个线圈依次错开一个槽距角。※极相组的合成磁动势为q个线圈磁动势在空间的叠加。第4章交流电机理论的共同问题基波电动势用时间相量表示基波磁动势用空间矢量表示※单个线圈产生矩形磁动势，其分解后的基波分量为正弦磁动势。※q个正弦磁动势在空间依次错开一个槽距角。※极相组的合成磁动势为q个线圈磁动势在空间的叠加。q个线圈基波合成磁动势等于各线圈基波磁动势的矢量和。第4章交流电机理论的共同问题磁动势的叠加方法类似于感应电动势的叠加，同样引入分布因数来计及线圈分布的影响。2sin2sin1qqkd一个极相组的基波磁动势为，111)(dcqkqffsccciNfcos241sdccqkiqNfcos2411结论：第4章交流电机理论的共同问题2.短距分布绕组的磁动势一对极下属于同一相的两个极相组的磁动势。两个等效单层绕组在空间上错开电角度，1801yA上X上A下X下1y在分析磁场分布时，双层短距绕组可以等效为两个单层整矩绕组。第4章交流电机理论的共同问题双层短距绕组合成磁动势等于两个等效单层绕组磁动势在空间的叠加。)(1下qF)(1上qF1pF1)(1)(124dccqqkiqNFF下上2cos2)(11上qpFF1)(12pqkF上线圈的基波节矩因数，90sin11ykp第4章交流电机理论的共同问题双层短距绕组的磁动势为，swccspdccpkiqNkkiqNfcos4cos2421111apqNNc2一相绕组总串联匝数，pNaqNc2相电流，caii支路电流，aiicswccpkiqNfcos411swswipNkkaipNacos24cos2411总结：双层短距绕组的磁动势为，第4章交流电机理论的共同问题三、单相绕组的磁动势1.单相绕组的基波磁动势一相绕组的磁动势是多少？一相绕组的磁动势作用到多段气隙上。单相绕组的磁动势等于一对极下属于该相的极相组合成磁动势。swpipNkffcos24111第4章交流电机理论的共同问题相电流随时间余弦变化时，tIicos2单相绕组基波磁动势为，sswstFtIpNktfcoscoscoscos224),(111单相绕组基波磁动势幅值为，IpNkFw22411IpNkIpNkww119.022第4章交流电机理论的共同问题0ti总结：①对某瞬时而言，基波磁动势在空间按余弦规律变化；②对气隙中某点而言，基波磁动势随时间余弦规律变化；③单相绕组磁动势为脉振磁动势，幅值位置和绕组轴线重合。tIicos2三相对称电流通入三相对称绕组：①三相对称电流（幅值相同，相位互差120º电角度）。②三相对称绕组（绕法、匝数、线径均相同，空间上互差120º电角度）。第4章交流电机理论的共同问题4.7通有对称三相电流时三相绕组的磁动势---旋转磁动势)cos(2tIiA)120cos(2tIiB)240cos(2tIiC第4章交流电机理论的共同问题s旋转的空间矢量才有超前/滞后的概念。三相绕组轴线空间位置固定，互差120º电角度。A相轴线B相轴线C相轴线第4章交流电机理论的共同问题单相绕组基波磁动势为，swswstIpNkipNktfcoscos224cos24),(111单相绕组基波磁动势幅值为，IpNkFw119.0三相绕组的基波磁动势分别为，)240cos(24)120cos(24cos24111111sCwCsBwBsAwAipNkfipNkfipNkf)cos(2tIiA)120cos(2tIiB)240cos(2tIiC一、解析法stFcoscos1第4章交流电机理论的共同问题三相绕组的基波磁动势分别为，)240cos)240cos()120cos()120cos(coscos111111tFftFftFfsCsBsA第4章交流电机理论的共同问题三相绕组基波合成磁动势为，1111),(BBAsffftf)cos()cos(2311sstFtF三相绕组基波合成磁动势幅值为，IpNkIpNkFFww111135.19.02323第4章交流电机理论的共同问题三相绕组基波合成磁动势的合成---图解第4章交流电机理论的共同问题三相绕组基波合成磁动势分析，0t1tt①波形sssFFtfcos)0cos(),(111)cos(),(111sstFtf第4章交流电机理论的共同问题三相绕组基波合成磁动势为一个幅值恒定、空间正弦分布的行波。第4章交流电机理论的共同问题三相基波合成磁动势沿着气隙圆周连续向前推移的旋转磁动势，类似于旋转磁极。第4章交流电机理论的共同问题②推移速度)cos(11stFf0stdtdssnrpfsrpfsrpnmin)/(60)/()/(21考查三相绕组合成磁动势波上的任意一点（波幅点）的速度。磁动势的推移角速度与电流的角频率相等。第4章交流电机理论的共同问题③幅值位置0t)cos(11sFf120t)120cos(11sFf60t)60cos(11sFf第4章交流电机理论的共同问题二、图解法上层：A1、A2、Z1、Z2、B1、B2、X1、X2、C1、C2、Y1、Y2。下层：A1、A2、Z1、Z2、B1、B2、X1、X2、C1、C2、Y1、Y2。相数m=3极数2P=4槽数Q=24线圈节矩y1=5第4章交流电机理论的共同问题第4章交流电机理论的共同问题绕组首尾端、电流正负的表示方法：绕组的首、尾端：首：A、B、C尾：X、Y、Z电流的正、负：正：首入尾出负：首出尾入上层边入、下层边出线圈内：上层边出、下层边入第4章交流电机理论的共同问题A零B负C正A上层边无、A下层边无Z上层边出、Z下层边入B上层边出、B下层边入X上层边无、X下层边无C上层边入、C下层边出Y上层边入、Y下层边出第4章交流电机理论的共同问题A正B负C正A上层边入、A下层边出Z上层边出、Z下层边入B上层边出、B下层边入X上层边出、X下层边入C上层边入、C下层边出Y上层边入、Y下层边出第4章交流电机理论的共同问题第4章交流电机理论的共同问题关键知识点小结：三相对称电流通入三相对称绕组后可自动产生一个以同步转速旋转的圆形旋转磁动势。旋转磁动势的幅值恒为，旋转磁动势的转速（同步转速）为，旋转磁动势的转向：从电流超前相转到电流落后相。改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（即改变相序）。IpNkFFw11135.123pfns60基波合成磁动势的幅值位置和电流达到最大值相绕组的轴线重合。Thanksforyourattention!谢谢！第4章交流电机理论的共同问题