第十七章交流绕组的磁势精选文档.ppt

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1、第十七章 交流绕组的磁势本讲稿第一页，共三十四页 三相对称的交流电流三相对称的交流电流 三相对称的交流绕组三相对称的交流绕组旋转磁场的特征 幅值恒定、沿空间正弦分布的旋转磁势；空间矢量幅值恒定、沿空间正弦分布的旋转磁势；空间矢量表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；磁势的转速为同步转速磁势的转速为同步转速 ；旋转磁势的波幅与电流达到正最大值的相绕组轴线旋转磁势的波幅与电流达到正最大值的相绕组轴线重合重合,磁势的转向决定于电流的相序磁势的转向决定于电流的相序,从领先相绕组轴从领先相绕组轴线向落后相绕组轴线转。线向落后相绕组轴线转。元件 元件组 相绕组 三相对称绕组 m相

2、对称绕组从简单到复杂从简单到复杂圆形旋转磁场 本讲稿第二页，共三十四页元件的脉振磁势整距元件的磁势 电流 正方向：由由X X流进，从流进，从A A流出流出 每一个极下的气隙磁势 正方向：磁力线从定子穿过气隙到转子磁力线从定子穿过气隙到转子 脉振磁势 偶函数偶函数傅里叶级数展开傅里叶级数展开 本讲稿第三页，共三十四页其中，其中，基波 v次谐波极距：极距：/v/v极对数：极对数：p vp p vp本讲稿第四页，共三十四页整距元件的脉振磁势既是时间函数，又是空间函数既是时间函数，又是空间函数本讲稿第五页，共三十四页 整距元件脉振磁势特点 空间位置固定，幅值随时间按正弦变化的空间位置固定，幅值随时间按

3、正弦变化的矩形脉振矩形脉振磁势磁势，纵坐标的正负表示极性纵坐标的正负表示极性；脉振频率决定于电流频率；脉振频率决定于电流频率；矩形脉振磁势可以矩形脉振磁势可以分解分解成基波及一系列谐波，成基波及一系列谐波，基波基波和谐波的波幅必在相绕组的轴线上，它们沿气隙空间和谐波的波幅必在相绕组的轴线上，它们沿气隙空间按余弦规律分布，同时又随时间又按电流频率正弦规按余弦规律分布，同时又随时间又按电流频率正弦规律律脉振；脉振；各次谐波的幅值。各次谐波的幅值。本讲稿第六页，共三十四页短距元件的磁势节距因数节距因数N=S本讲稿第七页，共三十四页 分析 短距元件脉振磁势特点 60 60相带整数槽双层短距绕组，每对极

4、有两个元相带整数槽双层短距绕组，每对极有两个元件组，这两个元件组又是反向连接的，合成件组，这两个元件组又是反向连接的，合成磁势波正磁势波正 负对称负对称。由于一个短距元件产生的磁势波正负不由于一个短距元件产生的磁势波正负不对称，因此分解后不仅含有空间奇次谐波，对称，因此分解后不仅含有空间奇次谐波，而且还含有偶次谐波。而且还含有偶次谐波。本讲稿第八页，共三十四页 短距元件脉振磁势特点6060相带整数槽双层短距绕组脉振磁势中不含偶次谐相带整数槽双层短距绕组脉振磁势中不含偶次谐波；波；60 60 相带整数槽单层相带整数槽单层整距整距绕组脉振磁势中不含偶次绕组脉振磁势中不含偶次谐波；谐波；120 12

5、0 相带整数槽短距元件脉振磁势中含偶次谐波（因相带整数槽短距元件脉振磁势中含偶次谐波（因每对极只有一个元件组，每对极只有一个元件组，磁势波正负不对称磁势波正负不对称）。）。本讲稿第九页，共三十四页分布元件组的脉振磁势 元件组中每个元件磁势特征时间相位相同时间相位相同空间位置不同空间位置不同元件组的磁势本讲稿第十页，共三十四页元件组的磁势6060相带相带120 120 相带相带本讲稿第十一页，共三十四页 元件组的磁势 在分析绕组磁势时，由于元件的空间分布和短距，使在分析绕组磁势时，由于元件的空间分布和短距，使得磁势矢量在空间有相位差。而时间相位差与空间相位差得磁势矢量在空间有相位差。而时间相位差

6、与空间相位差在以电角度表示时是统一的，因而可用同一绕组因数来计在以电角度表示时是统一的，因而可用同一绕组因数来计算电势和磁势。算电势和磁势。同改善电势波形一样，可适当选择绕组的节距和分布，来同改善电势波形一样，可适当选择绕组的节距和分布，来改善磁势的空间分布，使电机气隙磁势空间分布波尽量接近正改善磁势的空间分布，使电机气隙磁势空间分布波尽量接近正弦波。弦波。6060相带相带120 120 相带相带60 60 相带相带120 120 相带相带磁势基磁势基波幅值波幅值磁势谐磁势谐波幅值波幅值本讲稿第十二页，共三十四页相绕组的脉振磁势 由于电机的每相绕组由若干元件组串联或并联组成由于电机的每相绕组由

7、若干元件组串联或并联组成的，当相绕组通过交流电流时，则相绕组建立的脉振磁的，当相绕组通过交流电流时，则相绕组建立的脉振磁势为势为 基波和谐波磁势幅值基波和谐波磁势幅值 每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路，所以每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路，所以一相绕组的磁动势就是一个极相组的磁动势。一相绕组的磁动势就是一个极相组的磁动势。本讲稿第十三页，共三十四页每极每相槽数 单层绕组 双层绕组每个元件所占槽数 2 1每相绕组所占槽数 2pq 2pq每相绕组的元件数 pq 2pq每相绕组的总匝数每相绕组串联匝数60单层绕组的脉振磁势60双层绕组的脉振磁势120双层绕组的脉振磁势本讲稿第十四页，共三

8、十四页 一般绕组谐波磁势中有奇次谐波、也有偶次谐波，一般绕组谐波磁势中有奇次谐波、也有偶次谐波，但最常用的但最常用的6060相带整数槽双层绕组或者任何型式的整相带整数槽双层绕组或者任何型式的整距绕组则仅有奇次谐波磁势。各次谐波磁势是极对数为距绕组则仅有奇次谐波磁势。各次谐波磁势是极对数为 空间分布的脉振磁势，其幅值大小与谐波次空间分布的脉振磁势，其幅值大小与谐波次数成反比、与该谐波绕组因数成正比。因此，通常用分数成反比、与该谐波绕组因数成正比。因此，通常用分布和短距来改善磁势分布波形，减小空间谐波含量。布和短距来改善磁势分布波形，减小空间谐波含量。60 60 相带相带120 120 相带相带

9、分布元件组 单相绕组任意相带任意相带本讲稿第十五页，共三十四页三相绕组的旋转磁势三相绕组的基波合成磁势A A、B B、C C三相绕组各自产生相应的脉振磁势三相绕组各自产生相应的脉振磁势本讲稿第十六页，共三十四页 脉振磁势的基波为脉振磁势的基波为驻波积化和差积化和差本讲稿第十七页，共三十四页 三相基波合成磁势为三相基波合成磁势为其中，其中，分析三相基波合成磁势的性质分析三相基波合成磁势的性质幅值不变、正弦分布的幅值不变、正弦分布的正向行波正向行波(正弦分布的旋转磁势正弦分布的旋转磁势)本讲稿第十八页，共三十四页 特性幅值恒定、沿空间正弦分布的旋转磁势；空间矢量幅值恒定、沿空间正弦分布的旋转磁势；

10、空间矢量表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；磁势的转速为同步转速：磁势的转速为同步转速：。电流在时间上经过多少度，旋转磁场在空间也转电流在时间上经过多少度，旋转磁场在空间也转过相同的电角度。过相同的电角度。旋转磁势的波幅与电流达到正最大值的相绕组轴线旋转磁势的波幅与电流达到正最大值的相绕组轴线重合，磁势的转向决定于电流的相序重合，磁势的转向决定于电流的相序,从领先相绕组从领先相绕组 轴线向落后相绕组轴线转。轴线向落后相绕组轴线转。推广 m相相对称绕组对称绕组通入通入m相相对称电流对称电流也也会产生圆形旋转磁场会产生圆形旋转磁场 缺一不可缺一不可本讲稿第十九页，共三十

11、四页两相绕组的旋转磁势本讲稿第二十页，共三十四页 m相绕组的旋转磁势 m相对称绕组：相对称绕组：各相绕组参数相同，相邻相绕组各相绕组参数相同，相邻相绕组之间在空间上相差之间在空间上相差360/m电角度电角度 m相对称正弦电流：相对称正弦电流：各相电流有效值各相电流有效值(均为均为I）、频）、频率相同，相邻相电流之间在时间上相差率相同，相邻相电流之间在时间上相差360/m 基波合成磁势幅值基波合成磁势幅值 旋转速度（同步速度）旋转速度（同步速度）本讲稿第二十一页，共三十四页脉振磁势的分解椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场电流或绕组不对称电流或绕组不对称脉振磁势脉振磁势=正向

12、旋转磁势正向旋转磁势正向旋转磁势正向旋转磁势 +反向旋转磁势反向旋转磁势驻波驻波=正向行波正向行波正向行波正向行波+反向行波反向行波反向行波反向行波 对称条件下对称条件下3 3个反向旋转磁个反向旋转磁 势在空间彼此相势在空间彼此相 差差120120，相互抵，相互抵 消，消，3 3个正向旋个正向旋 转磁势在空间同转磁势在空间同转磁势在空间同转磁势在空间同 相位，直接相加相位，直接相加 得得圆形旋转磁势圆形旋转磁势圆形旋转磁势圆形旋转磁势本讲稿第二十二页，共三十四页 如果三相绕组不完全对称，或者如果三相绕组不完全对称，或者是三相电流不完全对称，反转磁势就是三相电流不完全对称，反转磁势就不能相互抵消

13、，所以合成结果存在着不能相互抵消，所以合成结果存在着两个转向相反、大小不等的旋转磁势两个转向相反、大小不等的旋转磁势分量。这样一来，该合成磁势的幅值分量。这样一来，该合成磁势的幅值和瞬时角速度将随时间而变，其矢量和瞬时角速度将随时间而变，其矢量轨迹为一个椭圆，故称椭圆形旋转磁轨迹为一个椭圆，故称椭圆形旋转磁势。势。平均转速仍为同步转速平均转速仍为同步转速本讲稿第二十三页，共三十四页 三相绕组的高次谐波合成磁势三次谐波的合成三次谐波的合成 在三相电机中不存在三次及三的倍数次谐波磁势在三相电机中不存在三次及三的倍数次谐波磁势本讲稿第二十四页，共三十四页五次谐波的合成五次谐波的合成反向旋转磁势反向旋

14、转磁势本讲稿第二十五页，共三十四页七次谐波的合成七次谐波的合成正向旋转磁势正向旋转磁势本讲稿第二十六页，共三十四页 高次谐波磁势的一般性质 在三相电机中不存在三次及三的倍数次谐波磁势，在三相电机中不存在三次及三的倍数次谐波磁势，其余的高次谐波合成磁势为一波幅不变的旋转磁势：其余的高次谐波合成磁势为一波幅不变的旋转磁势：次谐波合成磁势的幅值为每相次谐波合成磁势的幅值为每相次谐波脉振磁势幅次谐波脉振磁势幅值的值的3/23/2倍，即倍，即次谐波磁势的极对数为基波的次谐波磁势的极对数为基波的倍，极距为基波的倍，极距为基波的1/1/，即，即 ，。次谐波磁势的转速为基波转速的次谐波磁势的转速为基波转速的1

15、/1/，即，即本讲稿第二十七页，共三十四页 基波磁势是顺相序旋转，称为正转；在奇次谐波中，基波磁势是顺相序旋转，称为正转；在奇次谐波中，v=6K+1v=6K+1次谐波的转向与基波转向相同，为正转；次谐波的转向与基波转向相同，为正转；v=6K-1v=6K-1次谐波的转向次谐波的转向与基波转向相反，为反转。与基波转向相反，为反转。一些绕组，如一些绕组，如120120相带短距绕组，尚含有偶次谐波。在偶相带短距绕组，尚含有偶次谐波。在偶次谐波中，次谐波中，v=3K+1v=3K+1次谐波的转向与基波转向相同，为正转；次谐波的转向与基波转向相同，为正转；v=3K-1v=3K-1次谐波的转向与基波转向相反，

16、为反转。次谐波的转向与基波转向相反，为反转。本讲稿第二十八页，共三十四页小结元件的脉振磁势元件的脉振磁势元件组的脉振磁势元件组的脉振磁势 60 60 相带相带 120 120 相带相带本讲稿第二十九页，共三十四页相绕组的脉振磁势相绕组的脉振磁势三相绕组的旋转磁势三相绕组的旋转磁势产生圆形旋转磁势的条件（椭圆形、脉振）产生圆形旋转磁势的条件（椭圆形、脉振）圆形旋转磁势的特征（基波、高次谐波）圆形旋转磁势的特征（基波、高次谐波）本讲稿第三十页，共三十四页相绕组电流磁势元件组串联匝数6060单层绕组单层绕组本讲稿第三十一页，共三十四页2p=42p=42p=42p=4，Z=24Z=24Z=24Z=246060双层绕组双层绕组相绕组电流磁势元件组串联匝数本讲稿第三十二页，共三十四页2p=42p=4，Z=24Z=24120120绕组绕组相绕组电流磁势元件组串联匝数本讲稿第三十三页，共三十四页三相绕组旋转磁势本讲稿第三十四页，共三十四页