第402章交流电机绕组的基本理论磁动势课件.ppt

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1、交流绕组的磁动势电机是一种利用电磁感应原理进行机电能量转换装置，而这种能量转换必须有磁场的参与，因此，研究电机就必须研究分析电机中磁场的分布及性质,不论是定子磁动势还是转子磁动势，它们的性质都取决于产生它们的电流的类型及电流的分布，而气隙磁通则不仅与磁动势的分布有关，还和所经过的磁路的性质和磁阻有关。同步电机的定子绕组和异步电机的定、转子绕组均为交流绕组，而它们中的电流则是随时间变化的交流电，因此，交流绕组的磁动势及气隙磁通既是时间函数，又是空间的函数。4.6单相绕组的脉振磁动势先分析单相绕组的脉振磁动势，再研究三相绕组的旋转磁动势，最后讨论谐波磁动势。为了简化分析过程

2、，我们作出下列假设：绕组中的电流随时间按正弦规律变化（实际上就是只考虑绕组中的基波电流）；槽内电流集中在槽中心处；转子呈圆柱形，气隙均匀；铁心不饱和，铁心中磁压降可忽略不计（即认为磁动势全部降落在气隙上）。4.6.1单个整距线圈的磁动势线圈是构成绕组的最基本单位，所以磁动势的分析首先从线圈开始。由于整距线圈的磁动势比短距线圈磁动势简单，因此我们先来分析整距线圈的磁动势。从图中我们可以看到电机中每条磁力线路径所包围的电流都等于Ncic，其中Nc为线圈匝数，ic为导体中流过的电流。由于忽略了铁心上的磁压降，所以总的磁动势Ncic可认为是全部降落在两段气隙中，每段气隙磁动势的

3、大小为Ncic/2。将（a）予以展开，可得到图（b）所示的磁动势波形图。从图中可以看到，整距线圈的磁动势在空间中的分布为一矩形波，其最大幅值为Nci/2。当线圈中的电流随时间按正弦规律变化时，矩形波的幅值也随时间按照正弦规律变化。一、磁动势的波形2006年3月20日星期一武汉大学电气工程学院应黎明Fcm为脉振磁动势的最大值由此看来，这个磁动势既和空间位置有关，又和时间有关。我们把这种空间位置不变，而幅值随时间变化的磁动势叫做脉振磁动势。若线圈流过的电流为则气隙中的磁动势为：脉振磁动势两对极整距线圈的磁动势二、矩形波磁动势的谐波分析为什么要将矩形波用傅立叶级数进行分解？一

4、般每一线圈组总是由放置在相邻槽内的q个线圈组成。如果把q个空间位置不同的矩形波相加，合成波形就会发生变化，这将给分析带来困难。将矩形磁动势波形通过傅立叶级数将其进行分解，化为一系列正弦形的基波和高次谐波，然后将不同槽内的基波磁动势和谐波磁动势分别相加，由于正弦波磁动势相加后仍为正弦波，所以可简化对磁动势的分析。矩形波用傅立叶级数进行分解，若坐标原点取在线圈中心线上，横坐标取空间电角度α，可得基波和一系列奇次谐波（因为磁动势为奇函数），2006年3月20日星期一武汉大学电气工程学院应黎明各奇次谐波磁动势幅值的计算：将基波和各奇次谐波的幅值算出来后，就可得出磁动势幅值的表达

5、式为：其中Fc1=0.9IcNc为基波幅值，其它谐波幅值为:Fcv=Fc1/v若把横坐标由电角度α换成距离x,显然α=(π/τ)x，则：所以整距线圈磁动势瞬时值的表达式为：三、结论电机次谐波磁动势的幅值:,各次谐波都有一个波幅在线圈轴线上，其正负由谐波次数决定。整距线圈产生的磁动势是一个在空间上按矩形分布，幅值随时间以电流频率按正弦规律变化的脉振波。矩形磁动势波形可以分解成在空间按正弦分布的基波和一系列奇次谐波，各次谐波均为同频率的脉振波，其对应的极对数，极距为。2006年3月20日星期一武汉大学电气工程学院应黎明4.6.2整距线圈组的磁动势磁动势的波形基波，先分解后叠

6、加由于基波磁动势在空间按正弦规律分布，故可用空间矢量表示。把去q个互差α1电角的基波磁动势矢量相加，即可求得线圈组的合成磁动势基波幅值Fq1。用磁动势矢量相加求线圈组合成磁动势的方法与用电动势相量相加求分布绕组合成电动势的方法相同。线圈组基波磁动势大小的计算4.6.3双层短距线圈组的磁动势磁动势的大小与波形只取决于槽内线圈边的分布情况及导体中电流的大小与方向，而与线圈边之间的连接顺序无关。为了分析方便起见，可以把这短距线圈组的上层边看作一组q=3的单层整距分布绕组，再把下层边看成另一组q=3的单层整距分布绕组。这两个单层整距分布绕组在空间彼此错开β电角度（对双层整距绕组

7、，上、下层互相重叠，β=0），这角恰好等于线圈节距缩短的电角度，即β＝(τ-y1)/τ∙180°，从而这两个单层整距线圈组产生的基波磁动势在空间相位一也应彼此错开电角度。双层短距线圈组的基波磁动势ν次谐波磁动势的幅值为4.6.4单相绕组的磁动势由于各对极下的磁动势和磁阻分别组成一个对称独立的分支磁路，所以一相绕组的磁动势就等于双层短距线圈组的磁动势。相绕组的磁动势不是一相绕组的总磁动势，而是一对磁极下该相绕组产生的磁动势。对单层绕组而言，就是q个线圈产生的磁动势，即I——相电流,a——电机每相并联支路数；N——电机每相串联匝数,双层绕组：