交流电机的绕组、磁势和电势课件.ppt

1、交交流流绕绕组组的的嵌嵌放放交流电机的绕组在电机中的嵌放交流电机的绕组在电机中的嵌放交流绕组在电交流绕组在电机中的嵌放机中的嵌放交流绕组在电交流绕组在电机中的嵌放机中的嵌放交流电机的绕组在电机中的嵌放交流电机的绕组在电机中的嵌放交流电机的绕组在电机中的嵌放交流电机的绕组在电机中的嵌放一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念二、二、6060O O相带绕组相带绕组三、三、120120O O相带绕组相带绕组回篇目录回篇目录交流电机的绕组交流电机的绕组、磁势和电势交流电机的绕组、磁势和电势u 了解交流电机绕组的结构要求；了解交流电机绕组的结构要求；u 掌握交流绕组的基本概念掌握交流绕组的基

2、本概念;u 掌握交流绕组在铁心中的嵌放规则。掌握交流绕组在铁心中的嵌放规则。交流电机的绕组交流电机的绕组教学目的及教学思路教学目的及教学思路三相交流绕组的基本概念三相交流绕组的基本概念6060O O相带绕组相带绕组120120O O相带绕组相带绕组交流绕组及其在电机中的嵌放交流绕组及其在电机中的嵌放回篇目录回篇目录交流电机的绕组交流电机的绕组教学思路和过程教学思路和过程一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念三相绕组必须安放在电机电枢铁心的槽中，且必须三相绕组必须安放在电机电枢铁心的槽中，且必须在空在空间做对称分布间做对称分布。各相绕组的匝数相同、在电机中所占的槽数相等，各相绕组的

3、匝数相同、在电机中所占的槽数相等，轴线在空间彼此相差轴线在空间彼此相差120120电角度电角度。（一）结构要求和电角度（一）结构要求和电角度1 1、结构要求、结构要求交流电机的绕组交流电机的绕组单层绕组在每槽内只安放一个线圈边单层绕组在每槽内只安放一个线圈边,双层绕组在每个槽双层绕组在每个槽内安放两个线圈边内安放两个线圈边;2 2、单层绕组和双层绕组、单层绕组和双层绕组双层绕组的两个线圈边一个放在某一槽的上层双层绕组的两个线圈边一个放在某一槽的上层,另一边在另一边在另一槽的下层另一槽的下层;线圈编号通其上层边所在的槽号相同。线圈编号通其上层边所在的槽号相同。一、三相交流绕组的基本概念一、三相交

4、流绕组的基本概念（一）结构要求和电角度（一）结构要求和电角度交流电机的绕组交流电机的绕组在电机气隙中产生磁场在电机气隙中产生磁场;3 3、三相交流绕组的作用、三相交流绕组的作用在绕组中产生感应电势。在绕组中产生感应电势。一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念（一）结构要求和电角度（一）结构要求和电角度交流电机的绕组交流电机的绕组机械角度机械角度;4 4、电角度、电角度（空间空间）电角度）电角度;电角度机械角度电角度机械角度P一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念（一）结构要求和电角度（一）结构要求和电角度交流电机的绕组交流电机的绕组一个线圈的两个线圈边之间沿电机气隙

5、圆周跨过的一个线圈的两个线圈边之间沿电机气隙圆周跨过的周长（跨距）称为节距（有时亦用跨距所占的槽数周长（跨距）称为节距（有时亦用跨距所占的槽数表示）表示）;（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布1 1、节距、节距每一个磁极对应的气隙圆周长称为极距每一个磁极对应的气隙圆周长称为极距 。一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念pDa2p pt t=交流电机的绕组交流电机的绕组返回目录节距极距节距极距2 2、整距线圈和短距线圈、整距线圈和短距线圈节距节距 极距极距一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布（二

6、）整距线圈、短距线圈和线圈的分布交流电机的绕组交流电机的绕组返回目录如果将一组线圈的对应的有效边都放在同一个槽中，如果将一组线圈的对应的有效边都放在同一个槽中，则称这组线圈为集中线圈则称这组线圈为集中线圈;3 3、集中线圈和分布线圈、集中线圈和分布线圈如果把一组线圈的对应有效边依次分开放在不同的如果把一组线圈的对应有效边依次分开放在不同的槽中，则称这组线圈为分布线圈。槽中，则称这组线圈为分布线圈。一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布交流电机的绕组交流电机的绕组返回目录设电机有设电机有Z个槽，则各个线圈在磁场

7、中的位置彼此个槽，则各个线圈在磁场中的位置彼此相差相差4 4、槽距角、槽距角一、三相交流绕组的基本概念一、三相交流绕组的基本概念（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布（二）整距线圈、短距线圈和线圈的分布Zpp pa a2=交流电机的绕组交流电机的绕组二、二、60相带绕组相带绕组每极每相绕组在电枢圆周上连续占有的电角度称为每极每相绕组在电枢圆周上连续占有的电角度称为相带，相带，6060相带绕组就是每极每相绕组占有相带绕组就是每极每相绕组占有6060电电角度。角度。（一）（一）6060相带相带1 1、相带、相带交流电机的绕组交流电机的绕组设电机的相数为设电机的相数为m，极对数为，极对数为p，槽数为，

8、槽数为Z，则每相，则每相绕组在每个极下所占的槽数绕组在每个极下所占的槽数q（简称每极每相槽数）（简称每极每相槽数）为为2 2、每极每相槽数、每极每相槽数q q二、二、60相带绕组相带绕组（一）（一）6060相带相带pmZq2=交流电机的绕组交流电机的绕组将每极下的槽数均分成三段，每相绕组各占一段。由将每极下的槽数均分成三段，每相绕组各占一段。由于每极下占于每极下占180180电角度，则每相绕组占电角度，则每相绕组占6060电角度。电角度。3 3、6060相带相带二、二、60相带绕组相带绕组（一）（一）6060相带相带交流电机的绕组交流电机的绕组二、二、60相带绕组相带绕组（二）举例（二）举例设

9、设p=1=1，m=3=3，Z=18=18，则，则3618312182=pmZq交流电机的绕组交流电机的绕组NS606060606060ACBACB12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 每相绕组在每极下占有每相绕组在每极下占有3 3个槽。每相绕组的轴线在空间相个槽。每相绕组的轴线在空间相差差1201200 0电角度，则各相绕组所占的槽号为：电角度，则各相绕组所占的槽号为：交流电机的绕组交流电机的绕组 如为单层绕组，则如为单层绕组，则当每相绕组的槽位确定当每相绕组的槽位确定后，每个线圈的第一有后，每个线圈的第一有效边和第二有效边也就效边和第二有效边也就随之确定。随

10、之确定。单层绕组不便于做成单层绕组不便于做成短距绕组。短距绕组。交流电机的绕组交流电机的绕组 单层绕组为什么不便于做成短距绕组？双层绕组为什么行？单层绕组为什么不便于做成短距绕组？双层绕组为什么行？采用双层绕组时，线圈的第一有效边由每相所占的槽位确采用双层绕组时，线圈的第一有效边由每相所占的槽位确定，而线圈的第二有效边放在槽的下层，不占槽位，因而可以定，而线圈的第二有效边放在槽的下层，不占槽位，因而可以任意选择线圈节距。任意选择线圈节距。t32y=3931=t3192182=pZ6932y=交流电机的绕组交流电机的绕组 A A相绕组的连接相绕组的连接 属同一相、第一有效边属同一相、第一有效边在

11、一个极下的线圈全部串联在一个极下的线圈全部串联起来，构成一个线圈组，称起来，构成一个线圈组，称为极相组。因为第一有效边为极相组。因为第一有效边在极下的线圈和第有效边在在极下的线圈和第有效边在极下的线圈，产生的感应电极下的线圈，产生的感应电势方向相反，为了使它们不势方向相反，为了使它们不致互相抵销，两组线圈必须致互相抵销，两组线圈必须反向串联。反向串联。交流电机的绕组交流电机的绕组三、三、120相带绕组相带绕组将每对极下的槽数均分成三段，每相绕组各占一段。将每对极下的槽数均分成三段，每相绕组各占一段。由于每极下占由于每极下占360360电角度，则每相绕组占电角度，则每相绕组占120120电角电角

12、度。度。（一）（一）120120相带相带交流电机的绕组交流电机的绕组三、三、120相带绕组相带绕组（二）举例（二）举例设设p=1=1，m=3=3，Z=18=18，则，则63183118=pmZq交流电机的绕组交流电机的绕组 每相绕组在每对极下占有每相绕组在每对极下占有6 6个槽。每相绕组的轴线在空间个槽。每相绕组的轴线在空间相差相差120120电角度，则各相绕组所占的槽号为：电角度，则各相绕组所占的槽号为：NS120120120ABC123456789101112131415161718交流电机的绕组交流电机的绕组 120120相带绕组不能相带绕组不能做成单层绕组只能做成做成单层绕组只能做成双

13、层绕组。双层绕组。交流电机的绕组交流电机的绕组回篇目录回篇目录交流电机的绕组交流电机的绕组、磁势和电势交流电机的绕组、磁势和电势一、一、几点假设几点假设二、二、一个整距线圈的磁势一个整距线圈的磁势三、三、q个短距分布线圈的基波磁势个短距分布线圈的基波磁势四、四、一相绕组的磁势的公式一相绕组的磁势的公式五、五、一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势一相绕组的磁势教学目的及教学思路教学目的及教学思路u 从重点分析一相绕组的磁势到分析多相绕组的基波电势；从重点分析一相绕组的磁势到分析多相绕组的基波电势；u 从分析一个整距线圈的磁势，到分析从分析一个整距线圈的磁势，到分析q个短距分布线

14、圈的个短距分布线圈的基波磁势，再到分析一相绕组的磁势公式和性质基波磁势，再到分析一相绕组的磁势公式和性质;u 在分析一个整距线圈的磁势时，先分析通入直流电时的磁在分析一个整距线圈的磁势时，先分析通入直流电时的磁势，再分析通入交流电势的磁势。势，再分析通入交流电势的磁势。回篇目录回篇目录教学思路和过程教学思路和过程一个整距线圈的磁势一个整距线圈的磁势q q个短距分布线圈的基波磁势个短距分布线圈的基波磁势一相绕组的磁势的公式一相绕组的磁势的公式一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势一相绕组的磁势一相绕组的磁势一相绕组的磁势一、几点假设一、几点假设绕组中的电流是随时间按正弦规律变化的

15、。即只考虑基绕组中的电流是随时间按正弦规律变化的。即只考虑基波电流产生的磁势，而暂不考虑高次谐波电流产生的磁波电流产生的磁势，而暂不考虑高次谐波电流产生的磁势；势；电机的气隙是均匀的。即暂不考虑齿槽的影响所产生的电机的气隙是均匀的。即暂不考虑齿槽的影响所产生的齿谐波磁势；齿谐波磁势；磁路是不饱和的磁路是不饱和的,即钢的磁阻可以忽略不计。即钢的磁阻可以忽略不计。一相绕组的磁势一相绕组的磁势二、一个整距线圈的磁势二、一个整距线圈的磁势 线圈轴线为线圈的中心线，线圈轴线与线圈绕线符合线圈轴线为线圈的中心线，线圈轴线与线圈绕线符合右手定则。右手定则。规规 定：定：模模 型型一相绕组的磁势一相绕组的磁势

16、（一）一个整距线圈通以直流电时产生的磁势（一）一个整距线圈通以直流电时产生的磁势 设线圈中的电流为直流设线圈中的电流为直流i=，其方向为首端，其方向为首端A到末端到末端X，大，大小为小为线圈中产生经气隙及铁芯闭合的磁通。线圈中产生经气隙及铁芯闭合的磁通。一相绕组的磁势一相绕组的磁势常数常数=mIii1、磁路中的磁压降、磁路中的磁压降u 磁路不饱和，则磁通所经磁路的磁阻就是气隙的磁阻磁路不饱和，则磁通所经磁路的磁阻就是气隙的磁阻u 气隙是均匀的，则电机气隙圆周各处的磁阻相同。气隙是均匀的，则电机气隙圆周各处的磁阻相同。于是：沿任一磁通的闭合回路的磁压降为：于是：沿任一磁通的闭合回路的磁压降为：一

17、相绕组的磁势一相绕组的磁势SR0m md dd d=d dd dd dd dd dd df ff ff fRRR2=+u 由安培全电流定律，可知由安培全电流定律，可知即一个线圈中的电流产生的全部磁势等于两个气隙中即一个线圈中的电流产生的全部磁势等于两个气隙中的磁压降。的磁压降。一相绕组的磁势一相绕组的磁势KmKwIwiR=d dd df f2u 一个气隙中的磁压降，等于作用于一个气隙中的磁势，一个气隙中的磁压降，等于作用于一个气隙中的磁势，称为气隙磁势称为气隙磁势u 沿电机气隙圆周，任意位置沿电机气隙圆周，任意位置处的磁通密度为处的磁通密度为一相绕组的磁势一相绕组的磁势KmKwIwiRF212

18、1=d dd dd df fd dm mf fd dd dd dd dd dFSRwISRwiSBKmK02121=2、气隙磁场的性质、气隙磁场的性质u 沿电机气隙圆周，在一个极距范围内，气隙中的磁沿电机气隙圆周，在一个极距范围内，气隙中的磁势处处相等，在空间的分布是一个矩形波。矩形波的高势处处相等，在空间的分布是一个矩形波。矩形波的高度为度为一相绕组的磁势一相绕组的磁势KmKmkwIwiF2121=u 矩形波磁场可以按付氏级数分解为矩形波磁场可以按付氏级数分解为一相绕组的磁势一相绕组的磁势nqnqq qq qq qn nq qcos.5cos3coscos531mkmkmkmkFFFFf+=

19、u 矩形波磁势的基波磁势为：矩形波磁势的基波磁势为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势q qq qcos)(11mkFf=由于由于mkmKmFdFFpnpnq qnqnqp pp pu u4sin20=u 基波磁势的幅值为：基波磁势的幅值为：mkmFFp p41=u 谐波磁势的参数：谐波磁势的参数：n nt tt tn n=nqnqq qn n=11mKmKFFn nn n=ppn nn n=（二）一个整距线圈通以交流电时产生的磁势（二）一个整距线圈通以交流电时产生的磁势 当一个整距线圈通以随时间按正弦规律变化的交流电当一个整距线圈通以随时间按正弦规律变化的交流电 时，由于线圈中的电流按正弦规律变化

20、，它所产生的磁通时，由于线圈中的电流按正弦规律变化，它所产生的磁通的大小和方向（矩形波的高度）亦按正弦规律变化。但由的大小和方向（矩形波的高度）亦按正弦规律变化。但由于线圈不动，所以正弦波（矩形波的基波）在空间的位置于线圈不动，所以正弦波（矩形波的基波）在空间的位置固定不动。固定不动。这样的磁势称为脉振磁势。这样的磁势称为脉振磁势。动画演示动画演示一相绕组的磁势一相绕组的磁势脉振磁势的动画演示脉振磁势的动画演示一相绕组的磁势一相绕组的磁势 任一瞬间，电机气隙中的磁势波是一个矩形波，而它对任一瞬间，电机气隙中的磁势波是一个矩形波，而它对应的基波磁势的幅值，为矩形波幅值的应的基波磁势的幅值，为矩形

21、波幅值的 倍。倍。任一瞬间，任一瞬间，矩形波的幅值为：矩形波的幅值为：幅值的最大值为：幅值的最大值为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势p/4KmKmKwtIwiF.=w wsin2121KmmmKwIF21=任一瞬间，基波磁势的幅值为：任一瞬间，基波磁势的幅值为：幅值的最大值为：幅值的最大值为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势KmmKmKwtIFF.=w wp pp psin21441KKmmIwwIF9.02241=p p 因为一个整距线圈通以随时间按正弦规律变化的交流电因为一个整距线圈通以随时间按正弦规律变化的交流电时，所产生的基波磁势在空间按余弦规律分布，而其幅值时，所产生的基波磁势在空间按余弦

22、规律分布，而其幅值按正弦规律变化，故一个整距线圈的基波磁势是时间按正弦规律变化，故一个整距线圈的基波磁势是时间t及空及空间间的函数：的函数：以线圈轴线为起点。以线圈轴线为起点。一相绕组的磁势一相绕组的磁势q qw wq qcossin9.0),(.=tIwtfK三、三、q个短距分布线圈的基波磁势个短距分布线圈的基波磁势整距线圈的磁势是一个矩形波，其基波磁势在空间整距线圈的磁势是一个矩形波，其基波磁势在空间按余弦规律分布，可用一个空间向量按余弦规律分布，可用一个空间向量F来代表磁势来代表磁势的基波。的基波。(一一)磁势的空间向量磁势的空间向量一相绕组的磁势一相绕组的磁势规规 定：定：F 的大小：

23、的大小：代表基波磁势的幅值；代表基波磁势的幅值；F 的方向：的方向：代表基波磁势的方向，即基波磁密的方向；代表基波磁势的方向，即基波磁密的方向；F的位置：的位置：代表基波磁势的幅值所在的位置代表基波磁势的幅值所在的位置,即基波磁即基波磁场的磁极轴线所在的位置场的磁极轴线所在的位置-线圈轴线。线圈轴线。(一一)磁势的空间向量磁势的空间向量一相绕组的磁势一相绕组的磁势三、三、q个短距分布线圈的基波磁势个短距分布线圈的基波磁势如图，如图，q q个整距集中线圈的个整距集中线圈的轴线彼此在空间重合，它轴线彼此在空间重合，它们产生的基波磁势的幅值们产生的基波磁势的幅值Fm(q=1)为：为：(二二)q个整距

24、线圈的磁势个整距线圈的磁势一相绕组的磁势一相绕组的磁势1)1(mKqmqFF=如图，如图，q个整距分布线圈的轴线彼此在空间相差个整距分布线圈的轴线彼此在空间相差空间电空间电角度，按照分析电势时所采用的方法，它们产生的基波磁角度，按照分析电势时所采用的方法，它们产生的基波磁势的分布系数为：势的分布系数为：q个整距分布线圈的基波磁势的幅个整距分布线圈的基波磁势的幅值为：值为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势2sin2sin1a aa aqqKp=111pmKmqKqFF.=次谐波磁势的分布系数为：次谐波磁势的分布系数为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势2sin2sinnanananan nqqKp=(二二

25、)q个整距线圈的磁势个整距线圈的磁势 基波磁势和谐波磁势的短距系数分别为：基波磁势和谐波磁势的短距系数分别为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势2cos1b b=yK2cosnbnbn n=yK 为双层绕组每相绕组串联匝数；为双层绕组每相绕组串联匝数；四、一相绕组的磁势公式四、一相绕组的磁势公式式中式中为一对磁极所对应的每相绕组的串联匝数。为一对磁极所对应的每相绕组的串联匝数。一相绕组的基波磁势的幅值的最大值一相绕组的基波磁势的幅值的最大值一相绕组的磁势一相绕组的磁势Kpqww2=KwpwKIFwm119.0=一相绕组的一相绕组的次谐波磁势的幅值的最大值次谐波磁势的幅值的最大值一相绕组磁势的瞬时值为

26、一相绕组磁势的瞬时值为一相绕组的磁势一相绕组的磁势pwKIFwmn nn n9.01=tKKpwItfwww wq qq qq qsin.)3cos31cos(9.0),(31+=一相绕组基波磁势的瞬时值为一相绕组基波磁势的瞬时值为一相绕组的一相绕组的谐波磁势的瞬时值为谐波磁势的瞬时值为一相绕组的磁势一相绕组的磁势q qw ww wq qcossinsincos9.0111tFtKpwIfmw=相相nqnqw ww wnqnqn nq qn nn ncossinsincos19.0tFtKpwIfmw=相相五、一相绕组的磁势的性质五、一相绕组的磁势的性质（一）几个结论（一）几个结论1 1、一个

27、整距线圈的基波电流一个整距线圈的基波电流 产生的磁势，产生的磁势，任何瞬间，在空间分布的波形是一个矩形波。任何瞬间，在空间分布的波形是一个矩形波。一相绕组的磁势一相绕组的磁势tIimw wsin=2 2、采用分布绕组和短距线圈，可以削弱谐波磁势。采用分布绕组和短距线圈，可以削弱谐波磁势。3 3、一相绕组的基波磁势，在空间按余弦规律分布，而一相绕组的基波磁势，在空间按余弦规律分布，而其大小随时间按正弦规律变化：其大小随时间按正弦规律变化：一相绕组的磁势一相绕组的磁势五、一相绕组的磁势的性质五、一相绕组的磁势的性质（一）几个结论（一）几个结论q qw wcossin11.=tFfm相相一相绕组的磁

28、势一相绕组的磁势五、一相绕组的磁势的性质五、一相绕组的磁势的性质（一）几个结论（一）几个结论4 4、一相绕组的基波磁势的幅值的最大值为：一相绕组的基波磁势的幅值的最大值为：pwKIFwm119.0=一相绕组的磁势一相绕组的磁势五、一相绕组的磁势的性质五、一相绕组的磁势的性质（一）几个结论（一）几个结论5 5、一相绕组的基波磁势的幅值，永远在相绕组轴线上。一相绕组的基波磁势的幅值，永远在相绕组轴线上。而其大小和方向随时间按正弦规律变化，这样的磁势称为而其大小和方向随时间按正弦规律变化，这样的磁势称为脉振磁势。脉振磁势。6 6、一个基波的脉振磁势，可以分解成为大小相等、转速一个基波的脉振磁势，可以

29、分解成为大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁势。相同、转向相反的两个旋转磁势。（二）数学分析法证明性质（二）数学分析法证明性质6 6已知：一相绕组的基波磁势为已知：一相绕组的基波磁势为根据三角公式可将上式分解为：根据三角公式可将上式分解为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势q qw wcossin11.=tFfm相相-+=+-=fftFtFtfmm)sin(21)sin(21),(11q qw wq qw wq q待待 证证分别代表两个幅值相等，分别代表两个幅值相等，转速相同，转向相反的旋转速相同，转向相反的旋转基波磁势。转基波磁势。证证 明明1 1对于对于a)a)代表一个磁势基波；代表一个磁势

30、基波；b)b)波幅所在处，必有波幅所在处，必有 ，且有，且有，即，即 处为处为波幅所在处；波幅所在处；一相绕组的磁势一相绕组的磁势)sin(211q qw w-=+tFfm)sin(211q qw w+=-tFfm)sin(211q qw w-=+tFfm121mFf=+2p pq qw w=-t2p pw wq q-=tc)c)由由 可见：随着时间可见：随着时间t t的增长，磁势波的波幅的增长，磁势波的波幅所在的空间位置在电机气隙圆周转动。所在的空间位置在电机气隙圆周转动。所以：所以：是一个在空间转动的旋转磁势波。是一个在空间转动的旋转磁势波。磁势波在空间转动的空间角速度磁势波在空间转动的空

31、间角速度 为：为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势2p pw wq q-=t)sin(211q qw w-=+tFfmq qw w12)2(ftdtddtdp pw wp pw wq qw wq q=-=磁势波在空间转动的转速为：磁势波在空间转动的转速为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势)/(603603606010101分分转转pfpfn=c)c)由由 可见：随着时间可见：随着时间t t的增长，磁势波的波幅的增长，磁势波的波幅所在的空间位置在电机气隙圆周转动。所在的空间位置在电机气隙圆周转动。所以：所以：2p pw wq q-=t)sin(211q qw w-=+tFfm2 2对于对于同理可证同理可

32、证 ,是一个在空间转动的旋转磁势波是一个在空间转动的旋转磁势波,且转动且转动方向与方向与 相反。相反。一相绕组的磁势一相绕组的磁势)sin(211q qw w+=-tFfm+f（三）旋转向量法证明性质（三）旋转向量法证明性质6 6按照对磁势向量的定义按照对磁势向量的定义,可将可将用磁势向量代表，即用磁势向量代表，即动画演示动画演示一个脉振磁势向量一个脉振磁势向量F可以分解成两个幅值相等可以分解成两个幅值相等,转速相同，转转速相同，转向相反的两个旋转磁势向量向相反的两个旋转磁势向量 和和 。一相绕组的磁势一相绕组的磁势)sin(21)sin(21cossin),(111q qw wq qw wq

33、 qw wq q+-=tFtFtFtfmmm-+=FFF+F-F结结 论论1 1、一相绕组的基波磁势可以用一个脉振磁势向量一相绕组的基波磁势可以用一个脉振磁势向量F F来代表，脉来代表，脉振磁势向量振磁势向量F F的空间位置，永远在线圈（或一相绕组）的轴线的空间位置，永远在线圈（或一相绕组）的轴线上，其大小和方向随时间按正弦规律变化；上，其大小和方向随时间按正弦规律变化；一相绕组的磁势一相绕组的磁势结结 论论2 2、旋转磁势向量旋转磁势向量 及及 的大小相等，并保持不变，其值为的大小相等，并保持不变，其值为每相绕组磁势的幅值的最大值的每相绕组磁势的幅值的最大值的1 12 2，即，即3 3、旋转

34、磁势向量在空间的转速为：旋转磁势向量在空间的转速为：一相绕组的磁势一相绕组的磁势+F-F121mFFF=-+pfn1160=小小 结结一相绕组的磁势一相绕组的磁势一个整距线圈的磁势一个整距线圈的磁势q q个短距分布线圈的基波磁势个短距分布线圈的基波磁势一相绕组的磁势的公式一相绕组的磁势的公式一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势的性质一相绕组的磁势一相绕组的磁势几几点点假假设设返返 回回脉振磁势的分解脉振磁势的分解回篇目录回篇目录多相绕组的基波磁势交流电机的绕组、磁势和电势交流电机的绕组、磁势和电势一、两相绕组的基波磁势一、两相绕组的基波磁势二、三相绕组的基波磁势二、三相绕组的基波磁势三、三、m相

35、绕组的基波磁势相绕组的基波磁势u 掌握多相绕组磁势的分析方法；掌握多相绕组磁势的分析方法；u 掌握两相、三相、多相绕组磁势的特点；掌握两相、三相、多相绕组磁势的特点；u 熟悉磁势公式。熟悉磁势公式。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势教学目的及教学思路教学目的及教学思路三相交流绕组的基本概念三相交流绕组的基本概念6060O O相带绕组相带绕组120120O O相带绕组相带绕组交流绕组及其在电机中的嵌放交流绕组及其在电机中的嵌放回篇目录回篇目录教学思路和过程教学思路和过程多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势一、两相绕组的基波磁势一、两相绕组的基波磁势（一）两相绕组的对称条件（一）两相绕组的对称条

36、件1 1、两相对称绕组、两相对称绕组：两相绕组的绕组数据相同，轴两相绕组的绕组数据相同，轴线彼此在空间相差线彼此在空间相差9090空间电角度；空间电角度；2 2、两相对称电流：、两相对称电流：两相绕组中的电流幅值相等，相位两相绕组中的电流幅值相等，相位彼此在时间上相差彼此在时间上相差9090时间电角度。时间电角度。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势（二）两相旋转磁场的产生（二）两相旋转磁场的产生1 1、简单物理情况分析、简单物理情况分析 线圈线圈1 14 4代表激磁绕代表激磁绕组，线圈组，线圈3 35 5代表控制绕代表控制绕组。组。当某相绕组中的电流当某相绕组中的电流达到正的最大值时，磁势达

37、到正的最大值时，磁势相量便转到和该相绕组轴相量便转到和该相绕组轴线重合的位置上。线重合的位置上。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势u 随着时间的推移，磁势向量在空间转动，电机中产生了旋随着时间的推移，磁势向量在空间转动，电机中产生了旋转磁势。转磁势。u 旋转磁场的转向决定旋转磁场的转向决定于绕组中电流达到正的于绕组中电流达到正的最大值的空间顺序。最大值的空间顺序。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势2 2、用旋转向量法分析、用旋转向量法分析u 将每相绕组的脉振磁势分解为两个大小相等、转速将每相绕组的脉振磁势分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的旋转磁势；相同、转向相反的旋转磁势；u 当激磁

38、绕组的电流达到正的最大值的瞬间，激磁绕当激磁绕组的电流达到正的最大值的瞬间，激磁绕组的磁势达到正的最大值，它的正转磁势及逆转磁势组的磁势达到正的最大值，它的正转磁势及逆转磁势位于激磁绕组轴线上；位于激磁绕组轴线上；多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势用旋转向量法分析两相绕组磁势用旋转向量法分析两相绕组磁势u 此时，控制绕组中的电流为零，它的正转及逆转磁此时，控制绕组中的电流为零，它的正转及逆转磁势与控制绕组的轴线相垂直，且方向相反。势与控制绕组的轴线相垂直，且方向相反。u 这样，两个逆转磁势大小相等、方向相反而互相抵这样，两个逆转磁势大小相等、方向相反而互相抵消，两个正转磁势转速相同、转向相同

39、，相加后形成消，两个正转磁势转速相同、转向相同，相加后形成一个正转磁势，故电机中只有正转磁势。一个正转磁势，故电机中只有正转磁势。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势用旋转向量法分析两相绕组磁势用旋转向量法分析两相绕组磁势3 3、用数学分析法证明、用数学分析法证明u 激磁绕组的基波磁势为：激磁绕组的基波磁势为：u 控制绕组的基波磁势为：控制绕组的基波磁势为：多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势q qw wcossin1tFFmj=)90cos()90sin(001-=q qw wtFFmKu 将将fj 及及 fK 分解为分解为：u 合成磁势为：合成磁势为：显然：这代表一个在空间旋转的基波磁势，

40、其旋转的空间显然：这代表一个在空间旋转的基波磁势，其旋转的空间角速度角速度等于电流随时间变化的角频率等于电流随时间变化的角频率，即，即多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势)sin(21)sin(2111qwqw+-=tFtFFmmj)sin(21)sin(2111pqwqw-+-=tFtFFmmK)sin(1q qw w-=tFFmmpfn1160=w ww wq q=二、三相绕组的基波磁势二、三相绕组的基波磁势（一）三相绕组的对称条件（一）三相绕组的对称条件1 1、三相对称绕组：、三相对称绕组：三相绕组的绕组数据相同，轴线彼三相绕组的绕组数据相同，轴线彼此在空间相差此在空间相差120120空

41、间电角度；空间电角度；2 2、三相对称电流：、三相对称电流：三相绕组的电流幅值相等，相位彼三相绕组的电流幅值相等，相位彼此在空间相差此在空间相差120120时间电角度。时间电角度。多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势（二）三相旋转磁场的产生（二）三相旋转磁场的产生1 1、简单物理情况分析、简单物理情况分析u 定子上安放着三相绕组定子上安放着三相绕组,用三个线用三个线圈圈A-X,B-Y,C-ZA-X,B-Y,C-Z来代表来代表,A,A、B B、C C为线为线圈首端，圈首端，X X、Y Y、Z Z为线圈的末端。为线圈的末端。u 三相绕组的轴线，彼此在空间相差三相绕组的轴线，彼此在空间相差12012

42、0空间电角度。空间电角度。三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生u 三相绕组中的电流，三相绕组中的电流，幅值相等，在时间上彼幅值相等，在时间上彼此相差此相差120120时间电角度。时间电角度。u 当某相绕组的电流达当某相绕组的电流达到最大时，三相合成磁到最大时，三相合成磁势向量便与该相绕组轴势向量便与该相绕组轴线相重合。线相重合。三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生u 旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向决定于三相电流达到正决定于三相电流达到正的最大值的空间顺序。的最大值的空间顺序。改变相序，便能改变转改变相序，便能改变转向。向。u 旋转磁场的空间角旋转磁场的空间角速度等于电流随时间变速度等于电

43、流随时间变化的角频率。化的角频率。三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生2 2、用旋转向量法分析、用旋转向量法分析u 当当A A相电流达到正的最大值时，相电流达到正的最大值时，A A相相的脉振磁势的两个分量都在的脉振磁势的两个分量都在A A轴上；轴上；u B B相电流还要过相电流还要过120120时间电角度才时间电角度才达到最大值，正反转旋转磁势分量也达到最大值，正反转旋转磁势分量也要过要过120120空间电角度才达到空间电角度才达到B B相轴线；相轴线；三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生2 2、用旋转向量法分析、用旋转向量法分析三相旋转磁场的产生三相旋转磁场的产生u C C相电流还要过相电流

44、还要过240240时间电角度才时间电角度才达到最大值，正反转旋转磁势分量也达到最大值，正反转旋转磁势分量也要过要过240240空间电角度才达到空间电角度才达到C C相轴线相轴线.u 三个正转磁势方向相等、转向相同、三个正转磁势方向相等、转向相同、转速相等，在空间相对静止，相加后转速相等，在空间相对静止，相加后形成电机的正转磁势，其大小为：形成电机的正转磁势，其大小为：1213mF.3 3、用数学分析法证明、用数学分析法证明u 在三相对称绕组中通入三相对称电流，三相绕组的基波在三相对称绕组中通入三相对称电流，三相绕组的基波磁势分别为：磁势分别为：多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势q qw wc

45、ossin1tFfmA=)120cos()120sin(001-=q qw wtFfmB)240cos()240sin(001-=q qw wtFfmCu 将它们分解为：将它们分解为：u 将它们相加得：将它们相加得：多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势)sin(21)sin(2111q qw wq qw w+-=tFtFfmmA)240sin(21)sin(21011-+-=q qw wq qw wtFtFfmmB)120sin(21)sin(21011-+-=q qw wq qw wtFtFfmmc)sin(231q qw w-=+=tFffffmCBApwKIFFwm119.02323.=

46、三、三、m相绕组的基波磁势相绕组的基波磁势推而广之推而广之,m,m相绕组的基波磁势为：相绕组的基波磁势为：转速为：转速为：多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势pfn1160=)sin(211q qw w-=tFmfmmnnn小小 结结多相绕组的基波磁势多相绕组的基波磁势回篇目录回篇目录一相绕组的基波电势交流电机的绕组、磁势和电势交流电机的绕组、磁势和电势二、二、一根导体的基波电势一根导体的基波电势三、三、一个整距线圈的基波电势一个整距线圈的基波电势四、四、一个短距线圈的基波电势一个短距线圈的基波电势五、五、q q个整距分布线圈的基波电势个整距分布线圈的基波电势六、六、一相绕组的基波电势一相绕组

47、的基波电势一、一、几个常用的术语几个常用的术语一相绕组的基波电势一相绕组的基波电势教学目的及教学思路教学目的及教学思路 深刻理解一相绕组基波电势的分析方法深刻理解一相绕组基波电势的分析方法;掌握交流绕组相电动势波形、频率及大小掌握交流绕组相电动势波形、频率及大小;重点理解短距和分布系数的物理意义及其对电势波重点理解短距和分布系数的物理意义及其对电势波形的改善；形的改善；了解谐波电势对交流绕组电势波形的影响了解谐波电势对交流绕组电势波形的影响教学目的及教学思路教学目的及教学思路1.1.电势的波形决定于产生这个电势的磁通的波形电势的波形决定于产生这个电势的磁通的波形;2.2.电机气隙中磁通的波形是

48、非正弦形的电机气隙中磁通的波形是非正弦形的,决定了导体中电势决定了导体中电势的波形也是非正弦形的，除基波外，还有各次谐波的波形也是非正弦形的，除基波外，还有各次谐波;从重点分析一相绕组的基波电势到分析一相绕组的谐波电势；从重点分析一相绕组的基波电势到分析一相绕组的谐波电势；一相绕组的基波电势一相绕组的基波电势教学目的及教学思路教学目的及教学思路 从重点分析一相绕组的基波电势到分析一相绕组的谐波电势；从重点分析一相绕组的基波电势到分析一相绕组的谐波电势；3.3.理想的交流电势应该是正弦形的。为了得到正弦形的交理想的交流电势应该是正弦形的。为了得到正弦形的交流电势，除改善磁场的波形外，必须采取短距

49、元件及分布流电势，除改善磁场的波形外，必须采取短距元件及分布绕组来削弱谐波电势。绕组来削弱谐波电势。4.4.采取上述措施后，交流绕组的电势基本上是正弦波，明采取上述措施后，交流绕组的电势基本上是正弦波，明确了基波电势后，很容易推广到分析谐波电势。确了基波电势后，很容易推广到分析谐波电势。一相绕组的基波电势一相绕组的基波电势回篇目录回篇目录教学目的及教学思路教学目的及教学思路 从分析导体中的基波电势，到分析一个整距线圈的基波从分析导体中的基波电势，到分析一个整距线圈的基波电势；电势；再到分析一个短距线圈的基波电势；再到分析一个短距线圈的基波电势；再到分析再到分析q个整距分布线圈的基波电势；个整距

50、分布线圈的基波电势；最后得到一相绕组的基波电势最后得到一相绕组的基波电势 一相绕组的基波电势一相绕组的基波电势回篇目录回篇目录教学目的及教学思路教学目的及教学思路1.1.一相绕组一相绕组q q个线圈个线圈一个线圈一个线圈w wK K匝单个线圈匝单个线圈（元件）（元件）一个线圈（元件）一个线圈（元件）两个元件边（导体）两个元件边（导体）2.2.一根导体中一根导体中一个整距线圈一个整距线圈一个短距线圈一个短距线圈q q个个整距分布线圈整距分布线圈 一相绕组一相绕组一相绕组的基波电势一相绕组的基波电势一、常用的几个术语一、常用的几个术语极距极距：相邻两磁极对应位置两点之间的圆周距离。两种表示法：相邻