第6章-交流电机电枢绕组的电动势与磁通势-电机与拖动基础-课件-.ppt

1、第第6章章 交流电机电枢绕组的电动势交流电机电枢绕组的电动势与磁通势与磁通势6.1 交流电机电枢绕组的电动势交流电机电枢绕组的电动势6.1.1 导体电动势导体电动势电角度与机械角度电角度与机械角度电角度电角度：一对主磁极所占的空间距离，一对主磁极所占的空间距离，称为称为360的空间电角度，用的空间电角度，用 表示表示机械角度：机械角度：电机整个转子表面所占电机整个转子表面所占的空间几何角度称为的空间几何角度称为360的机械的机械角度，用角度，用 表示表示p6.1 交流电机电枢绕组的电动势交流电机电枢绕组的电动势6.1.1 导体电动势导体电动势 sinBb t lvbe 602np t tlvB

2、lvbe sin tEm sin 展开展开为正弦量为正弦量n导体基波电动势的频率导体基波电动势的频率 f 为为60pnf pfn60或 n称为称为同步转速同步转速p=1p=2p=3p=4p=5n=3000 r/minn=1500 r/minn=1000 r/minn=750 r/minn=600 r/minflvBEm为气隙每极基波磁通量为气隙每极基波磁通量 导体基波电动势（有效值）为导体基波电动势（有效值）为ffEEm22.221216.1.2 整距线匝电动势整距线匝电动势XATeee fEEAT44.42XATEEE 6.1.3 整距线圈电动势整距线圈电动势yyfNE44.46.1.4 短

3、距线圈电动势短距线圈电动势XAyEEE yEEXA 02sin2 yEEAy 2sin44.4 yfNy pykfN44.42sin ykp 基波短距系数基波短距系数6.1.5 整距分布线圈组的电动势整距分布线圈组的电动势321yyyqEEEE 2sin2sin qqkd 基波分布系数基波分布系数2sin2 REy 2sin2 qREq 2sin2sin qqqEEyq dykqE dyqkfqNE44.4整距线圈组整距线圈组 pdyqkkfqNE44.4短距线圈组短距线圈组 dpykfqN44.4pddpkkk 基波绕组系数基波绕组系数6.2 交流电机电枢绕组交流电机电枢绕组异步电动机异步电

4、动机定子绕组定子绕组按相数分按相数分 单相、两相和三相绕组单相、两相和三相绕组按槽内层数分按槽内层数分单层、双层和单双层混合绕组单层、双层和单双层混合绕组按绕组端接部分的形状分按绕组端接部分的形状分单层绕组又有同心单层绕组又有同心式、交叉式和链式之分；双层绕组又有叠绕组和式、交叉式和链式之分；双层绕组又有叠绕组和波绕组之分波绕组之分按每极每相所占的槽数是整数还是分数按每极每相所占的槽数是整数还是分数整整数槽和分数槽绕组数槽和分数槽绕组6.2.1 三相单层绕组三相单层绕组Z24，p2 2、三相单层分布绕组、三相单层分布绕组1、三相单层集中整距绕组、三相单层集中整距绕组Zpo360 oo30243

5、602 (1)计算槽距角计算槽距角（2）画基波电动势星形相量图）画基波电动势星形相量图（3）按）按60相带法分相相带法分相mpZq2 223224 ooq60302每极每相槽数每极每相槽数（4）画绕组连接图）画绕组连接图（5）确定绕组并联的路数）确定绕组并联的路数单层绕组最多有单层绕组最多有p条并联支路数条并联支路数（6）计算相电动势）计算相电动势线圈组电动势线圈组电动势 dydyXAXAkfqNkqEEE44.42211每相绕组的基波电动势每相绕组的基波电动势绕组并联支路数用绕组并联支路数用a表示表示 dykfqNapE44.41 dykapqNf44.4 dfNk44.4apqNNy 一相

6、绕组串联的总匝数一相绕组串联的总匝数6.2.2 三相双层绕组三相双层绕组Z36，p2，y1=7，a=1（1）计算）计算槽距角槽距角（2）画基波电动势星形相量图）画基波电动势星形相量图3232362 mpZq（3）按）按60相带法分相相带法分相 相带相带槽号槽号AZBXCY第一对极第一对极1，2，34，5，67，8，910,11,1213,14,1516,17,18第二对极第二对极19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36Zpo360 oo20363602 （4）画绕组连接图）画绕组连接图（5）确定绕组并联的路数）确定绕组并联的路数（6）计算

7、相电动势）计算相电动势pyykfNE44.4pdyqkkfqNE44.4 dpfNkE44.4 短距线圈基波电动势短距线圈基波电动势:极相组基波电动势极相组基波电动势:相绕组基波电动势相绕组基波电动势:apqNNy2式中式中N为每相串联匝数为每相串联匝数6.3 交流电机电枢单相绕组产生的磁通势交流电机电枢单相绕组产生的磁通势6.3.1 整距线圈的磁通势整距线圈的磁通势2222)(，INFyy23222)(，INFyytINiNfyyycos2221fy0展开方向展开方向tIi cos2 2.磁通势展开磁通势展开 5cos3coscos),(531CCCtfy2sin1214 yiNC 531、

8、cosCtIi cos2 2.磁通势展开磁通势展开5315coscos5122143coscos312214coscos2214)(yyyyyyyffftINtINtINtf，基波磁通势基波磁通势 coscos22141tINfyy coscos1tFy 三次谐波磁通势三次谐波磁通势 3coscos3122143tINfyy 3coscos3tFy 五次谐波磁通势五次谐波磁通势 5coscos5122145tINfyy 5coscos5tFy 幅值随时间按电流的变化规律而变化幅值随时间按电流的变化规律而变化基波磁通势的特点：基波磁通势的特点：（1）基波磁通势的最大幅值）基波磁通势的最大幅值yy

9、INF22141 （2）基波磁通势幅值随时间变化的关系）基波磁通势幅值随时间变化的关系脉振波脉振波3.基波脉振磁通势基波脉振磁通势 coscos11tFfyy)cos(21)cos(2111tFtFyy 11yyff Ofy1tAXSNNS讨论讨论 项项)cos(2111tFfyy 0 t dtd行波行波6.3.2 短距线圈的磁通势短距线圈的磁通势 5cos3coscos),(531CCCtf双双 cosC2sin14 yiNCy pykiN14 2sin ykp 6.3.3 单层分布线圈组产生的磁通势单层分布线圈组产生的磁通势 q1qFR2sin21 qRFq 2sin21 RFy 6.3.

10、3 单层分布线圈组产生的磁通势单层分布线圈组产生的磁通势2sin21 qRFq 2sin21 RFy 111112242sin2sindydyyqIkNqkqFqqqFF 2sin2sin1 qqkd 基波磁通势的分布系数基波磁通势的分布系数2sin2sin qqkd dyqkqFF 6.3.4 分布短距对气隙磁通势波形的影响分布短距对气隙磁通势波形的影响谐波磁通势的绕组系数谐波磁通势的绕组系数 pddpkkk 1只要设计得合适，就能够大大削弱各次谐波磁通势只要设计得合适，就能够大大削弱各次谐波磁通势6.3.5 单相绕组磁通势单相绕组磁通势pINkFdp11224 pINkFdp3331224

11、 tkkkpNItfdpdpdp cos5cos513cos31cos224),(531 5coscos3coscoscoscos531tFtFtFpINkFdp5551224 单相绕组磁通势的性质：单相绕组磁通势的性质：单相绕组的磁通势是一种在空间位置固定、幅值随时间变单相绕组的磁通势是一种在空间位置固定、幅值随时间变化的脉振磁通势，基波及所有谐波磁通势的幅值在时间上都化的脉振磁通势，基波及所有谐波磁通势的幅值在时间上都以绕组中电流变化的频率脉振。以绕组中电流变化的频率脉振。单相绕组基波磁通势幅值的位置在单相绕组的轴线处。单相绕组基波磁通势幅值的位置在单相绕组的轴线处。6.4 三相电枢绕组产

12、生的磁通势三相电枢绕组产生的磁通势tIiAcos2tIiAcos2)240cos(2tIiC 取取A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并以正相序方相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并以正相序方向作为向作为 的正方向；同时选择的正方向；同时选择A相电流达到最大值的瞬间为相电流达到最大值的瞬间为时间的起始点。时间的起始点。+A0已知三相绕组流过的电流分别为已知三相绕组流过的电流分别为)120cos(2tIiB6.4 三相电枢绕组产生的磁通势三相电枢绕组产生的磁通势A、B、C三个相的基波磁通势表达式为：三个相的基波磁通势表达式为：coscos11tFfA ooBtFf120cos120cos11 o

13、oCtFf240cos240cos11 )cos()cos(21coscos +A0三相绕组的基波合成磁动势三相绕组的基波合成磁动势 tFtFtFfA cos21cos21coscos1111 oooBtFtFtFf240cos21cos21120cos120cos1111 oooCtFtFtFf120cos21cos21240cos240cos1111 tFffftfCBA cos23),(11111三相合成基波旋转磁通势的特点：三相合成基波旋转磁通势的特点：（3）转速）转速旋转磁通势相对于定子绕组的转速为同步转速旋转磁通势相对于定子绕组的转速为同步转速 n=60f/p r/min，（1）幅

14、值）幅值F1不变，为各相脉振磁通势幅值的不变，为各相脉振磁通势幅值的3/2倍。是倍。是圆形圆形旋旋转磁通势转磁通势(4)瞬间位置瞬间位置三相电流中某相电流值达正最大值时，三相合成基波旋转磁三相电流中某相电流值达正最大值时，三相合成基波旋转磁通势的正幅值，正好位于该相绕组的轴线上。通势的正幅值，正好位于该相绕组的轴线上。pINkFdp11224（2）转向）转向磁通势的转向决定于电流的相序，即从领先电流相转到滞后电磁通势的转向决定于电流的相序，即从领先电流相转到滞后电流相。流相。横截面横截面AXBYZCA B CX Y Z 流出流出 流入流入 A B CAXBYZCi1=Imsin ti2=Ims

15、in(t120O)i3=Imsin(t120O)i1 i2 i3 t =0O 时时i1=0，i2 0，i3 0NSIm tOi1 t=0O 时时i1=0，i2 0，i30AXBYZCNS t=120O 时时i10，i2=0，i3 0AXBYZCNSAXBYZCAXBYZCNS t=240O 时时i1 0，i20，i3=0 t=360O 时时i1=0，i2 0，i30NS t=0O 时时AXBYZCNS t=120O 时时AXBYZCNSAXBYZCNS t=240O 时时 t=0O 时时AXBYZCNS6.5 两相电枢绕组产生的磁通势两相电枢绕组产生的磁通势tIiAcos2)90cos(2tI

16、iBcoscos tFfyyAX+A06.5.1 两相绕组产生的圆形旋转磁通势两相绕组产生的圆形旋转磁通势 已知三相绕组流过的电流分别为已知三相绕组流过的电流分别为 ooyyBYtFf90cos90cos)90cos(2tIiB两个整距线圈产生的基波磁通势分别为两个整距线圈产生的基波磁通势分别为 tFfffyyBYyAXycos合成基波磁通势为合成基波磁通势为 结论结论:两相对称绕组通两相对称电流产生圆形旋转磁通势两相对称绕组通两相对称电流产生圆形旋转磁通势（2）转向）转向 磁通势的转向决定于电流的相序，即从领先电流相转磁通势的转向决定于电流的相序，即从领先电流相转 到滞后电流相。到滞后电流相。（3）转速）转速 旋转磁通势相对于定子绕组的转速为同步转速旋转磁通势相对于定子绕组的转速为同步转速 n=60f/p r/min，(4)瞬间位置瞬间位置 哪相电流达正最大值时，合成基波旋转磁通势的正幅哪相电流达正最大值时，合成基波旋转磁通势的正幅值，正好位于该相绕组的轴线上。值，正好位于该相绕组的轴线上。（1）幅值）幅值6.5.2 椭圆磁通势椭圆磁通势