電機原理及拖動（二）

沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院自動化系于冬梅電機原理及拖動（二）

相繞組是由線圈所組成的，為此在分析繞組磁通勢前，先分析單個線圈所產(chǎn)生的磁通勢。6.3交流電機電樞單相繞組產(chǎn)生的磁通勢分析思路：

單個線圈－－線圈組－－單相繞組－－三相繞組繞組中流過電流

i

→產(chǎn)生磁通勢f（Ni）→

產(chǎn)生磁場Φ磁通勢：繞組里的全電流．

電流

i借助繞組在空間分布，由此產(chǎn)生磁通勢f也在空間分布；電流i又隨時間變化，同一空間位置磁通勢f也隨時間變化。所以交流繞組產(chǎn)生的磁通勢f既是空間的函數(shù)，也是時間的函數(shù)。6.3.1整距線圈的磁通勢1．整距線圈的磁通勢(1)磁場分布示意圖：（a）(2)建立直角坐標(biāo)系：（b）．正方向規(guī)定：定子→轉(zhuǎn)子時，磁通勢：f>0；Ｘ端入（⊕）、Ａ端出（⊙）時，電流i>0.

(3)磁通勢波形：根據(jù)安培環(huán)路定律，閉合磁路的磁通勢（每根磁力線所包圍的全電流）為：iNy

假設(shè)鐵心不飽和（忽略鐵心的磁位降），磁通勢全部降在氣隙上，因每個磁力線都經(jīng)過兩個氣隙，因此每個氣隙上消耗的磁通勢為iNy/2磁通勢波形：在空間按矩形波分布,位置不動.磁通勢（iNy）大小：由i決定，即隨時間按正弦規(guī)律變化．變化頻率取決于電流的頻率．

“脈振磁勢”：空間的位置固定不動，大小隨時間按正弦規(guī)律在正負最大值之間交替變化的磁勢.最大幅值為(４)

p=２（兩對極）

磁場分布磁通勢分布每對極產(chǎn)生的磁通勢相同；

電流產(chǎn)生的磁通勢的極數(shù)＝電機的極數(shù)(４)

整距線圈產(chǎn)生的磁通勢：

既是空間的函數(shù)，又是時間的函數(shù)．

脈振磁通勢表達式：２．磁通勢展開空間矩形波按傅里葉級數(shù)展開成一系列正弦波：因?qū)ΨQ于橫、縱軸，只有奇次、余弦項。ν為諧波次數(shù)，ν＝１為基波。系數(shù)：將電流代入式（６－１）：整距集中線圈的基波磁通勢的最大幅值：（１）基波及各次諧波磁通勢的特點：三次、五次等諧波磁通勢的最大幅值：基波磁通勢的極對數(shù)＝原矩形波磁通勢的極對數(shù)；三次諧波磁通勢的極對數(shù)＝３×基波磁通勢的極對數(shù)（２）基波及各次諧波磁通勢的極對數(shù)：（３）基波及各次諧波磁通勢的幅值隨時間變化的關(guān)系：按電流的變化規(guī)律而變化－隨時間脈振

圖示：

Ａ．見下頁

Ｂ．后續(xù)頁

C.鏈接圖5-25

圖6-21矩形波磁通勢隨時間變化圖6-21基波脈振磁通勢單相繞組產(chǎn)生的（基波）脈振磁通勢3．基波脈振磁通勢即分解成兩個磁通勢(1)分析磁通勢的性質(zhì)：①時間ωt一定時：磁通勢沿氣隙圓周按余弦規(guī)律分布

②時間ωt改變時：磁通勢的位置也發(fā)生變化.研究幅值點（Fy1/2）：幅值出現(xiàn)的條件是：α=ωt

,

說明幅值的空間位置是時間t的函數(shù).看三個瞬時:

①ωt=0，幅值在α=0處，

②ωt=60°，幅值在α=60°處，

③ωt=90°，幅值在α=90°處,

＿行波（旋轉(zhuǎn)波）

速度：求α=ωt的微分，

得旋轉(zhuǎn)電角速度：ω

磁通勢旋轉(zhuǎn)速度：n1(同步轉(zhuǎn)速)它可以看成是一個余弦分布的向著α

正方向前進的旋轉(zhuǎn)磁通勢。磁通勢的幅值為一定值，當(dāng)這個磁通勢旋轉(zhuǎn)時，其幅值頂點的軌跡為一個圓，因此稱這種幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁通勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢。

一般稱為同步轉(zhuǎn)速，所謂同步轉(zhuǎn)速也就是基波旋轉(zhuǎn)磁通勢的轉(zhuǎn)速。(2)

分析磁通勢的性質(zhì)：它可以看成是一個余弦分布的向著α反方向前進的圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢。等式的左右兩邊在數(shù)值上相等，但它們所代表的意義卻不同。等式左邊代表著脈振磁通勢，其特征是磁通勢的軸線在空間固定不動，各點磁通勢的大小則隨著時間而變化；但等式的右邊則分別代表著兩個旋轉(zhuǎn)磁通勢。

＊說明：①一個在空間按正弦規(guī)律分布，且振幅隨時間作正弦變化的脈振磁通勢，可以分解為兩個速率相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢。圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值為原有脈振磁通勢幅值的一半，圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的轉(zhuǎn)速為n1

。當(dāng)兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢正好轉(zhuǎn)到相互重合的位置時，脈振磁通勢達到最大值。

見教材Ｐ191圖6.246.3.2短距線圈的磁通勢單相雙層短距繞組：（教材圖6.7＿b）兩個短距線圈1-1’,2-2’

尾尾串聯(lián)，流過相同的電流．合成的磁通勢：基波短距系數(shù)kp１（單層）整距線圈＿基波磁通勢整距－＞短距單層－＞雙層雙層短距繞組＿基波磁通勢變化倍(6-4)(6-5)三個空間分布的整距線圈（教材圖6.7＿b）123

2

y1=0－123

Fq1

Fy1

21

3Fq1

2316.3.3單層分布線圈組產(chǎn)生的磁通勢

整距線圈組的合成基波磁通勢幅值Fq1為Fq1

=q

Fy1

kd1

kd1=sinq

sin2q2基波磁通勢的分布系數(shù)合成的

次諧波磁通勢的幅值

Fq為(q個基波磁通勢矢量和)

次諧波合成磁通勢的分布系數(shù)Fq

=q

Fy

kd

kd

=sinqq

sin226.3.4

分布短距對氣隙磁通勢波形的影響

希望氣隙磁通勢接近正弦波．

矩形波磁通勢可分解為基波和一系列諧波（高次諧波的幅值小）；

雖然采用分布、短距繞組會使基波磁通勢有所減小，但諧波磁通勢得到了很大的削弱，有利于改善基波磁通勢的波形，使之更接近于正弦波。所以采用分布、短距繞組是改善磁通勢波形的有效措施。雙層短距分布繞組的相繞組磁通勢6.3.5

單相繞組磁通勢為每相繞組串聯(lián)匝數(shù)記住：基波磁通勢f1:

*

*

*

*綜上所述，單相繞組產(chǎn)生的脈振磁通勢性質(zhì)有以下幾點:(參見P195)(1)單相繞組的磁通勢是一種在空間位置固定、幅值隨時間變化的脈振磁通勢:f1(α,ωt)=F1

cosωt

cosα，基波及所有諧波磁通勢在空間按余弦規(guī)律分布，且有固定不變的位置，波幅隨時間按余弦規(guī)律脈振。F1和F

有相同的脈振頻率(即i

的頻率)(2)單相繞組基波磁通勢幅值F1