第四章-磁動(dòng)勢(shì)

§4－4交流繞組建立的磁動(dòng)勢(shì)一、交流電機(jī)定子單相繞組的磁勢(shì)1、單個(gè)整距集中繞組的磁勢(shì)一個(gè)整距線圈在異步電機(jī)中產(chǎn)生的磁勢(shì)單個(gè)整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)ωt=0,i=Imωt=90°,i=0ωt=180°,i=-Im結(jié)論：1整距線圈所形成的磁動(dòng)勢(shì)在任何瞬時(shí)，空間的分布總是一個(gè)矩形波。2這種從空間上看位置固定，從時(shí)間上看大小在正負(fù)最大值之間變化的磁動(dòng)勢(shì)，稱為脈振磁動(dòng)勢(shì)。脈振的頻率就是交流電流的頻率。

磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個(gè)氣隙相對(duì)于氣隙而言，由于鐵心磁導(dǎo)率極大，其上消耗的磁勢(shì)降可以忽略不計(jì)，線圈在一個(gè)氣隙上施加的磁勢(shì)為：

如果通過線圈的電流為正弦波，則矩形波的高度也將按正弦變化。一個(gè)位置固定，幅值隨時(shí)間按正弦變化，矩形脈振磁勢(shì)。矩形脈振磁勢(shì)

脈振磁勢(shì)可以表示為為幅值

按照富立葉級(jí)數(shù)分解的方法可以把矩形波分解為基波和一系列諧波

基波幅值為：

高次諧波的幅值為矩形波脈振磁勢(shì)的分解基波在空間按正弦分布；在時(shí)間上，任何一個(gè)位置的磁勢(shì)都按正弦變化。所以基波是一個(gè)正弦分布的正弦脈振磁勢(shì)。其表達(dá)式為：2、（1）整距分布繞組的磁勢(shì)

由q個(gè)線圈構(gòu)成的線圈組，由于線圈與線圈之間錯(cuò)開一個(gè)槽距角，稱為分布繞組。

取單個(gè)線圈的基波進(jìn)行分析（為正弦脈振磁勢(shì)），q個(gè)正弦脈振磁勢(shì)在空間依次錯(cuò)開一個(gè)槽距角；

線圈組的磁勢(shì)為：線圈組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)——基波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù)基波磁動(dòng)勢(shì)矢量相加線圈組的合成v次諧波磁動(dòng)勢(shì)（1）單層整距線圈組磁動(dòng)勢(shì)

一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù)為36，計(jì)算其基波和5次、7次諧波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù)。例題解每相每極槽數(shù)q和槽距角α值分布繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)中諧波含量要比集中繞組中小得多。采用分布繞組是改善磁動(dòng)勢(shì)波形的有效措施之一。單層整距線圈組磁動(dòng)勢(shì)（2）雙層短距繞組的磁勢(shì)

雙層整距繞組可以等效為兩個(gè)整距單層繞組

兩個(gè)等效單層繞組在空間分布上錯(cuò)開一定的角度，這個(gè)角度等于短距角；

雙層短距繞組的磁勢(shì)等于錯(cuò)開一個(gè)短距角的兩個(gè)單層繞組的磁勢(shì)在空間疊加。雙層短距繞組的磁勢(shì)為：如果只看每對(duì)極產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，與上面的兩極電機(jī)完全一樣，所以多極電機(jī)只研究每對(duì)極磁動(dòng)勢(shì)就行了。

一相繞組的總磁動(dòng)勢(shì)平均作用于各個(gè)磁極，單相繞組磁動(dòng)勢(shì)，不是一相繞組的總磁動(dòng)勢(shì)，而是作用于一個(gè)磁極的磁動(dòng)勢(shì)。-90090027003、單相繞組磁勢(shì)的統(tǒng)一表達(dá)式

為了統(tǒng)一表示相繞組的磁勢(shì)，引入每相電流I、每相串聯(lián)匝數(shù)N1等概念。

統(tǒng)一公式：

單相繞組產(chǎn)生的基波磁勢(shì)仍然是正弦脈振磁勢(shì)，磁勢(shì)幅值位置與繞組軸線重合，時(shí)間上按正弦規(guī)律脈振。

單相繞組產(chǎn)生的諧波磁勢(shì)也是正弦脈振磁勢(shì)，時(shí)間上按正弦規(guī)律脈振。

考慮單相繞組電流產(chǎn)生的諧波磁勢(shì)，其統(tǒng)一表達(dá)式為：3、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)結(jié)論：1）單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種空間位置上固定、幅值隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)。2）單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的位置與該相繞組的軸線相重合。3）單相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)中的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值v

次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為諧波次數(shù)越高，幅值越小v次諧波繞組系數(shù)kwv=kqvkyv?？偨Y(jié)：4繞組由集中的改為分布的，基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè)折扣kq1；5線圈由整距改為短距的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè)折扣ky1；6

基波繞組系數(shù)kw1=kq1ky1，由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值等于具有相同匝數(shù)的整距集中繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值乘以系數(shù)二三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)1三相繞組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)1三相繞組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)三相繞組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)及特點(diǎn)：1一個(gè)空間上正弦分布，幅值大小不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波。2合成基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值是單相基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的3/2倍。3

若電流是正序A-B-C的，則磁動(dòng)勢(shì)波旋轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)向B相，再轉(zhuǎn)向C相。

如果電流是負(fù)序A-C-B的，則磁動(dòng)勢(shì)波旋轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)向C相，再轉(zhuǎn)向B相。

因此，如果要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流的相序，把定子繞組三個(gè)出線端的任意兩個(gè)（例如B端和C端）對(duì)調(diào)即可。4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電角速度在數(shù)值上等于定子電流的角速度，其基波磁動(dòng)勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件：必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組；繞組的軸線在空間上必須錯(cuò)開（但不能互差0

或180）；繞組內(nèi)的電流在時(shí)間上必須有相位差（但不能互差0

或180）。6對(duì)稱m相繞組通過對(duì)稱m相電流時(shí)，所生成的磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)速為三相繞組的合成次諧波磁動(dòng)勢(shì)（1）三次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)是基波的三倍，三相繞組各自建立的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式三相合成的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)三相合成的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)為零。這個(gè)結(jié)論可推廣到＝6k－3的諧波次數(shù)。

（2）五次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)是基波的五倍，三相繞組各自建立的五次諧波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式五次諧波磁勢(shì)三相合成五次諧波磁動(dòng)勢(shì)五次諧波磁動(dòng)勢(shì)性質(zhì)：轉(zhuǎn)速為基波轉(zhuǎn)速的1/5.；轉(zhuǎn)向與基波轉(zhuǎn)向相反；幅值：結(jié)論可推廣到＝6k－1次的諧波。（3）七次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)是基波的七倍，三相繞組各自建立的七次諧波磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式七次諧波磁勢(shì)三相合成七次諧波磁動(dòng)勢(shì)七次諧波磁動(dòng)勢(shì)性質(zhì)：轉(zhuǎn)速為基波轉(zhuǎn)速的1/7.；轉(zhuǎn)向與基波轉(zhuǎn)向相同；幅值結(jié)論可推廣到＝6k＋1次的諧波。例題：P135，4-4交流繞組建立的磁動(dòng)勢(shì)總結(jié)

同步轉(zhuǎn)速的概念：電源頻率f=50Hz,旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速為某些固定值，如二極電機(jī)為3000r/min;這些固定的轉(zhuǎn)速叫同步轉(zhuǎn)速。同步轉(zhuǎn)速三、定子三相繞組建立的磁場(chǎng)

在氣隙中以同步速n1旋轉(zhuǎn)的基波磁動(dòng)勢(shì)及一系列以各種不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的諧波磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中形成各自的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?；ù艌?chǎng)為：

若氣隙均勻，基波磁場(chǎng)也是以同步速旋轉(zhuǎn)的圓形磁場(chǎng)；忽略鐵耗，基波磁密波的幅值位置與產(chǎn)生它的基波磁動(dòng)勢(shì)波的幅值位置重合；考慮鐵耗，基波磁密波的幅值位置落后于產(chǎn)生它的基波磁動(dòng)勢(shì)波的幅值位置一個(gè)鐵耗角。

主磁通和漏磁通基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的經(jīng)過氣隙，同時(shí)匝鏈定子和轉(zhuǎn)子繞組的磁通叫主磁通。轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通并在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流；感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而形成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。諧波磁動(dòng)勢(shì)建立的諧波磁場(chǎng)也匝鏈定轉(zhuǎn)子，但是對(duì)轉(zhuǎn)子的作用不會(huì)產(chǎn)生有效的轉(zhuǎn)矩，定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與基波頻率一致，影響定子回路的電壓平衡，作為漏磁場(chǎng)處理。主磁通槽漏磁通：由槽的一壁橫越至槽的另一壁的漏磁通。端部漏磁通：匝聯(lián)繞組端部的漏磁通。諧波漏磁通：諧波磁勢(shì)會(huì)產(chǎn)生諧波磁通。

漏磁通定子繞組的漏磁通電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，諧波磁通不會(huì)產(chǎn)生有用的轉(zhuǎn)矩。

漏電抗：漏磁通在定子繞組中會(huì)感應(yīng)漏磁電勢(shì)，該電勢(shì)用漏抗壓降表示:稱為漏電抗。

轉(zhuǎn)子繞組通過電流時(shí)，也會(huì)有漏磁通。對(duì)應(yīng)的漏抗電勢(shì)

漏電抗電抗公式：

影響漏電抗大小的因素漏電抗對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。電流頻率，繞阻匝數(shù)，漏磁路的磁阻是決定漏磁通大小的主要因素。比如，槽口寬，在槽口漏磁通?。欢瞬块L(zhǎng)，則端部漏磁通大。

轉(zhuǎn)差率

切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持一定的速度差，才可能切割磁力線。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速用n1表示，稱為同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速用n表示，轉(zhuǎn)差Δn=n1-n。

轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本變量，在分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有著重要的地位。轉(zhuǎn)差率：