1、第二篇 交流電機的共同理論問題,主要內容： 第6章 交流電機的電樞繞組及其電動勢 第7章 交流繞組的磁動勢,退出,下一頁,交流電機的共同問題包括：,(1) 三相交流繞組的結構 (2) 三相交流繞組產生的感應電勢分析 (3)三相交流繞組產生的磁勢分析,返回,上一頁,下一頁,第6章 交流電機的電樞繞組及其電動勢,6.1 交流繞組的基本要求和分類 6.2 槽電動勢星形圖 6.3 三相單層繞組 6.4 三相雙層繞組 6.5 正弦分布磁場下繞組的電動勢 6.6 非正弦分布磁場下電動勢中的 高次諧波及其削弱方法,下一頁,上一頁,返回,退出,交流繞組的基本要求和分類 有關交流繞組的幾個概念 交流繞組排列及連

2、線的原則 單層繞組和雙層繞組 交流電機的電樞繞組的電動勢,內容提要,下一頁,上一頁,返回,6.1 交流繞組的基本要求和分類,6.1.1 交流繞組的基本要求 6.1.2 繞組的分類,下一頁,上一頁,返回,退出,6.1.1 交流繞組的基本要求 交流繞組盡管形式多樣，但其基本功能相同，即感應電動勢、導通電流和產生電磁轉矩，所以其構成原則也基本相同。 一般來說，對交流繞組的基本要求有: （1）在一定的導體數(shù)下，有合理的最大繞組合成電動勢和磁動勢。 （2）各相的相電動勢和相磁動勢波形力求接近正弦波，即要求盡量減少它們的高次諧波分量。,下一頁,上一頁,返回,（3）對三相繞組，各相的電動勢和磁動勢要求對稱（

3、大小相等且相位上互差120），并且三相阻抗也要求相等。 （4）繞組用銅量少，絕緣性能和機械強度可靠，散熱條件好。 （5）繞組的制造、安裝和檢修要方便。,下一頁,上一頁,返回,6.1.2 繞組的分類: 由于交流電機應用范圍非常廣，不同類型的交流電機對繞組的要求也各不相同，因此交流繞組的種類也非常多。其主要分類方法有： （1）按槽內層數(shù)分，可分為單層和雙層繞組。其中，單層繞組又可分為鏈式、交叉式和同心式繞組；雙層繞組又可分為疊繞組和波繞組。,下一頁,上一頁,返回,（2）按相數(shù)分，可分為單相、兩相、三相及多相繞組。 （3）按每極每相槽數(shù)，可分為整數(shù)槽和分數(shù)槽繞組。 盡管交流繞組種類很多，但由于三相雙

4、層繞組能較好地滿足對交流繞組的基本要求 ，所以現(xiàn)代動力用交流電機一般多采用三相雙層繞組。,下一頁,上一頁,返回,6.2 槽電動勢星形圖,6.2.1 極對數(shù)、電角度、極距和每極每相槽數(shù) 6.2.2 槽電動勢星形圖,下一頁,上一頁,返回,退出,6.2.1 極對數(shù)、電角度、極距 和每極每相槽數(shù),認識交流繞組（與繞組有關的幾個概念） 線圈（繞組元件）：是構成繞組的基本單元。繞組就是線圈按一定規(guī)律的排列和聯(lián)結。線圈可以區(qū)分為多匝線圈和單匝線圈（圖6-1，6-2）。 與線圈相關的概念包括：有效邊；端部；線圈節(jié)距等（看圖6-3）相關概念的介紹:,下一頁,上一頁,返回,圖6-1 多匝線圈 圖6-2 單匝線圈,

5、下一頁,上一頁,返回,圖6-3 線圈的有效邊；端部；線圈節(jié)距等,下一頁,上一頁,返回,極距：沿定子鐵心內圓每個磁極所占的范圍 用長度表示：,下一頁,上一頁,返回,用槽數(shù)表示： （36槽4極電機的極距為多少槽？）,電角度： 轉子鐵心的橫截面是一個圓，其幾何角度為360度。 從電磁角度看，一對N,S極構成一個磁場周期，即1對磁極為360電角度； 電機的極對數(shù)為p時，氣隙圓周的角度數(shù)為p*360電角度。（看圖6-4）,下一頁,上一頁,返回,圖6-4 電角度、機械角度,下一頁,上一頁,返回,節(jié)距 一個線圈兩個有效邊之間所跨過的槽數(shù)稱為線圈的節(jié)距。用y表示。（看下圖） y時，線圈稱為長距線圈。,下一頁,

6、上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,單層繞組和雙層繞組 單層繞組：一個槽中只放一個元件邊 雙層繞組：一個槽中放兩個元件邊,下一頁,上一頁,返回,槽距角，相數(shù)，每極每相槽數(shù) 一個槽所占的電角度數(shù)稱為槽距角，用表示：,相數(shù)用 表示,每個極域內每相所占的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)，用 表示。,下一頁,上一頁,返回,6.2.2 槽電動勢星形圖： 槽電動勢星形圖：當把電樞上各槽內導體按正弦規(guī)律變化的電動勢分別用相量表示時，這些相量構成一個輻射星形圖，槽電動勢星形圖是分析交流繞組的有效方法，下面我們用具體例子來說明。,下一頁,上一頁,返回,例：下圖是一臺三相同步發(fā)電機的定子槽內導體沿電樞內圓周的分布情況，已知2

7、p=4,電樞槽數(shù)Z=24,轉子磁極逆時針方向旋轉，試繪出槽電動勢星形圖。,下一頁,上一頁,返回,解：先計算槽距角： 設轉子磁極磁場的磁通密度沿電機氣隙按正弦規(guī)律分布，則當電機轉子逆時針旋轉時，定子圓周上的導體切割磁力線，感應出電動勢。由于各槽導體在空間電角度上彼此相差一個槽距角，因此各槽導體感應電動勢彼此之間存在著相位差，其大小等于槽距角。,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,從槽電動勢星形圖上我們可以看出： 槽電動勢星形圖的一個圓周的距離使用電角度3600，即一對磁極的距離。所以，112號相量和1324重合。 一般來說,當用相量表示各槽的導體的感應電動勢時,由于

8、一對磁極下有Z/P個槽,因此一對磁極下的Z/P個槽電動勢相量均勻分布在3600的范圍內,構成一個電動勢星形圖.,下一頁,上一頁,返回,6.3 三相單層繞組：,三相交流繞組由于每槽中只包含一個線圈邊，所以其線圈數(shù)為槽數(shù)的一半。三相單層繞組比較適合于10KW以下的小型交流異步電機中，很少在大、中型電機中采用。 按照線圈的形狀和端部連接方法的不同，三相單層繞組主要可分為鏈式、同心式和交叉式等型式。,下一頁,上一頁,返回,退出,構造方法和步驟： 分極分相: 將總槽數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標記假設的感應電勢方向。；將每個極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相錯開120電角度。,下一頁,上一頁,返回,連線

9、圈和線圈組：（看圖） 將一對極域內屬于同一相的某兩個線圈邊連成一個線圈（共有q個線圈，為什么？） 將一對極域內屬于同一相的q個線圈連成一個線圈組（共有多少個線圈組？3q） 以上連接應符合電勢相加原則。,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,連相繞組：將屬于同一相的p個線圈組連成一相繞組，并標記首尾端。串聯(lián)與并聯(lián)。,下一頁,上一頁,返回,按照同樣的方法構造其他兩相。將三個構造好的單相繞組連成完整的三相繞組:,下一頁,上一頁,返回,接法或者Y接法,下一頁,上一頁,返回,以上是等元件式整距疊繞組，同心式繞組、鏈式 繞組、交叉鏈式繞組如下：,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上

10、一頁,返回,6.4 三相雙層繞組 構造方法和步驟：（Z1=24,2p=4,整距,m=3) 將總槽數(shù)均勻分開（N,S極相鄰分布）并標記假設的感應電勢方向； 分極分相:將每個極域的槽數(shù)按三相均勻分開。三相在空間錯開120電角度。,下一頁,上一頁,返回,退出,連線圈和線圈組： 根據(jù)給定的線圈節(jié)距連線圈（上層邊與下層邊合一個線圈），以上層邊所在槽號標記線圈編號。 將同一極域內屬于同一相的某兩個線圈邊連成一個線圈。,下一頁,上一頁,返回,連相繞組：將屬于同一相的2p個線圈組連成一相繞組，并標記首尾端。,按照同樣的方法構造其他兩相。將三個構造好的單相繞組連成完整的三相繞組 。,下一頁,上一頁,返回,雙層疊

11、繞組亦有接法或者Y接法. 雙層疊繞組的主要優(yōu)點在于： 1）可以靈活地選擇線圈節(jié)距來改善電動勢和磁 動勢波形； 2）各線圈節(jié)距、形狀相同，便于制造； 3）可以得到較多的并聯(lián)支路數(shù)； 4）可采用短距線圈以節(jié)約端部用銅。,下一頁,上一頁,返回,主要缺點在于： 1）嵌線較困難，特別是一臺電機的最后幾個線圈； 2）線圈組間連線較多，極數(shù)多時耗銅量較大。 一般10KW以上的中、小型同步電機和異步電機及大型同步電機的定子繞組采用雙層疊繞組。,下一頁,上一頁,返回,6.5 正弦分布磁場下繞組的電動勢,6.5.1 導體中的感應電勢 6.5.2 線圈的電動勢和短距系數(shù) 6.5.3 線圈組電動勢和分布系數(shù) 6.5.

12、4 相電動勢和線電動勢 6.5.5 感應電動勢和繞組所鏈磁 通的相位關系,下一頁,上一頁,返回,退出,正弦分布磁場下繞組的電動勢,在交流電機中，一般要求電機繞組中的感應電動勢隨時間作正弦變化，這就要求電機氣隙中磁場沿空間為正弦分布。要得到完全嚴格的正弦波磁場很難實現(xiàn)，但是可以采取各種方法使磁場盡可能接近正弦波。在國家標準中，常用波形正弦性畸變率來控制電動勢波形的近似程度。 本節(jié)首先研究在正弦分布磁場下定子繞組中感應出的電動勢。,下一頁,上一頁,返回,交流同步電機的模型結構 同步電機的模型結構如圖所示：轉子上有成對磁極，定子上有三相對稱交流繞組。原動機帶動轉子旋轉，形成旋轉磁場，該磁場在氣隙空間

13、可以取基波（正弦）進行研究。,下一頁,上一頁,返回,基波磁場示意圖,下一頁,上一頁,返回,6.5.1 導體中的感應電勢 感應電勢隨時間變化的波形和磁感應強度在空間的分布波形相一致。,下一頁,上一頁,返回,感應電勢的頻率 磁場轉過一對磁極，導體中的感應電勢變化一個周期； 磁場旋轉一周，轉過 （電機的極對數(shù)）對磁極； 轉速為 （r/min)的電機，每秒鐘轉過( )對極； 導體中感應電勢的頻率 =( )Hz. 問題：四極電機，要使得導體中的感應電勢為50Hz,轉速應為多少？,下一頁,上一頁,返回,感應電勢的大小,下一頁,上一頁,返回,感應電勢的最大值：,導體與磁場的相對速度：,磁感應強度峰值和平均值

14、之間的關系：,感應電勢最大值：,感應電勢的有效值：,下一頁,上一頁,返回,每極磁通為：,小結：繞組中均勻分布著許多導體，這些導體中的感應電勢有效值，頻率，波形均相同；但是他們的相位不相同。 6.5.2 線圈的電動勢和短距系數(shù)： 線圈一般由 匝構成，當 時，為單匝線圈。單匝時： y1= 稱為整距線圈。如圖所示：由于整距線匝兩有效邊感應電動勢的瞬時值大小相等而方向相反，故整距線匝的感應電動勢為：,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,其有效值為： 而對于 的短距線圈，其有效邊的感應電動勢相量相位差 所以短距線匝的電動勢為：,y1,下一頁,上一頁,返回,其有效值為： 其中,ky1稱為線圈的短距

15、系數(shù)，其大小為:,下一頁,上一頁,返回,很明顯，不管第一節(jié)距大于極距還是小于極距，短距系數(shù)總是小于1。由于線圈內的各匝電動勢相同、大小相等，所以當線圈有Nc匝時，其整個線圈的電動勢為：,下一頁,上一頁,返回,6.5.3 線圈組電動勢和分布系數(shù)：,線圈在下線時，是以線圈組為單位的，每個極（雙層繞組時）或每對極（單層繞組時）下有個線圈串聯(lián)，組成一個線圈組，所以線圈組的電動勢等于 個串聯(lián)線圈電動勢的相量和。,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,每對極下屬于同一相的 個線圈，構成一個線圈組。圖中 每個線圈的感應電勢由兩個線圈邊的感應電勢矢量相加而成。 整個線圈組的感應電勢由所有屬于該組的導體電

16、勢矢量相加。 在該例中，該組的感應電勢為三個線圈的感應電勢矢量相加。 矢量式對應于圖1100-8,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,由圖可知，線圈組電動勢的有效值為： 式中：,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,-繞組的分布系數(shù),當 時， ，稱為集中繞組。,線圈組電動勢的有效值為：,式中 稱為繞組系數(shù)，它計及由于短距和分布引起線圈組電動勢減小的程度。,下一頁,上一頁,返回,6.5.4 相電動勢和線電動勢： 我們知道在多極電機中每相繞組均由處于不同極下一系列線圈組構成，這些線圈組既可串聯(lián)，也可并聯(lián)。此時繞組的相電動勢等于此相每一并聯(lián)支路所串聯(lián)的線圈組電動勢之和。,下一頁,上一頁

17、,返回,如果設每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)（即每一并聯(lián)支路的總匝數(shù)）為N，每相并聯(lián)支路數(shù)為a時，相電動勢為：,下一頁,上一頁,返回,三相繞組由在空間錯開120電角度對稱分布的三個單相繞組構成，三相相電勢在時間上相差120度。 三相線電勢與相電勢的關系： 三角形接法，線電勢=相電勢； 星形接法，,下一頁,上一頁,返回,6.5.5 感應電動勢和繞組所鏈磁通的相位關系 當繞組所鏈磁通最大時，繞組線圈感應電動勢為0，故感應電動勢滯后繞組所鏈磁通900。,下一頁,上一頁,返回,6.6.1 磁極磁場非正弦分布所引起的諧波電動勢 6.6.2 磁極磁場非正弦分布引起的諧波電動勢的削弱方法,6.6 非正弦分布磁場下電動勢

18、中的高次諧波及其削弱方法,下一頁,上一頁,返回,退出,一般在同步電機中，磁極磁場不可能為正弦波。比如在凸極同步電機中，磁極磁場沿電機電樞表面一般呈平頂波形，見圖所示。應用傅立葉級數(shù)將其分解可得到基波和一系列奇次諧波，圖中分別畫出了其第3和第5次諧波。,6.6.1 磁極磁場非正弦分布所引起的諧波電動勢,下一頁,上一頁,返回,下一頁,上一頁,返回,對于第v次諧波磁場，其極對數(shù)為基波的v倍，而極距則為基波的1/v。諧波磁場隨轉子旋轉而形成旋轉磁場，其轉速與基波相同，均為轉子的轉速n。因此諧波磁場在定子繞組中感應電動勢的頻率為,下一頁,上一頁,返回,對比式（6-15）可以得出v次諧波電動勢的有效值為,

19、下一頁,上一頁,返回,于是v次諧波的的短距系數(shù)和分布系數(shù)分別,下一頁,上一頁,返回,在計算出各次諧波電動勢的有效值之后，相電動勢的有效值應為：,下一頁,上一頁,返回,6.6.2 磁場非正弦分布引起的諧波電動勢的削弱方法 由于電機磁極磁場非正弦分布所引起的發(fā)電機定子繞組電動勢的高次諧波，產生了許多不良的影響，例如： （1）使發(fā)電機電動勢波形變壞； （2）使電機本身的附加損耗增加，效率降低，溫升增高；,下一頁,上一頁,返回,（3）使輸電線上的線損增加，并對鄰近的通信線路或電子裝置產生干擾； （4）可能引起輸電線路的電感和電容發(fā)生諧振，產生過電壓； （5）使感應電機產生附加損耗和附加轉矩，影響其運行

20、性能。,下一頁,上一頁,返回,削弱電動勢中的高次諧波的方法有： （1）使氣隙磁場沿電樞表面的分布盡量接近正弦波形。 （2）用三相對稱繞組的聯(lián)結來消除線電動勢中的3次及其倍數(shù)次奇次諧波電動勢。 （3）用短距繞組來削弱高次諧波電動勢。,下一頁,上一頁,返回,（4）采用分布繞組削弱高次諧波電動勢。 （5）采用斜槽或分數(shù)槽繞組削弱齒諧波電動勢。 削弱齒諧波電動勢的方法主要有： 用斜槽削弱齒諧波電動勢。 采用分數(shù)槽繞組,下一頁,上一頁,返回,退出,作業(yè)：6-4，6-5，6-10,第7章 交流繞組的磁動勢,主要內容： 7.1 單相繞組的脈振磁動勢 7.2 三相電樞繞組產生的基波合成磁動勢 7.3 三相電樞

21、繞組合成磁動勢的高次諧波 7.4 二相電樞繞組產生的磁動勢,上一頁,下一頁,返回,退出,內容提要,旋轉磁場是交流電機工作的基礎。在交流電機理論中有兩種旋轉磁場： (1)機械旋轉磁場：通過原動機拖動磁極旋轉可以產生機械旋轉磁場（動畫1，動畫2） (2)電氣旋轉磁場：三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時會在電機的氣隙空間產生電氣旋轉磁場 （動畫3，動畫4）,上一頁,下一頁,返回,兩種旋轉磁場盡管產生的機理不相同，但在交流繞組中形成的電磁感應效果是一樣的。 本章研究交流繞組的磁動勢問題 單相繞組通過交流電流時產生的磁動勢分析 三相繞組通過三相對稱交流電流時產生的基波磁動勢分析 兩相繞組產生的基

22、波磁動勢分析 三相繞組的諧波磁動勢分析,上一頁,下一頁,返回,為了簡化分析過程，我們作出下列假設： （1）繞組中的電流隨時間按正弦規(guī)律變化（實際上就是只考慮繞組中的基波電流）； （2）槽內電流集中在槽中心處； （3）轉子呈圓柱形，氣隙均勻； （4）鐵心不飽和，鐵心中磁壓降可忽略不計（即認為磁動勢全部降落在氣隙上）。,上一頁,下一頁,返回,7.1 單相繞組的脈振磁動勢,7.1.1 單個線圈（元件）的磁動勢 7.1.2 相繞組的磁動勢 7.1.3 脈振磁動勢的分解,上一頁,下一頁,返回,退出,7.1.1 單個線圈（元件）的磁動勢： 線圈是構成繞組的最基本單位，所以磁動勢的分析首先從線圈開始。由于整

23、距線圈的磁動勢比短距線圈磁動勢簡單，因此我們先來分析整距線圈的磁動勢。如圖所示：,上一頁,下一頁,返回,一、整距集中繞組的磁勢 一個整距線圈在異步電機中產生的磁勢示意圖：,磁力線穿過轉子鐵心、定子鐵心和兩個氣隙,上一頁,下一頁,返回,相對于氣隙而言，由于鐵心磁導率極大，其上消耗的磁壓勢可以忽略不計 ,線圈在一個氣隙上施加的磁勢為：,如果通過線圈的電流為正弦波：,上一頁,下一頁,返回,則矩形波的高度也將按正弦變化。 整距集中繞組產生的磁勢是一個位置固定，幅值隨時間按正弦變化的矩形脈振磁勢（動畫5） 則氣隙中的磁動勢為：,上一頁,下一頁,返回,二、矩形波脈振磁勢的分解,上一頁,下一頁,返回,按照傅

24、立葉級數(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：,基波是一個正弦脈振磁勢（動畫6）。其表達式為：,上一頁,下一頁,返回,將基波和各奇次諧波的幅值算出來后，就可得出磁動勢幅值的表達式為：,所以整距線圈磁動勢瞬時值的表達式為：,上一頁,下一頁,返回,由上述分析可得出以下結論： 整距線圈產生的磁動勢是一個在空間上按矩形分布，幅值隨時間以電流頻率按正弦規(guī)律變化的脈振波；,矩形磁動勢波形可以分解成在空間按正弦分布的基波和一系列奇次諧波，各次諧波均為同頻率的脈振波，諧波的極對數(shù) ，極距為 ； 電機v次諧波的幅值 ； 各次諧波都有一個波幅在線圈軸線上，其正負由 決定。,

25、上一頁,下一頁,返回,7.1.2 相繞組的磁勢： 由 個線圈構成的線圈組，由于線圈與線圈之間錯開一個槽距角，稱為分布繞組（看圖） 個正弦脈振磁勢在空間依次錯開一個槽距角。線圈組的磁勢等于 個線圈磁勢在空間的疊加，其疊加方法類似于感應電勢的疊加。,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,結論：線圈組的磁勢為： 繞組的分布系數(shù)：,上一頁,下一頁,返回,二. 雙層短距繞組的磁勢：雙層短距繞組的磁勢等于錯開一個短距角的兩個單層繞組的磁勢在空間疊加。,上一頁,下一頁,返回,因而一相繞組基波磁動勢的最大幅值為：,上一頁,下一頁,返回,繞組的短距系數(shù)：,上一頁,下一頁,返回,單相繞

26、組磁勢的統(tǒng)一表達式：引入每相電流I及每相串聯(lián)匝數(shù)N等概念。,，,統(tǒng)一公式：,。,，,上一頁,下一頁,同理雙層繞組一相磁動勢的高次諧波幅值：,綜上所述，磁動勢的短距系數(shù)和磁動勢的分布系數(shù)一樣，對基波的影響較小，但可以使高次諧波磁動勢有很大的削弱。因此采用短距繞組也可以改善磁動勢的波形。,上一頁,下一頁,返回,7.1.3 脈振磁動勢的分解 一相繞組產生的脈振磁動勢的基波表達式為 先看第一項 ，這是一個行波的表達式。當我們給定一個時刻，磁動勢沿氣隙圓周方向按正弦波分布，其幅值為原脈振磁動勢最大幅值的一半。但隨著時間的推移，該磁動勢的位置沿 方向移動，而幅值不變（動畫7）。,上一頁,下一頁,返回,同理

27、， 磁動勢的位置沿 方向移動，而幅值不變。,上一頁,下一頁,返回,沿空間按正弦波分布的磁動勢也可以用空間矢量表示，如圖所示。,上一頁,下一頁,返回,由上述分析可得出以下結論： （1）單相繞組的磁動勢是空間位置固定(在相繞組的軸線上)、幅值隨時間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化的脈振磁動勢。 （2）單相繞組的脈振磁動勢可分解為空間基波和一系列奇次諧波?；ê透鞔沃C波為沿氣隙圓周方向按正弦波分布的脈振磁動勢。采用短距和分布繞組可以改善磁動勢的波形。,上一頁,下一頁,返回,（3）一個按正弦波分布的脈振磁動勢，可分解為兩個轉速相等、轉向相反的旋轉磁動勢，其幅值為原脈振磁動勢最大幅值的一半。當脈振磁動勢達到正

28、的最大值時, 兩個旋轉磁動勢分量位于該相繞組的軸線上（動畫8）。,上一頁,下一頁,返回,7.2 三相電樞繞組產生的基波合成磁動勢,7.2.1 數(shù)學分析法 7.2.2 空間矢量法,上一頁,下一頁,返回,退出,由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用三相制，這樣無論是同步電機還是異步電機大多采用三相繞組，因此分析三相繞組的合成磁動勢是研究交流電機的基礎。由于基波磁動勢對電機的性能有決定性的影響，因此本節(jié)將首先分析基波磁動勢。,上一頁,下一頁,返回,三相繞組合成磁動勢的分析方法主要有三種，即數(shù)學分析法、波形疊加法和空間矢量法。本節(jié)將采用數(shù)學分析法和空間矢量法來對三相繞組合成磁動勢的基波進行分析。三相對稱繞組流過三相對稱

29、電流時如下圖所示。,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,7.2.1 數(shù)學分析法: 三相電機的繞組一般采用對稱三相繞組，即三相繞組在空間上互差120電角度，繞組中三相電流在時間上也互差120電角度（如下圖）。則三相電流所產生的磁動勢為:,上一頁,下一頁,返回,利用三角公式將每相脈振磁動勢分解為兩個旋轉磁動勢，得:,上一頁,下一頁,返回,三式相加，后三項代表的三個旋轉磁動勢空間互差120，其和為零，于是三相合成磁動勢的基波為,上一頁,下一頁,返回,可見,三相繞組產生的基波合成磁動勢為旋轉磁動勢（動畫9）。F1為三相合成磁動勢基波的幅值，即: 合成磁動勢的轉速為,上一頁,下一頁,返回,7.2

30、.2 空間矢量法 用空間矢量法來分析三相繞組合成磁動勢，即用空間矢量把一個脈振磁動勢分解為兩個旋轉磁動勢，然后進行矢量相加，這個方法比前面的數(shù)學分析法更直觀。 畫空間矢量圖時，只能畫出某一時刻旋轉磁動勢的大小和位置。無論畫哪個時刻的都可以，各矢量間的相對關系是不會變的。,上一頁,下一頁,返回,例如畫t=0的時刻:當t=90時 A相電流達到正的最大值, A相的兩個旋轉磁動勢分量位于A相的相軸上 ?，F(xiàn)在t=0，它們各自應從A相的軸線上后退90。 由于I b 在時間上經過210后才能達到最大值，因此B相的兩個旋轉磁動勢各自應從相的軸線上后退210。同理， I c在時間上經過330后才能達到最大值，因

31、此C相的兩個旋轉磁動勢分量各自應從C相的軸線上后退330（或前進30 ）。,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,當t=0時，動畫10,如右圖所示:,再如畫t=90的時刻，即 A相電流達到正的最大值，A相的兩個旋轉磁動勢分量位于A相的相軸上 。 由于I b在時間上經過120后才能達到最大值，因此B相的兩個旋轉磁動勢分量需經過120 后才能到達B軸，它們各自應從相的軸線上后退120。,上一頁,下一頁,返回,同理，I c在時間上經過240后才能達到最大值，因此C相的兩個旋轉磁動勢分量需經過240 后才能到達C軸，它們各自應從C相的軸線上后退240。,下一頁,上一頁,返回,上一頁,下一頁,返回

32、,當t=90時，動畫11,如右圖所示:,例1.三相對稱繞組流過同一電流，求基波合成磁動勢。,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,例2.三相對稱繞組（Y接）一相斷線，求基波合成磁動勢。,上一頁,下一頁,返回,上一頁,下一頁,返回,a) 為外接線一相斷開;b)為電機繞組一相斷開,思考題：三相對稱繞組（接）一相斷線，求基波合成磁動勢。,上一頁,下一頁,返回,通過以上分析，可以得出以下結論： (1)對稱的三相繞組內通有對稱的三相電流時，三相繞組基波合成磁動勢是一個在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉磁動勢，其幅值為每相基波脈振磁動勢最大幅值的3/2倍，即 (2)合成磁動勢的轉速， 即同步轉速,

33、上一頁,下一頁,返回,(3)合成磁動勢的轉向取決于三相電流的相序及三相繞組在空間的排列。即合成磁動勢是從電流超前相的繞組軸線轉向電流滯后相的繞組軸線。 改變電流相序即可改變旋轉磁動勢的轉向。 (4) 旋轉磁動勢的瞬時位置視相繞組電流大小而定，當某相電流達到正的最大值時，合成磁動勢的正幅值就與該相繞組軸線重合。,上一頁,下一頁,返回,7.3 三相電樞繞組合成磁動勢的高次諧波,7.3.1 三相繞組的3次諧波磁動勢 7.3.2 三相繞組5次諧波磁動勢,上一頁,下一頁,返回,退出,從前面的分析中我們知道，每相的脈振磁動勢中，除了基波外，還有3、5、7等奇次諧波。這些諧波磁動勢都隨著繞組中的電流頻率而脈

34、振，除了極對數(shù)為基波的v倍外，其它性質同基波并無差別，所以上節(jié)中分析三相基波磁動勢的方法，完全適用于分析三相高次諧波磁動勢。下面我們將簡單的介紹三相繞組中合成磁動勢的高次諧波。,上一頁,下一頁,返回,7.3.1 三相繞組的3次諧波磁動勢: 當v=3時: 將上式三式相加，可得三相繞組3次諧波合成磁動勢為: 可見，不存在3次及3倍次諧波合成磁動勢。,上一頁,下一頁,返回,7.3.2 三相繞組5次諧波磁動勢:,上一頁,下一頁,返回,三相繞組5次諧波合成磁動勢為: 三相繞組的五次諧波合成磁動勢也是一個正弦分布，波幅恒定的旋轉磁動勢，但由于磁動勢的極對數(shù)為基波的5倍，故其轉速為基波的1/5，轉向與基波相

35、反。 同理，三相繞組的七次諧波合成磁動勢也是一個正弦分布，波幅恒定的旋轉磁動勢。其轉速為基波的1/7，轉向與基波相同。,上一頁,下一頁,返回,繞組諧波磁動勢在氣隙中的旋轉磁場，也在繞組中感應出電動勢，感應電動勢的頻率為: 即繞組諧波磁場在繞組中的感應電動勢的頻率與產生繞組諧波磁動勢的基波電流頻率相同，但它不參與機電能量轉換，我們把繞組諧波磁場歸并到繞組漏磁場中，成為電樞繞組漏抗的一部分。,上一頁,下一頁,返回,7.4 兩相電樞繞組產生的磁動勢,7.4.1 二相繞組產生的圓形旋轉磁動勢 7.4.2 橢圓旋轉磁動勢,上一頁,下一頁,返回,退出,741 兩相繞組產生的圓形旋轉磁動勢: 1數(shù)學分析法: 對稱兩相繞組在空間上互差90電角度，繞組中對稱兩相電流在時間上互差90電角度。分析方法和三相時相同。這樣,我們就可以得到磁動勢的表達式:,上一頁,下一頁,返回,則合成基波磁動勢為: 可見，空間相距90電角度的兩相對稱繞組，通入時間相差90