電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)章

電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)章第1頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.1交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)6.1.1導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)為空間電角度，為機(jī)械電角度，p電機(jī)極對(duì)數(shù)有：=p基波磁密：b=B

δ

sin導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)：e=b

lv

=2pn/60，=te=b

lv=B

lvsint

=Emsint=2Esint基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值：Em=B

lv

第2頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.1.1導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)e=Emsint用頻率f表示：Em0etjEm=B

lv=fE=2.22f導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)頻率：第3頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.1.2整距線(xiàn)匝電動(dòng)勢(shì)兩根導(dǎo)體A與X，相距一個(gè)極距（=180o）的整距線(xiàn)匝的電動(dòng)勢(shì)+jET=2EA=4.44f6.1.3整距線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)Ey=4.44fNyNy為線(xiàn)圈匝數(shù)。第4頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.1.4短距線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)節(jié)距y1=y，y是一個(gè)大于0小于1的數(shù)。+jy1第5頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.1.5整距分布線(xiàn)圈組的電動(dòng)勢(shì)為了充分利用電機(jī)定子內(nèi)圓空間，定子上均勻地放上幾個(gè)線(xiàn)圈整距線(xiàn)圈。基波電動(dòng)勢(shì)：Ey=4.44fqNykd短距分布基波電動(dòng)勢(shì)：Ey=4.44fqNykdpKdp為基波繞組系數(shù)第6頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.2交流電機(jī)電樞繞組6.2.1三相單層繞組1.三相單層集中整距繞組最簡(jiǎn)單的三相對(duì)稱(chēng)繞組，每相只有一個(gè)整距線(xiàn)圈，三相共六個(gè)引出線(xiàn)，A、X，B、Y，C、Z?？山映蒠形或Δ形。這種繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形不理想外，電樞表面空間沒(méi)有充分利用。第7頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.2.1三相單層繞組2.三相單層分布繞組一臺(tái)電機(jī)Z=24，p=2，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)，試連接成三相單層分布繞組。1）計(jì)算槽距角2）畫(huà)基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖+j24130o第8頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.三相單層分布繞組3）按60o相帶法分相每相在每極下的槽數(shù)q標(biāo)上A，Z，B，X，C，Y。第9頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.三相單層分布繞組4）畫(huà)繞組的連接圖第10頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.三相單層分布繞組5）確定繞組并聯(lián)的路數(shù)如果要求一路串聯(lián)繞組，把X1與A2相連（如圖6.14實(shí)線(xiàn)）；如果要求一路并聯(lián)繞組，把A1和A2連接，X1和X2連接（如圖6.14虛線(xiàn)）。單層繞組最多可并聯(lián)支路數(shù)等于極對(duì)數(shù)p。串聯(lián)每相的基波電動(dòng)勢(shì)比并聯(lián)的大，而電流比并聯(lián)的小。6）計(jì)算相電動(dòng)勢(shì)：E=4.44fNkd第11頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.2.3繞組的諧波電動(dòng)勢(shì)電機(jī)氣隙除了基波外，還有三次、五次、七次奇次諧波。繞組采用了短距、分布連接法，基波電動(dòng)勢(shì)削弱得很少，諧波電動(dòng)勢(shì)被削弱的很多。由于諧波電動(dòng)勢(shì)較小，在后面分析異步電機(jī)和同步電機(jī)時(shí)不再做考慮。第12頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3交流電機(jī)電樞單相繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)交流電機(jī)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)，既是空間函數(shù)，又是時(shí)間函數(shù)。第13頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.1整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)磁力線(xiàn)穿過(guò)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(xiàn)圈在一個(gè)氣隙上施加的磁勢(shì)為：

設(shè)磁通勢(shì)正方向：定子→轉(zhuǎn)子，得磁通勢(shì)空間分布圖。第14頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.1整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)如果通過(guò)線(xiàn)圈的電流為余弦波，則矩形波的高度也將按正弦變化，稱(chēng)為脈振波。矩形分布脈振磁通勢(shì)表達(dá)式：第15頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.1整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)磁通勢(shì)展開(kāi)矩形波展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù)，奇數(shù)僅含奇次的余弦項(xiàng)第16頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.1整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)基波及各次諧波磁通勢(shì)的特點(diǎn)：1）基波及各次諧波磁通勢(shì)的最大幅值Fy3=Fy1/3，

Fy5=Fy1/5，……Fy=Fy1/第17頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.1整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)2）基波及各次諧波磁通勢(shì)的極對(duì)數(shù)基波與原矩形波極對(duì)數(shù)一樣多，3次諧波極對(duì)數(shù)是基波的3倍，5次諧波極對(duì)數(shù)是基波的5倍，次諧波極對(duì)數(shù)是基波的倍。3）基波及各次諧波磁通勢(shì)隨時(shí)間的關(guān)系不論基波還是諧波磁通勢(shì)，它們的幅值都是隨時(shí)間按電流的變化規(guī)律而變化的，在時(shí)間上是脈振波。第18頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基波及各次諧波磁通勢(shì)隨時(shí)間的關(guān)系第19頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.基波脈振磁通勢(shì)三角公式是個(gè)行波：當(dāng)t=30o時(shí)，=30o幅值最大；當(dāng)t=60o時(shí)，=60o幅值最大；…………。0F’y1第20頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.基波脈振磁通勢(shì)f’y1是個(gè)旋轉(zhuǎn)波，朝+方向以的角速度旋轉(zhuǎn)。同理f’’y1也是個(gè)旋轉(zhuǎn)波，朝-方向以的角速度旋轉(zhuǎn)。結(jié)論：1）一個(gè)脈振磁通勢(shì)波可以分為兩個(gè)波長(zhǎng)與脈振波完全一樣的，分別朝相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)波，幅值是原脈振波的一半；2）當(dāng)脈振波振幅最大時(shí)，這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波正好重疊在一起。第21頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二脈振磁通勢(shì)分成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波第22頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.2短距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)比較單相單層整距的基波脈振磁通勢(shì)單相雙層短距的基波脈振磁通勢(shì)雙層繞組串聯(lián)磁通勢(shì)增加一倍，同時(shí)乘以短距系數(shù)kp1<1。第23頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.3單層分布線(xiàn)圈的磁通勢(shì)分布線(xiàn)圈組磁通勢(shì)的最大幅值：

Fq1=qFy1kd1q為分布線(xiàn)圈個(gè)數(shù)，kd1<1為分布系數(shù)第24頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.4分布短距對(duì)磁通勢(shì)波形的影響為了改善電機(jī)性能，削弱各次諧波磁通勢(shì)，要用短距、分布繞組，只要設(shè)計(jì)合理就能大大削弱各次諧波磁通勢(shì)。一般情況下，取y=0.8左右，以把五、七次次諧波磁通勢(shì)大大削弱。至于三次諧波以及三的倍數(shù)的諧波的磁通勢(shì)，在三相繞組連接中互相抵消。第25頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.3.5單相繞組基波磁通勢(shì)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)N等概念?；ù磐▌?shì)：第26頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.4三相電樞繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)6.4.1基波磁通勢(shì)三相基波磁通勢(shì)第27頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.4.1基波磁通勢(shì)把一個(gè)脈振波分解成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波：三相合成第28頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二=0o+A+B=120o+C=240oF”A+F”B+F”C=0合矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第29頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.4.1基波磁通勢(shì)三相合成基波旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的特點(diǎn)1）幅值F1不變，圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)2）轉(zhuǎn)向決定于電流的相序，從領(lǐng)先相向滯后相旋轉(zhuǎn)3）相對(duì)于定子繞組的同步轉(zhuǎn)速：4）當(dāng)某相電流值達(dá)到最大值時(shí)，合成磁勢(shì)正好位于該相的軸線(xiàn)處。第30頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.4.2三相的三次諧波磁通勢(shì)三相的三次諧波磁通勢(shì)的表達(dá)式：

各三次諧波的空間位置相同，三相電流互差120o，相互抵消。第31頁(yè)，共33頁(yè)，2023年，2月20日，星期二6.5兩相電樞繞