《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》第六章-交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)與磁動(dòng)勢(shì)

第六章交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)與磁動(dòng)勢(shì)第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)第六章交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)與磁動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)主要分為同步電機(jī)和異步電機(jī)兩類。這兩類電機(jī)雖然在運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)上有很大差別，但它們的定子繞組的結(jié)構(gòu)型式是相同的，定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)、分析方法也相同。對(duì)交流電機(jī)電樞繞組的要求首先是能感應(yīng)出一定大小、波形為正弦的電動(dòng)勢(shì)，且各相電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。為此，電樞繞組在定子內(nèi)需要按照一定的規(guī)律分布與連接，既能滿足產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的要求，也能滿足產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)的要求。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)一、導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)圖6.1簡(jiǎn)單的同步發(fā)電機(jī)模型

當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，定子上的導(dǎo)體A與磁極有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體A中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)在電機(jī)中，把一對(duì)主磁極表面所占的空間距離，用空間電角度表示，規(guī)定為或

弧度。有

對(duì)磁極，所占的空間電角度為空間電角度與機(jī)械角度之間的關(guān)系為：分析電機(jī)原理時(shí)，一般都使用空間電角度。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)假設(shè)電機(jī)的氣隙磁密波沿氣隙圓周方向分布為正弦波形：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體切割磁場(chǎng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：處的氣隙磁密導(dǎo)體長(zhǎng)度導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)線速度第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體A中感應(yīng)的基波電動(dòng)勢(shì)瞬對(duì)值為：設(shè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為，電角速度為：則導(dǎo)體A的感應(yīng)電勢(shì)為：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體中感應(yīng)的基波電動(dòng)勢(shì)的波形，與氣隙磁密的波形一致，為正弦波。在空間上轉(zhuǎn)過的電角度等于所經(jīng)歷的時(shí)間電角度。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體

A基波電動(dòng)勢(shì)的頻率為：轉(zhuǎn)子電角速度為：導(dǎo)體中感應(yīng)基波電動(dòng)勢(shì)的最大值為:第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體基波電動(dòng)勢(shì)的有效值為：正弦電動(dòng)勢(shì)，可用相量表示。

以角速度逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)

第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)二、整距線圈電動(dòng)勢(shì)圖6.3整距線圈的基波電動(dòng)勢(shì)

整距線圈兩導(dǎo)體基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是大小相等，方向相反。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)兩根導(dǎo)體恰好轉(zhuǎn)到主極中間時(shí)導(dǎo)體的基波電動(dòng)勢(shì)相量：

圖6.4基波電動(dòng)勢(shì)相量線圈的基波電動(dòng)勢(shì)為：用相量表示為：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)整距線圈的基波電動(dòng)勢(shì)為：匝數(shù)為的整距線圈基波電動(dòng)勢(shì)為：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)三、短距線圈電動(dòng)勢(shì)線圈的節(jié)距，其中，。圖6.4短距線圈的基波電動(dòng)勢(shì)

第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)短距線圈的基波電動(dòng)勢(shì)相量為：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)短距線圈，兩個(gè)線圈邊基波電動(dòng)勢(shì)的相位差要比或弧度小，所以其基波電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于整距線圈的電動(dòng)勢(shì)再乘以一個(gè)小于1的基波短距系數(shù)。短距線圈基波電動(dòng)勢(shì)為：式中稱為基波短距系數(shù)。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)四、分布線圈的電動(dòng)勢(shì)通常，為了充分利用電機(jī)定子空間，定子上放置若干個(gè)線圈，并均勻地分布在定子的槽中。圖6.5分布式線圈

第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)三個(gè)線圈在空間上位置不同，則它們的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間相位上是不同的。線圈組的基波電動(dòng)勢(shì)相量為：圖6.6分布式線圈基波電動(dòng)勢(shì)第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)不失一般性，假設(shè)有

個(gè)整距線圈在定子上均勻地依次分布。圖6.6分布式線圈基波電動(dòng)勢(shì)及合成

一個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)為：

線圈組的電動(dòng)勢(shì)為：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)所以基波分布系數(shù)：第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)由若干分布線圈構(gòu)成的線圈組產(chǎn)生的總基波電動(dòng)勢(shì)小于將各個(gè)線圈都集中在一起產(chǎn)生的總電勢(shì)。分布式線圈組的基波電動(dòng)勢(shì)為如果各個(gè)線圈又都是短距的，那么：稱為基波繞組系數(shù)，。第一節(jié)交流電機(jī)電樞繞組電動(dòng)勢(shì)總結(jié)：導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)整距線圈電動(dòng)勢(shì)短距線圈電動(dòng)勢(shì)分布線圈電動(dòng)勢(shì)短距分布線圈電動(dòng)勢(shì)第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組

在交流電機(jī)的電樞繞組里，既有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問題，又有電流流過繞組產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)的問題。所以對(duì)交流電機(jī)電樞繞組有如下基本要求：繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)接近正弦波。三相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。在導(dǎo)體數(shù)一定時(shí)能獲得較大的基波電動(dòng)勢(shì)。繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)接近正弦波。三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。在導(dǎo)體數(shù)一定時(shí)能獲得較大的磁動(dòng)勢(shì)。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組一、三相單層繞組

1.

三相單層集中整距繞組三相繞組感應(yīng)的三相對(duì)稱基波電動(dòng)勢(shì)的相量圖：圖6.7三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生的三相對(duì)稱基波電動(dòng)勢(shì)三相電動(dòng)勢(shì)幅值相等，相角相差。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組三相繞組在定子內(nèi)分布均勻，彼此互差空間電角度。圖6.7三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生的三相對(duì)稱基波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為方波，不是正弦波。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組2.

三相單層分布繞組為了充分利用電樞表面的空間，每相采用分布式繞組。例6.3一臺(tái)三相交流電機(jī)，定子上總槽數(shù)

，極對(duì)數(shù) ，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖6.8所示。試連接成三相單層分布繞組。圖6.8三相交流電機(jī)第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組按照如下步驟連接：第一步，計(jì)算定子槽距角。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第二步，作出基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖。圖6.9基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第三步，分相。按相帶法分相。根據(jù)基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖，把所有槽導(dǎo)體分配到三個(gè)相，從而連接成三相對(duì)稱繞組。由于每個(gè)磁極所占的范圍是空間電角度，每相繞組在每個(gè)磁極下均勻分布，各占。每相在每極下的槽數(shù)

q為：

第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組在星形相量圖上逆相量旋轉(zhuǎn)的方向依次標(biāo)上A、Z、B、X、C、Y等六個(gè)相帶。A、XA相B、Y

B相C、ZC相第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第四步，連接繞組。圖6.10單層繞組的連接圖

B相、C相繞組的連接法和A相完全一樣。三相繞組A、B、C在空間對(duì)稱分布。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組根據(jù)繞組支路數(shù)的要求，把同一相的幾個(gè)線圈按照相應(yīng)的要求連接起來。單層繞組最多并聯(lián)的支路與極對(duì)數(shù)相同，等于p。支路數(shù)為1

支路數(shù)為2

第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第五步，計(jì)算相電動(dòng)勢(shì)。每相基波電動(dòng)勢(shì)為式中：為繞組并聯(lián)支路數(shù)；為每相繞組串聯(lián)的總匝數(shù)。

第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組二、三相雙層繞組雙層繞組是指每個(gè)定子槽里放兩個(gè)線圈邊，每個(gè)線圈邊為一層?？偩€圈數(shù)等于定子總槽數(shù)。

例6.4三相交流電機(jī)定子總槽數(shù)Z=36，極對(duì)數(shù)p=2，節(jié)距

個(gè)槽，并聯(lián)支路數(shù)a=1。試連接成三相雙層短距分布繞組。連接步驟如下：第一步，計(jì)算定子槽距角：第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第二步，作出基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖。圖6.11短距線圈基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖

每個(gè)相量代表一個(gè)線圈的電動(dòng)勢(shì)。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第三步，分相。按60o相帶法分相。把相量分成六等份，逆相量旋轉(zhuǎn)方向分別標(biāo)上A、Z、B、X、C、Y。每極每相槽數(shù)：第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組圖6.12三相雙層短距分布繞組的連接圖第四步，連接繞組。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組第五步，相電動(dòng)勢(shì)計(jì)算。相繞組基波電動(dòng)勢(shì)為：式中是每相串聯(lián)匝數(shù)；是基波繞組系數(shù)。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組例6.5一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，定子采用雙層短距分布繞組。定子總槽數(shù)Z=36，極對(duì)數(shù)p=3，線圈的節(jié)距

槽，每個(gè)線圈串聯(lián)的匝數(shù)Ny=10，并聯(lián)支路數(shù)a=2，頻率f=50Hz、基波每極磁通量Φ=0.004Wb。求：（1）線圈基波電動(dòng)勢(shì)；（2）每極線圈組基波電動(dòng)勢(shì)；（3）相繞組基波電動(dòng)勢(shì)。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組解：（1）極距

基波短距系數(shù)線圈基波電動(dòng)勢(shì)第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組（2）每極每相槽數(shù)槽距角基波分布系數(shù)繞組系數(shù)第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組每極線圈組基波電動(dòng)勢(shì)（3）每相繞組串聯(lián)總匝數(shù)相繞組基波電動(dòng)勢(shì)為第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組三、繞組的諧波電動(dòng)勢(shì)

在實(shí)際電機(jī)中，由于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)并不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，因此在定子繞組內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)也不是正弦波，除了基波外還存在一系列的諧波。氣隙中磁場(chǎng)沿電樞表面的分布一般呈平頂波形。圖6.13主極磁密的空間分布波

利用傅里葉級(jí)數(shù)將其分解為基波和一系列諧波。根據(jù)磁場(chǎng)波形的對(duì)稱性，諧波次數(shù)=3，5，7，…。次諧波極對(duì)數(shù)：

極距：第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組在計(jì)算諧波電動(dòng)勢(shì)時(shí)，需要知道諧波短距系數(shù)及諧波分布系數(shù)。諧波短距系數(shù)為：諧波分布系數(shù)為：第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組根據(jù)各次諧波電動(dòng)勢(shì)的有效值，可以求得相電動(dòng)勢(shì)的有效值對(duì)于同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，所以正常情況下高次諧波電動(dòng)勢(shì)對(duì)相電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值影響很小，主要影響電動(dòng)勢(shì)的波形。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組繞組采用了短距、分布以及三相連接時(shí)，可以使各次諧波電動(dòng)勢(shì)被大大削弱，甚至使某次諧波電動(dòng)勢(shì)為零。三相Y接或△接法，在三相線電動(dòng)勢(shì)中不會(huì)出現(xiàn)三次諧波及三的倍數(shù)次諧波電動(dòng)勢(shì)。高次諧波電動(dòng)勢(shì)的存在使發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)波形變差，應(yīng)盡可能地削弱諧波電動(dòng)勢(shì)。第二節(jié)交流電機(jī)電樞繞組交流電機(jī)電樞繞組三相單層繞組三相雙層繞組集中整距繞組分布繞組繞組電動(dòng)勢(shì)基波磁動(dòng)勢(shì)諧波磁動(dòng)勢(shì)傅里葉分解第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)分析交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)時(shí)，要從兩方面來考慮：繞組在定子槽內(nèi)的空間位置不同。繞組中流過的電流及其產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化。可見交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，既是空間函數(shù)，又是時(shí)間函數(shù)。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)一、整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)1.整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)圖6.14整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

閉合磁路的磁動(dòng)勢(shì)等于該磁路所包圍的全部電流。整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙呈兩極的矩形波分布。幅值為。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)線圈里流過的電流隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，產(chǎn)生的矩形波磁動(dòng)勢(shì)的幅值也隨時(shí)間在交變，稱為脈振波。磁動(dòng)勢(shì)交變的頻率與電流的頻率一致。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)2.磁動(dòng)勢(shì)傅氏級(jí)數(shù)展開

空間矩形分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)可以用傅氏級(jí)數(shù)展開成無窮多個(gè)空間正弦分布的磁動(dòng)勢(shì)。式中=1、3、5由以上三式可得：第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)為三次諧波磁動(dòng)勢(shì)一般，對(duì)于次諧波磁動(dòng)勢(shì)

第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基波及各諧波磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)：

基波及各諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值。

可見，諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值與諧波次數(shù)成反比，諧波次數(shù)越高，其在磁動(dòng)勢(shì)中所占比例就越小。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基波及各諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值隨時(shí)間變化的關(guān)系由于電流隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，基波和諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值都隨時(shí)間按電流的變化規(guī)律變化。即在時(shí)間上，各諧波都為脈振波。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)3.基波脈振磁動(dòng)勢(shì)

基波磁動(dòng)勢(shì)可變換為也是個(gè)行波，幅值是，沿著方向以角速度旋轉(zhuǎn)。是個(gè)行波，幅值是，沿著方向以角速度旋轉(zhuǎn)。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)由此可見：一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)波可以分解為兩個(gè)波長(zhǎng)與脈振波完全一樣，其幅值是原脈振波幅值的一半，沿相反方向旋轉(zhuǎn)的行波。當(dāng)脈振波振幅為最大值時(shí)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)波正好重疊在一起。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布的磁動(dòng)勢(shì)波，可以用一個(gè)空間向量來表示。圖6.17行波及向量形式向量的長(zhǎng)度等于該磁動(dòng)勢(shì)的幅值，向量的位置就在該磁動(dòng)勢(shì)波正的最大值所處的位置。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)圖6.18是基波脈振磁動(dòng)勢(shì)以及用兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)表示的相量圖圖6.18脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解

第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)二、短距線圈的磁動(dòng)勢(shì)

圖6.19雙層短距線圈的磁動(dòng)勢(shì)

圖6.19（a）為單相雙層短距繞組。圖6.19（b）兩個(gè)短距線圈和串聯(lián)。圖6.19（c）為每個(gè)短距線圈單獨(dú)產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的分布圖。圖6.19（d）是它們合成的總磁動(dòng)勢(shì)波形圖。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)系數(shù)式中為次諧波的短距系數(shù)，。。

第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)雙層短距線圈時(shí)，基波磁動(dòng)勢(shì)為可以看出，雙層短距線圈產(chǎn)生的每極磁動(dòng)勢(shì)受短距的影響。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)三、分布線圈組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)由于各線圈在空間的位置不同，因此它們的磁動(dòng)勢(shì)在空間的位置也不會(huì)相同。圖6.20分布線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)對(duì)于一般情況，

個(gè)線圈分布，合成的基波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值為：一般，次諧波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值為：式中，為每個(gè)線圈次諧波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值，為次諧波磁動(dòng)勢(shì)的分布系數(shù)。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)四、單相繞組磁動(dòng)勢(shì)為了改善電機(jī)的性能，要盡量減小各次諧波磁動(dòng)勢(shì)，使基波磁動(dòng)勢(shì)占絕大部分。設(shè)計(jì)繞組時(shí)，需要采用短距、分布繞組。只要設(shè)計(jì)合理，能夠大大削弱各次諧波磁動(dòng)勢(shì)。設(shè)計(jì)合理的相繞組基波繞組系數(shù)比各次諧波繞組系數(shù)大得多，即對(duì)基波磁動(dòng)勢(shì)基本不影響，對(duì)諧波磁動(dòng)勢(shì)卻能大大削弱。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)根據(jù)以上分析，雙層短距分布繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為：式中磁動(dòng)勢(shì)分量的最大幅值為：式中是每相繞組串聯(lián)的匝數(shù)。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組磁動(dòng)勢(shì)具有以下特點(diǎn)：

單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)，既是時(shí)間的函數(shù)又是空間的函數(shù)；單相繞組產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)，可以分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

單相繞組第次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值與成正比，與成反比；基波、諧波磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值在相繞組的軸線上；為了改善磁動(dòng)勢(shì)波形，可以采用短距和分布繞組來削弱高次諧波。

第三節(jié)單相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)總結(jié)：整距線圈基波磁動(dòng)勢(shì)短距線圈基波磁動(dòng)勢(shì)分布線圈組基波磁動(dòng)勢(shì)單相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)一、基波磁動(dòng)勢(shì)

在三相交流電機(jī)中，定子繞組是對(duì)稱的，A、B、C

三相繞組的軸線在空間相差電角度，因此三相繞組產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)在空間互差電角度。在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三相電流也是對(duì)稱的，即幅值相等，在時(shí)間上互差電角度。第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)三相繞組流過的電流分別為：A、B、C

三相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)基波為：

第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)利用三角函數(shù)將上式分別分解為兩個(gè)行波：

由于等式右邊后三項(xiàng)正弦波在空間相位上互差，三者之和為零。故得三相基波磁動(dòng)勢(shì)為：第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)可見，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)是個(gè)行波，或稱旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。它的幅值為常數(shù)：該行波沿方向以角速度旋轉(zhuǎn)。向量端點(diǎn)的軌跡是個(gè)圓，因此也稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流在時(shí)間上變化了電角度，合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值所在位置。第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)綜上所述，三相合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)有以下特點(diǎn)：

三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)?；虼艅?dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向取決于電流的相序，從領(lǐng)先相繞組軸線向滯后相繞組的軸線旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

當(dāng)三相電流中某相電流值達(dá)到正的最大值時(shí)，三相合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值，恰好位于該相繞組的軸線處。

改變電流的相序，則旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)改變方向。第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為了更形象的表現(xiàn)三相旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，給出了三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)用磁力線表示的示意圖。圖6.21兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)二、諧波磁動(dòng)勢(shì)三次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：三相合成的三次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：第四節(jié)交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)一般來說，在三相對(duì)稱繞組中，3次及3的倍數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)為零，即不存在3，9，15，……次諧波。至于五、七次諧波磁動(dòng)勢(shì)，采用分布、短距繞組后可以使它削弱到很小；更高次數(shù)的諧波磁動(dòng)勢(shì)，其幅值就更小了。因此三相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)，可以忽略諧波，只考慮基波磁動(dòng)勢(shì)