第14章交流绕组磁势-5-17-4.ppt

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1、第十四章交流电枢绕组的磁动势本章重点讨论的问题:认识气隙磁动势单相绕组磁动势——脉振磁动势三相绕组合成磁动势——旋转磁动势要求：1.掌握磁动势的概念与基本公式；2.掌握产生各磁势的条件及特点；3.了解用三角函数和向量来表示磁动势认识交流电机的电枢（定子）磁场1从实例看电枢磁场在能量转换中的作用从同步电动机模型理解电枢磁场在能量转换中的作用：电枢的旋转磁场的磁极代替手动磁铁的驱动作用。同步手动动画1从实例看电枢磁场在能量转换中的作用电枢的旋转磁场的磁极代替手动磁铁的驱动作用。定子旋转磁场动画（(链接磁动势（2）

2、中)）2）从同步发电机能量转换关系理解电枢磁场在能量转换中的作用同步发电机示意图从转子可以输入数十万千瓦机械功率，但是转子不会超速，也是因为定子表面有等效磁极的阻力同步电机动画2交流电枢绕组磁动势问题的知识结构目的：学会如何分析对称三相绕组产生的旋转磁场，认识其特点方法：从气隙磁势入手进行分析过程：一个载流线圈（集中整距绕组）的磁场与磁势一相绕组电流的磁势三相绕组流过对称三相电流的磁势14-1单层集中整距绕组的一相磁动势交流电机模型图（A相集中绕组）1电枢单一线圈的磁路、磁极与磁力线分布1）电枢单一线圈的磁路

3、与磁极（1）带气隙载流铁心线圈的磁路与磁极特点：假设通入直流电流，磁路在铁心范围内，气隙两侧为N,S极NS（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心SNNS特点：平行气隙变为圆形空间，磁路仍在铁心范围内；左侧气隙两侧为N,S极，右侧铁心内圆为N,S极。（2）磁路与磁极：从铁心线圈到定子铁心SN特点：外圆与槽形由方变圆，磁路仍在铁心范围内；铁心内圆仍为N,S极。NS2）电枢单一线圈的磁力线分布假设线圈中通入直流电流后所产生的磁场分布的特点：磁力线沿定子圆周均匀分布。（用数值计算方法得到）3）线圈磁动势的空间分布。在

4、定子内圆表面建立空间圆弧坐标，以A相绕组轴线与定子内圆表面交点作为原点，坐标用电角度α表示。把气隙圆周展成直线，横坐标表示沿气隙圆周的圆弧长。圆周展开动画定子内圆气隙磁势分布铁心磁压降忽略不计，则线圈磁势消耗在两段气隙上。每段气隙的磁势线圈磁势之半。（前页）上述表达式磁势正负符号的规定：结论：载流线圈所产生的气隙磁势沿定子内圆分布是矩形波，在线圈处，气隙磁势发生突变。磁力线出定子进气隙为正（N极为正）。矩形波磁势的基波与谐波3次谐波5次谐波转子定子2.用傅里叶级数分解矩形波磁动势为了得到所有绕组中电流共同产生

5、的磁势与磁场。两个方法：各绕组矩形波磁势相加，或谐波分析后基波与各次谐波分别相加。磁势基波与谐波的物理意义是对磁场空间波形进行的谐波分析基波与谐波物理意义同分析电势问题的转子磁场，区别在于这里由电枢电流产生。图中基波2极，五次谐波十极。结论:1.基波磁动势的幅值是矩形波磁动式幅值fk的4/π倍；谐波磁动势幅值为基波幅值的1/ν倍2.基波磁动势波长与原矩形波波长一样，磁极对数亦相同；（极距相同）谐波的波长为基波的1/ν，极对数为基极波的ν倍。磁势基波与谐波的辐值与波长3.线圈中通入交变电流产生脉振磁动势脉振磁动

6、势动画(链接磁动势（1）中)当线圈电流交变时，磁势沿气隙分布仍是矩形，但幅值随时间按余弦规律变化，也就是说整个磁势波发生脉振。A相电流表达式A相脉振磁势基波表达式（参见前面第3页）A相脉振磁势谐波表达式结论：1)单个线圈当通入交流电流时产生在空间按矩形波分布、位置固定、波幅的大小和正负随时间变化的脉振磁势。2)线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有3、5、7等谐波磁势分量。A相脉振磁势幅值线圈磁场模拟分布图B相与C相电流建立的脉振磁场图5.2.7B相电流建立的磁场的磁极与对称轴iBiB图5.2.8B相磁势空间分布

7、波形A相磁势波动画B相磁势波动画C相磁势波动画14-2单层集中整距绕组的三相磁动势三相绕组在空间对称分布三相电流为对称、正弦交变三相合成磁动势动画(链接磁动势（2）中)1.三相合成基波磁动势三个脉振基波磁动势表达式1.三相合成基波磁动势三相合成基波磁动势表达式合成基波磁动势幅值习题1）自学谐波合成部分2）全部思考题3）14-1，14-214-514-62.三相合成谐波磁动势f3=0f5=F5cos(5α+ωt)F5=3/2×1/5×0.9W1I/pf7=-F7cos(7α-ωt)F7=3/2×1/7×0.9W

8、1I/p三相绕组合成磁动势的特点1.在三相对称分布的绕组中，通入三相对称的交流电流时，所产生的合成磁动势波为一个沿空间按一定规律分布、波幅恒定、随时间在空间旋转的磁动势波；2.合成磁动势中除包含基波磁动势分量外，还包含5、7、11等一系列奇数次谐波磁动势分量。14-3三相双层分布短距绕组的磁动势三相双层分布短距磁动势表达式三相合成磁动势f=f1+f3+f5+f7+…三相合成基波磁动势f1=F1cos