第二篇交流電機繞組電動勢和磁動勢第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章

交流電機繞組及其感應電動勢第六章

交流繞組的磁動勢第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月同步：主要作為發(fā)電機，也可作為電動機和補償機。異步：主要作為電動機，有時也作發(fā)電機。上述兩大類交流電機雖然激磁方式和運行特性有很大差別，但電機定子中發(fā)生的電磁現(xiàn)象和機電能轉換的原理卻基本上是相同的，因此存在許多共性問題，可統(tǒng)一進行研究。交流電機分：第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章

交流電機繞組及其感應電動勢第六章

交流繞組的磁動勢第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

交流繞組構成的基本知識第二節(jié)

三相交流繞組連接實例第三節(jié)

正弦磁場下相繞組感應電動勢第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

交流繞組構成的基本知識第二節(jié)

三相交流繞組連接實例第三節(jié)

正弦磁場下相繞組感應電動勢第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一.構成三相交流繞組的基本要求（1）三相繞組產生的基波電動勢和磁動勢應對稱（即大小相等、相位互差120°電角度，三相繞組的阻抗值相同）。（2）在導體數(shù)一定的條件下，力求獲得盡可能大的基波電動勢，盡可能減少諧波，使電機電動勢、磁動勢呈正弦波形。（3）用銅（鋁）量少，盡量節(jié)省材料。（4）繞組結構上要保證絕緣性能、機械強度、散熱條件等滿足條件，且制造工藝簡單、便于維修。第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二.三相繞組構成的概念和幾個定義1.線圈及其節(jié)距每相繞組由若干線圈按一定連接規(guī)律構成。由銅（鋁）導線制成的成型線圈有疊繞組和波繞組兩種。第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月極距τ繞組節(jié)距y式中：Q---電機槽數(shù)；

p---電機極對數(shù)；第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.機械角度與電角度交流電機鐵心內圓幾何上表示為360°，稱為機械角度360°或2π弧度。每對磁極的磁場（N極和S極）呈現(xiàn)一個周期，，因此磁場一對極所占有的空間，記為占有360°空間電角度。若電機有p對極：p×機械角度=空間電角度第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3.槽距角α與導體電動勢時間相位相鄰槽之間的電角度，稱為槽距角α。式中：p---極對數(shù)；Q---定子槽數(shù)。第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4.每極每相槽數(shù)q及相帶式中：p---極對數(shù)；

m---相數(shù)。每極每相槽數(shù)每極下每相所占有的區(qū)域稱為相帶。60°相帶：第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三.三相繞組的構成將60°相帶繞組每對極下的六等分，依次命名為A、Z、B、X、C、Y，則A和X相帶內的全部導體屬于A相，B和Y相帶內的全部導體屬于B相，C和Z相帶內的全部導體屬于C相。在屬于同相的槽中嵌放同相的線圈，并按取得盡可能大電動勢的原則連接線圈，即構成相繞組。第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

交流繞組構成的基本知識第二節(jié)

三相交流繞組連接實例第三節(jié)

正弦磁場下相繞組感應電動勢第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一.三相單層繞組例：Q=24,2p=4的電機鐵心，連接三相60°相帶的交流繞組。1.基本計算第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.作A相繞組展開圖第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4.改變線圈端接線得到的三相單層繞組的其它形式第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二.三相雙層疊繞組例：Q=24,2p=4的電機鐵心，連接三相雙層繞組。1.基本計算第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.作A相展開圖第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三.三相雙層短距波繞組連接特點例：Q=36，2p=4，m=3，的三相雙層短距波繞組。第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

交流繞組構成的基本知識第二節(jié)

三相交流繞組連接實例第三節(jié)

正弦磁場下相繞組感應電動勢第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月、導體感應電動勢EC第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、線圈感應電動勢Ey和節(jié)距因數(shù)Kp1第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

Kp1稱節(jié)距因數(shù)，表示線圈采用短距后感應電勢較整距時應打的折扣。第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、線圈組感應電動勢Eq和分布因數(shù)Kd1每極下每相有一個線圈組，線圈組由q個線圈組成，且每個線圈互差α電角度。第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月q個線圈分布在不同槽內，使其合成電動勢小于q個集中線圈的合成電動勢，所以Kd1<1分布因數(shù)Kd1可理解為各線圈分布排列后感應電勢較集中排列時應打的折扣。第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相繞組電動勢Eph第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月求出相電勢后，根據(jù)“星”或“角”的接法，可求出線電勢。對三角形連接：線電勢=對星形連接：線電勢=第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章作業(yè)P965-2，5-7第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章

交流電機繞組及其感應電動勢第六章

交流繞組的磁動勢第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

單相繞組的磁動勢--脈振磁動勢第二節(jié)

三相繞組基波合成磁動勢--圓形旋轉磁動勢第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

單相繞組的磁動勢--脈振磁動勢第二節(jié)

三相繞組基波合成磁動勢--圓形旋轉磁動勢第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一、整距線圈的磁動勢一臺兩極電機，設定子上有一整距線圈AX，匝數(shù)NC，當通入交流電ic時，電流方向如圖所示，（瞬時方向）由右手定則決定磁場方向，由全電流定律：作用于任何一閉合回路的磁勢等于它所包圍的全電流。第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）將磁力線出轉子進定子作為磁勢正方向。取繞組軸為縱坐標y，在范圍內，磁力線向上為正值；在范圍內，磁力線向下為負值，即沿鐵心內圓磁動勢fc呈矩形分布。因磁力線兩次通過氣隙，如不計鐵磁材料中的磁壓降，則磁勢NCic全部消耗在氣隙中，經過一次氣隙，消耗磁勢為0.5NCic。（2）磁動勢fc幅值按電流的變化規(guī)律在正、負幅值間脈動，而磁動勢的突變點（電流所在位置）固定不變。這種幅值大小隨電流變化規(guī)律在正、負幅值間脈動，而空間位置固定不變的磁動勢，稱為脈振磁動勢。第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月基波表示式：按照傅里葉級數(shù)分解的方法可以把矩形波磁勢分解為基波和一系列的諧波之和；其中：第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月基波表示式：整距線圈磁動勢的基波，空間呈余弦分布（）；幅值F1為矩形波幅值的倍；其波幅和波節(jié)位置固定不變；整個余弦波按電流的變化規(guī)律（）脈振。這種波在物理上稱為駐波。第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月諧波表示式：整距線圈磁動勢的各次諧波，空間呈余弦分布（）；幅值為基波幅值F1的倍；整距線圈的磁動勢空間呈矩形波分布，隨時間按電流的變化規(guī)律改變大小，是時間、空間函數(shù)、可以分解為基波和一系列諧波磁動勢之和。第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、線圈組磁動勢1.整距線圈組磁勢以q=3的整距線圈組為例：每個線圈磁勢大小相等，所以不同的僅是每個線圈在空間相隔的α電角度。所以q個線圈組成線圈組時，合成磁勢并不等于每個線圈電勢的q倍，而是等于個線圈電勢的矢量和。第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月線圈組合成磁動勢基波幅值：線圈組合成磁動勢v次諧波磁動勢幅值：第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、雙層短距線圈組的磁動勢將上、下層整距線圈組磁動勢基波用表示，求得雙層整距線圈組磁動勢的基波幅值：其中：Kp1為短距系數(shù)。第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相繞組磁動勢及其性質由于每對極下的磁動勢和磁阻組成一個對稱的分支磁路。所以一相繞組的磁勢是指每對極下一相繞組的磁勢。即一個線圈組的磁勢。對于單層繞組，為qNC所產生的磁勢；式中：每相磁動勢基波幅值為：第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月對于雙層繞組，為2qNC所產生的磁勢；式中：每相磁動勢基波幅值為：

第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月單相繞組磁動勢基本性質：（1）單相繞組磁動勢是空間呈階梯形分布，隨時間按電流的變化規(guī)律交變的脈振磁動勢，是時間和空間的函數(shù)。（2）此脈振磁動勢包含著基波和一系列諧波，基波和各次諧波空間均呈余弦分布，均按通入電流的頻率脈振。（3）脈振磁動勢的幅值為，且此振幅處于該相繞組軸線處，位置固定。（4）諧波次數(shù)越高，諧波磁動勢幅值越小。采用繞組分布、短距可以削弱諧波分量。第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

單相繞組的磁動勢--脈振磁動勢第二節(jié)

三相繞組基波合成磁動勢--圓形旋轉磁動勢第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月單相繞組的磁勢為脈振磁勢。將三個單相磁勢相加，即得三相繞組的合成磁勢。用圖解法和解析法兩種方法進行分析。一、基波圓形旋轉磁動勢概念1.圖解法證明三相對稱電流通入三相對稱繞組。

(1)電流瞬時值為正值，則相繞組首端A、B、C導體中電流用“·”表示，尾端X、Y、Z導體中電流用“×”表示。(2)按右手螺旋規(guī)則，正方向電流的相磁動勢與相軸正方向一致，負方向電流的相磁動勢與相軸正方向相反。(3)相磁動勢的幅值總是在相軸線，且幅值大小正比于電流。第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)電流瞬時值為正值，則相繞組首端A、B、C導體中電流用“·”表示，尾端X、Y、Z導體中電流用“×”表示。(2)按右手螺旋規(guī)則，正方向電流的相磁動勢與相軸正方向一致，負方向電流的相磁動勢與相軸正方向相反。(3)相磁動勢的幅值總是在相軸線，且幅值大小正比于電流。第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、用數(shù)學去分析三相合成基波磁動勢第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)三相合成基波磁動勢是一個旋轉磁動勢，其幅值恒定，是單相脈振磁動勢幅值的1.5倍。以空間相量表示時，相量端點軌跡為圓，故稱圓形旋轉磁場。(2)轉向和轉速。觀察正波幅瞬時所在位置，可以求取轉向、轉速。若要改變三相合成旋轉磁動勢的轉向，只需改變通入三相繞組的電流相序。(3)幅值的瞬時位置。當三相電流中某相電流瞬時值達最大值時，三相合成磁動勢基波正幅值到達該相繞組軸線處。第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、三相繞組的高次諧波磁動勢1.3次及3的倍數(shù)次諧波磁動勢（v=3k，k=1,2,3,‥）第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5次及v=