05电机拖动_第四章_异步电机(一)2.ppt

第四章 异步电机（一） 第四节 三相异步电动机的定子磁动势及磁场 旋转磁场由旋转磁动势产生 旋转磁动势的大小、波形、其他属性 磁动势分析： 线圈?线圈组?一个相绕组?三个相绕组 一 单相绕组的磁动势——脉振磁动势 2极整距线圈的磁动势：在空间分布是一个矩形波，周期为两个极距2τ，幅值为磁回路所围全电流的一半Nyiy/2 设交流电流： 则产生的磁动势分布矩形波幅值为： 磁动势幅值是时间的函数，大小随电流变化： ωt=0，i=Im，磁动势幅值达最大值Fym； ωt=90o，i=0，磁动势幅值为零； ωt90o，i0，磁动势随之改变方向； ωt=180o，i=-Im，磁动势幅值达负的最大值-Fym。 这种从空间上看位置固定，从时间上看大小在正负最大值之间变化的磁动势，称为脉振磁动势 脉振的频率就是交流电流的频率 4极整距线圈的磁动势：与2极情况完全相同，仅仅是磁动势分布波形的周期数增加为p倍而已 应用傅氏级数，可将按矩形分布的磁动势波分解为一个基波和一系列谐波： 由于磁动势分布对横轴的对称性，即f(x)=-f(x+τ)，因此矩形波分解后仅含有1、3、5、…奇次谐波； 又由于磁动势分布对纵轴的对称性，即f(x)=f(-x)，因此矩形波分解后仅含有余弦项； 基波幅值是矩形波幅值的4/π倍，v（奇数）次谐波幅值是基波幅值的1/v倍。 按傅里叶级数展开的磁动势幅值为： 一个整距线圈所产生的脉振磁动势表达式为： 组成线圈组的线圈，相互间隔一个槽距角α，且是串联的 整距线圈的线圈组基波合成磁动势幅值计算： 单层整距线圈组的基波合成磁动势幅值为： kq1称为基波磁动势的分布因数： 它表示同样匝数分布绕组的基波磁动势，比有同样匝数集中绕组（q个线圈集中在一个槽内）的基波磁动势，所减小的系数。显然，kq11。 单层整距线圈组的高次谐波合成磁动势幅值为： kqv称为v次谐波磁动势的分布因数： 它表示同样匝数分布绕组的高次谐波磁动势，比有同样匝数集中绕组（q个线圈集中在一个槽内）的高次谐波磁动势，所减小的系数。显然，kqv1。 可见，采用分布绕组，会使基波合成磁动势有所减小，但5、7、...等高次谐波磁动势却削弱更多 也就是说，分布绕组的合成磁动势中谐波含量要比集中绕组中小得多 2个等效整距线圈组在空间上的位移ε电角度，正好等于短距线圈组中线圈节距缩短的电角度，即： 上下层等效整距线圈组的基波磁动势：幅值均为Fq1，相互间位移为ε电角度； 上下层等效整距线圈组的v次谐波磁动势：幅值均为Fqv，相互间位移为vε电角度。 采用矢量相加的方法，可得到上下层等效整距线圈组的基波合成磁动势幅值： 双层短距线圈组的基波合成磁动势幅值为： ky1称为基波磁动势的节距因数： 它表示线圈采用短距后所形成的磁动势比整距时应打的折扣。显然，整距时ky1=1，短距时ky11。 同理，可得到双层短距线圈组的v次谐波合成磁动势幅值、以及v次谐波磁动势的节距因数分别为： 当 此时 也就是说，节距y1比整距缩短τ/v时，可消除v次谐波磁动势 绕组由集中的改为分布的，基波合成磁动势幅值应该打一个折扣kq1； 线圈由整距改为短距的，基波合成磁动势幅值应该打一个折扣ky1； 因此，由短距线圈组成的分布绕组的基波合成磁动势幅值等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合成磁动势幅值乘以系数kw1=kq1ky1，称为基波绕组因数。 对于v次谐波， 一个相绕组磁动势，是指一对极下该相绕组的合成磁动势 Ny为每个线圈匝数，N为每相串联总匝数，则： 每相基波磁动势幅值为：（统一形式） v次谐波磁动势幅值为： 一个相绕组一对极下的基波合成磁动势幅值所在的轴线，即为该相绕组在该对极下的轴线 将坐标原点取在相绕组的轴线（即线圈组中心线）处，可得到单相绕组磁动势的表达式为： 单相绕组的磁动势是一种在空间位置上固定、幅值随时间变化的脉振磁动势，基波及所有奇次谐波磁动势的幅值在时间上都以绕组中电流变化的频率脉振； 单相绕组基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重合； 单相绕组脉振磁动势中基波磁动势的幅值 ，v次谐波磁动势的幅值 ，即有 ——所以谐波次数愈高，幅值愈小。 二 三相绕组的磁动势——旋转磁动势 用三个有效匝数为Nkw1/p、轴线在空间互差120o电角度的集中整距线圈A-X、B-Y、C-Z，去代替电机一对极的相绕组部分，则A、B、C三相脉振磁动势在空间和时间上均互差120o电角度 取A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并且以正相序方向作为x的正方向，同时选择A相电流达到最大值的瞬间为时间的起始点，则三相的基波磁动势为： 利用三角公式 对上式进行分解得：