电机学第4章交流电机的理论的共同问题.ppt

3.双层分布短距一相绕组产生的磁动势 一相双层分布短距绕组在每对极下，由分布着的q对这样的线圈组成，因此一相双层分布短距绕组的基波磁动势为： 一相r次双层分布短距绕组的谐波磁动势为： 4.三相双层分布短距绕组产生的磁动势 三相合成基波磁动势 3次及3的整数倍谐波，三相合成磁动势为零。 r=6k-1次谐波，三相合成磁动势 r=6k+1次谐波，三相合成磁动势 交流电机的基本工作原理，对交流绕组的要求 1交流电机的基本工作原理 交流电机分为同步电机与异步电机 同步发电机：交流电能几乎都来自于同步发电机 同步电动机：大型不需要调速的生产机械，优点调节励磁电流来改善电网的功率因数。 异步电动机：电力系统的主要负载。 异步发电机：电压和频率随负载变化不易控制。 电力电子技术的引进使得同步电动机与异步发电机得到了越来越多的应用。 同步电机的基本工作原理 同步发电机的基本工作原理 大小： 频率： 励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速 旋转时，其磁场切割定子绕组而感应交流电动势 . 相序：由转子的转向决定。 波形：由 可知，波形取决于 的空间分布。 U2 U1 W2 V1 W1 V2 发电机的物理过程可用图示表示 异步电动机的基本工作原理 U2 U1 W2 V1 W1 V2 n 转动原理 1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。 2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。 3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。 异步电机的工作原理 定子绕组通入三相交流电流 旋转磁场 切割转子绕组 转子绕组产生感应电势 转子中产生感应电流 转子电流与磁场作用 产生电磁转矩 运转 问题:旋转磁场又是如何产生的呢? 绕组线电动势计算、分布因数 基波电动势 式中， — 个线圈电动势的代数和； — 绕组的基波分布因数， 的意义：由于绕组分布在不同的槽内，使得 个分布线圈的合成电动势 小于 个集中线圈的 合成电动势 ，由此所引起的折扣 。 一个极相组的电动势为 式中， — 个线圈的总匝数； — 绕组的基波绕组因数。 的意义：既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时， 整个绕组的合成电动势所须的总折扣。 五、相电动势和线电动势 设一相绕组的总串联匝数为 ，则一相的电动 势应 为 短距绕组、分布绕组对电动势波形的影响 对V次谐波： 4.5感应电动势中的高次谐波 谐波的弊害 ⑴使电动势波形变坏，发电机本身能耗增加，η↑，从而影响用电设备的运行性能 ⑵干扰临近的通讯线路 消除谐波电动势的方法 因为EΦv=4.44fυNRwvΦv所以通过减小KWr或Φr可降低EΦr 1.采用短距绕组 2.采用分布绕组，降低。 3.改善主磁场分布 4.斜曹或斜极 1单层集中整距绕组的磁动势 一台两极气隙均匀的交流电机,一个整距绕组通入交流电流,线圈磁动势在某瞬间的分布如图,由全电流定律得: 4.6通有正弦电流时单相绕组的磁动势 整距线圈磁通势的空间分布 忽略铁心磁阻,磁动势完全降落在两个气隙上.每个气隙的磁动势为: 空间分布为矩形波,随时间按正弦规律变化.变化频率为电流频率。 空间位置不变而幅值和方向随时间变化的磁动势称为脉动磁动势。 整距线圈的每极磁通势方程式为 fc（x，t）=(1/2 )icNc =(√2/2)IcNccosωt =Fcmcosωt 这种空间位置固定不动而大小 和极性随电流交变的磁通势和磁场, 称为脉振磁通势和脉振磁场。 （2）矩形波磁通势的分解 整距线圈每极磁通势瞬时值的表达式为 fc（x，t）=0.9INc（cos(π/τ)x-1/3 cos3(π/τ)x +1/5 cos5(π/τ)x+…）sinωt 矩形波磁通势分解 成基波及谐波分量 2.线圈组的磁通势 （1）整距分布线圈组的磁通势 整距分布线圈组的基波磁通势为 Fqm1 =qFcm1 kp1 =0.9（qINc）kp1 （2）短距分布线圈组的磁通势 短距分布线圈组的基波磁通势的最大幅值为 Fym1 =0.9（2qINc）kp1k d1=0.9（2qIN c）kw1