第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解ppt课件.ppt

《第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章交流绕组及其电动势和磁动势详解ppt课件.ppt（106页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章 交流绕组及其电动势和磁动势,主要内容：交流绕阻的构成，即绕组连接规律及电动势和磁动势交流电机：包括同步电机和感应电机。这两类电机在转子结构、工作原理、励磁方式和性能有所不同，但是定子中所发生的电磁过程以及机电能量转换的机理和条件却相同，可以采用统一的观点研究。,1 交流绕组构成原则和分类虽然绕组的型式各不相同，但它们的构成原则基本相同，基本要求是：(1)电势和磁势波形要接近正弦波，数量上力求获得较大基波电动势和基波磁势。为此要求电势和磁势中谐波分量尽可能小。 (2)对三相绕组各相的电动势，磁动势必须对称，电阻电抗要平衡。(3)绕阻铜耗小，用铜量少。 (4)绝缘可靠，机械强度高，散热条件

2、要好，制造方便。,对极电机，气隙磁场空间分布为p个正弦波的磁场称为基波磁场，基波磁场在绕组中感应的电动势为基波电动势。,交流绕组的分类：按相数分：（1）单相 （2）多相（两相，三相）按每极每相槽数分：（1）整数槽 （2）分数槽按槽内层数分：（1）单层 （2）双层 （3）单、双层按绕阻形状分：（1）叠绕（双层）（2）波绕 （双层）（3）同心式 （单层）（4）交叉式 （单层）（5）链式 （单层）,2 三相双层绕组本节介绍三相双层绕组展开图。对于10kw以上的三相交流电机，其定子绕组一般均采用双层绕组。双层绕组每个槽内有上、下两个线圈边，每个线圈的一个边放在某一个槽的上层，另一个边则放在相隔节距为y

3、1槽的下层。绕阻的线圈数正好等于槽数,双层绕组的优点：1、可选择最有利的节距，以改善电势、磁势波形； 2、线圈尺寸相同便于制造； 3、端部形状排列整齐，有利于散热和增加机械强度。机械角度和电角度电机圆周在几何上分为360，这个角度称为机械角度。若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S一对磁极电角度就为360。若电机有p对极，电角度=p 360线圈组成绕组的基本单元是线圈。由一匝或多匝组成，两个引出端，一个叫首端，一个叫末端。,节距线圈两边所跨定子圆周上的距离，用y1表示，y1应接近极距 槽距角相邻两槽间的电角度每极每相槽数,m:相数 p:极对数,即每一个极下每相所占的槽数,2.1 槽电势星形图和

4、相带划分交流绕组内的感应电动势通常为正弦交流电动势，因此可用相量表示和计算。当把各槽内导体感应的电势分别用相量表示时，这些相量构成一个辐射星形圈，称为槽电势星形图。(槽电势是指槽内放置的导体上感应的电动势)实例：Q=36，2p=4，m=3定子绕组每极每相槽数：槽距角：,槽电势的产生：根据e=blv，定子槽内放置导体，因此导体是固定不动的，电动势是由于磁场旋转产生的。磁场为正弦形，其在一个圆周上的周期数等于极对数p。(一对极对应磁场一个周期)槽内导体的感应电动势e与所在位置处的磁通密度b有关系。导体感应电势的相位取决于气隙磁密。相邻槽内导体上电势相位差等于槽距角。槽1和槽19内导体的电动势相位相

5、同。,1,19,第1对极下槽电势,2对极下槽电势,以A相为例， A相在每极下应占有3个槽，整个定子中A相共有12个槽。为使合成电势最大，在第一个N极下取1、2、3三个槽作为A相带。在第一个S极下取10、11、12三个槽作为X相带。1、2、3三个槽向量间夹角最小，合成电势最大，同理10、11、12的合成电势最大。而10、11、12三个槽分别于1、2、3三个槽相差一个极距，即相差180度电角度，这两个线圈组(极相组)反接以后合成电势代数相加，其合成电势最大。,同理，为了使三相绕组对称，应将距A相120度处的7、8、9、16、17、18和25、26、27、34、35、36划为B相。而将距A相240度

6、处的13、14、15、22、23、24和31、32、33、4、5、6划为C相，由此得一对称三相绕组。每个相带各占60度电角度，称为60度相带绕组。,绘制绕组展开图绘制绕组展开图的步骤是：a、绘槽电势星形图； b、划分相带； c、把各相绕组按一定规律连接成对称三相绕组。根据线圈的形状和连接规律，双层绕组可分为叠绕组和波绕组两类。,叠绕组任何两个相邻的线圈都是后一个叠在前一个上面的，称为叠绕组。例：绘制4极三相36槽的双层叠绕组展开图。解：槽电势星形图和相带划分如前面所述。线圈如果采用整距，节距y1=9，本例中采用短距，取y1=8。所以1号线圈的一条边嵌放在1号槽的上层时，另一条线圈边放置在9号槽

7、的下层，依此类推。,A相中在四个极下各占有3个槽，分别为1、2、3；19、20、21 -处于相同极下10、11、12；28、29、30-处于相同极下,把所有属于A相的线圈连接起来，有多种方式,最多可以将4个极相组并联，得到4条并联支路。由于极相组数等于极数，双层叠绕组的最多并联支路数等于极数2p。但实际应用中，实际支路数一般小于2p。,波绕组其特点是：两个相邻的线圈成波浪形前进，如图所示，波绕组的连接规律是把所有同一极性(如N1,N2)下属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来组成一组，再把另一极性（S1,S2）下的属于同一相的线圈按波浪形依次串联起来，组成另一组，最后根据需要把这两组接成串联或并

8、联，构成相绕组。,为合成节距,串联的两个线圈，对应线圈边之间的距离称为合成节距，用y表示。合成节距表示每连接一个线圈时，绕组在空间上前进了多少个槽距。波绕组依次将所有N1、N2-极下的线圈连接，对每极每相为整数槽的情况，每连接一个线圈就前进一对极的距离，故合成节距y应为2倍的极距。这样连续连接p个线圈，前进p对极后，绕组将回到出发槽号而形成闭合回路；为使绕组能够连接下去，每绕行一周，都要人为的后退或前移一个槽。,同样以4极36槽电机为例说明。节距仍采用短距y1=8合成节距,同理可画出位于S极下的支路,一路串联,波绕组的最大并联支路数为2,二路并联,3 三相单层绕组单层绕组每槽只有一个线圈边，所

9、以线圈数等于槽数的一半。这种绕组下线方便，槽利用率高（无层间绝缘）。分同心式、链式和交叉式。3.1同心式绕组同心式绕组由不同节距的同心线圈组成。以2极三相24槽电机为例进行说明。,同心式优点：下线方便，端部的重叠层数较少，便于布置，散热易好缺点：线圈的大小不等、绕制不便，端部亦较长。,链式绕组链式绕组的线圈具有相同的节距。就整个绕组外形来看，一环套一环，形如长链。链式线圈的节距恒为奇数。以三相6极36槽电机为例绘制链式绕组展开图。1号向右连，36号向左连，且节距相等，然后用极间连线（红线）按相邻极下电流方向相反的原则将6个线圈反向串联，得A相绕组。,1-(6) -36-(31) -25-(30

10、) -24-(19) -13-(18) -12-(7),这种绕组主要用在q=偶数的小型四极、六极感应电动机中。如q为奇数，则一个相带内的槽数无法均分为二，必须出现一边多，一边少的情况。因而线圈的节距不会一样，此时采用交叉式绕组。,交叉式绕组主要用于q=奇数的小型四极、六极电机中，采用不等距线圈。三相四极36槽定子，绘制交叉式绕组展开图,36-(8) -1-(9) -35-(28) -19-(27) -18-(26) -17-(10),4正弦磁场下交流绕组的感应电动势在交流电机中有一以ns转速旋转的旋转磁场，本节讨论旋转磁场在空间正弦分布时，交流绕组中感应电势的公式。由于旋转的磁场切割定子绕组，

11、所以在定子绕组中将产生感应电势首先求出一根导体中的感应电势，然后导出一个线圈的感应电势，再讨论一个线圈组(极相组)的感应电势，最后推出一相绕组感应电势的计算公式。,4.1导体的感应电势E1下图为一台两极交流发电机，转子是直流励磁形成的主磁极（简称主极）定子上放有一根导体，当转子由原动机拖动以后，形成一旋转磁场。定子导体切割该旋转磁场感应电势。,设主极磁场在气隙内按正弦规律分布(实际主极磁场还含有大量谐波) B1：磁场幅值 ：离开原点的电角度 坐标取在转子上，原点位于极间位置。为方便分析，把主极视为不动，导体向转向相反的方向旋转，则导体中的感应电动势是交流电动势。设t=0时，导体位于极间、将要进

12、入N极的位置，转子旋转的角频率为（每秒电弧度）。当时间为t时，转子转过，且= t。则导体感应电势为：由上式可见导体中感应电势是随时间正弦变化的交流电动势 。,正弦电势的频率f若p=1 ，电角度=机械角度 ，转子转一周感应电势交变一次，设转子每分钟转ns转（即每秒转ns/60转），于是导体中电势交变的频率应为：若电机为p对极，则转子每旋转一周，导体中感应电势将交变p次，此时电势频率为：在我国工业用标准频率为50Hz，所以,当,导体电势有效值,：平均磁密,：一极下磁通量,整距线圈的感应电动势Ec1 则线圈的一根导体位于N极下最大磁密处时，另一根导体恰好处于S极下的最大磁密处。所以两导体感应电势瞬时

13、值总是大小相等，方向相反，设线圈匝数Nc，则整距线圈的电势为,短距线圈的电动势，节距因数短距线圈的节距y1，用电角度表示时,节距因数（基波）,当Nc时，,kp1表示线圈采用短距后感应电势较整距时应打的折扣可见采用短距线圈后对基波电动势的大小稍有影响，但当主磁场中含有谐波时，它能有效地抑制谐波电动势（后述），所以一般交流绕组大多采用短距绕组。,当 时，例如：,分布绕组的电动势，分布因数和绕组因数每极下每相有一个线圈组，线圈组由q个线圈组成，且每个线圈互差 电角度，由于每个线圈嵌放在不同的槽内，线圈的空间位置互不相同，这样就构成了分布绕组。(与此对应的是集中绕组),一个极相组由q个线圈串联组成，每

14、个线圈电动势有效值Ec1均相等，相位相差角。,其中kd1：基波分布因数q个线圈分布在不同槽内，使其合成电动势小于q个集中线圈的合成电动势qEc1，所以kd11分布因数kd1可理解为各线圈分布排列后感应电势较集中排列时应打的折扣。因此一个极相组的电动势Eq1为qNc为q个线圈的总匝数；kw1为绕组的基波绕组因数，等于基波节距因数和基波分布因数乘积,即考虑了短距和分布后整个绕组合成电势所打的折扣。,对于单层绕组，线圈的节距通常大小不一。为简化计算，设想把线圈的端部去除而重新改接，使所有线圈都成为整距线圈(由于线圈端部没有感应电动势，故可以这样做。)从计算电动势来看，单层绕组可等效的看成一个整距的分

15、布绕组。相电动势和线电动势根据设计要求，将线圈组串联或并联起来得一相的绕组，只要将每相串联总匝数代入线圈组方程中便得一相绕组的电势。设一相绕组串联总匝数为N,单层绕组每对极具有一个线圈组，p对极时每相有p个线圈组，即pq个线圈，若并联支路数为a，每个线圈为NC匝，则每条支路串联匝数为双层绕组p对极有2p个线圈组，即2pq个线圈求出相电势后，根据“星”或“角”的接法，可求出线电势,对星形连接：线电势对角形连接：线电势将式 与变压器中感应电势有效值的计算比较，公式在形式上相似，只是多了一个绕组因数kw1，如 kw1=1 两个公式完全一致，这也与实际相吻合，变压器绕组是整距集中的。,例41 有一台三

16、相同步发电机，2p=2，转速n=3000r/min， 定子槽数Q=60,绕组为双层、星形联结，节距 y1= ，每相总串联匝数N=20，主磁场在气隙中 正弦分布，基波磁通量1=1.504Wb。,试求主磁场 在定子绕组内感应的：（1）电动势的频率；（2）基波电动势的节距因数和分布因数；（3）相电动势和线电动势。,解：,（1）电动势的频率,（2）基波节距因数和分布因数,60相带,其中， ， ；于是,(3) 相电动势和线电动势,5 感应电动势中的高次谐波本节讨论主极磁场非正弦分布时所引起的谐波电势以上我们假定主机磁场在气隙内为正弦分布，实际上，主极磁场并非完全按正弦规律分布，此时将磁场波进行谐波分析，

17、可得基波和一系列高次谐波，相应的交流绕组中感应电势除基波外（上节讨论）还有一系列高次谐波电势。本节讨论非正弦磁场分布时所引起的谐波电势及其削弱的方法。,5.1 高次谐波电动势谐波电动式交流电机中气隙磁场分布一般呈平顶波如右图所示，应用傅氏级数可将其分解为基波和一系列谐波的合成。因主极磁场分布与磁极中心线相对称，故偶次谐波为零，所以磁场中仅存在奇次谐波(1，3，57)，为清楚起见，图中只画出(1，3，5，次谐波)，且次数越高，幅值越小。(主极磁场中谐波的产生原因),出现高次谐波的原因主要是由于铁心的饱和及主极的外形未经特殊设计。主极产生的v次谐波磁场，其极对数为基波的v倍，极距为基波的1/v，且

18、所有的谐波磁场随主极一起以同步转速在空间推移。(由于谐波旋转磁场也因转子旋转而形成旋转磁场，转速等于转子转速)这些空间谐波磁场将在定子绕组内感应出频率为fv的谐波电动势,即谐波频率为基波频率的v倍,根据基波感应电势公式 类似的推导得谐波电动势：,对于v次空间谐波磁场，相邻线圈之间相距v电角度，感生的电动势在时间上也相差v电角度。齿谐波电动势在高次谐波中，有一种次数为 的谐波，称为齿谐波，由该次谐波感应的电动势称为齿谐波电动势。齿谐波的特点：1、谐波次数与一对极下的齿数（槽数）之间具有特定关系。2、 谐波的绕组因数与基波相等,结论：1、齿谐波绕组因数与基波绕组因数相等；2、除齿谐波外，v越高，分

19、布因数及节距因数越小。,因齿谐波的绕组因数等于基波的绕组因数，使齿谐波电势较强，而其他高次谐波如5、7次分布因数较基波小得多，因此5、7等次谐波电势较小，这些电势可以通过绕组的节距的合适选择而变得更小。齿谐波电势比较强的原因，主要是由于电机定子有齿和槽时，使得沿电枢园周各点气隙的磁导不相等，（齿下气隙较小，磁导较大，而槽口处气隙较大，磁导较小），如不开槽时的气隙中主极磁场为近于正弦分布的曲线，开槽以后在正弦曲线上叠加一个与定子齿数相应的附加周期性磁导分量，导致气隙磁场的分布发生改变。致使电势波形出现明显的谐波波纹,考虑谐波时相电势和线电势的有效值,考虑谐波电势时， 相电势的有效值应为 ：,线电

20、势： （星接法） （角接法）,因在对称三相系统中，各相的三次谐波电动势均为同相、且幅值相等。,在星型联结时，绕组的线电势等于相电势之差，相减时三次谐波电势相互抵消，所以发电机线端不存在三次谐波电动势，也不存在三的倍数次谐波，故线电动势的有效值EL为：在三角型连接时，中同相的三次谐波电动势将在闭合的三角中形成环流。由于E3完全消耗于环流的电压降所以线端不会出现三次谐波电势。但是三次谐波环流所产生的杂散损耗，会使电机效率下降，温升增高，所以一般采用星形连接。,谐波的危害电势中如存在高次谐波，将使电势波形变坏，产生很多不良影响：1、 电机损耗增大，效率下降，温升增加。2、高次谐波产生的电磁场对邻近的

21、通讯线路产生干扰。3、 产生有害附加转距，造成电机运行性能变坏。5.2削弱谐波电动式的方法根据谐波电动势的表达式可通过减小Kwv和v削弱谐波电动势。此外还有一些专门措施：采用短距绕组适当地选择线圈的节距，使某次谐波的节距因数接近或等于零，以达到削弱或消除某次谐波的目的。,从消除谐波的观点来看，k可以选择任意整数。但是 从尽可能不削弱基波的角度考虑，应当选用接近于整距的短距。可选择2k=v-1，节距等于上式表明，要消除v次谐波，只要选用比整距短 的线圈即可。采用该短距时，线圈的两边位于同一极性的相同磁场位置下。,如要消除5次谐波 取,由于三相绕组采用了星 形或角形的连接，线电压中已不存在3及3的

22、倍数次谐波，所以选节距时主要考虑削弱5、7次谐波。采用分布绕组当q增加时，基波的分布因数减小不多，但谐波的分布因数显著减小。所以就分布绕组来说，每极每相槽数q越多，抑制谐波电势的效果越好。但q增多，必增加电机槽数，使电机成本提高。考虑到q6时，分布因数的下降已不明显，所以一般选6q2，右图表示不同q值时，谐波分布因数的变化情况。,改善主极磁场分布改善磁极极靴外型（凸极同步电机）或励磁绕组的分布（隐极同步电机）使磁极磁场沿电枢表面分布接近于正弦波。对于齿谐波，由于其绕组因数与基波绕组因数相同，不能采用短距和分布的方法削弱它，若采用分布和短距则基波电势将按相同比例缩小。,凸极电机,采用斜槽采用斜槽

23、后，同一根导体内的各个小段在磁场中的位置互不相同，所以同一导体各点感应电势不同，与直槽相比，导体中的感应电势有所变化，理论证明采用斜槽后对齿谐波大为削弱，对基波和其他谐波也起削弱作用，为了计及这一影响，在计算各次谐波电势时，除了考虑节距因数和分布因数外，还应考虑斜槽因数。为了推导斜槽因数，把斜槽内导体看为无限多根短直导体的串联。相邻直导体间有一微小的相位差(0)短直导体数q，而q =（为整根导体斜过的电弧度）仿照分布因数的推导方法，可导出基波的斜槽因数为,导体斜过的距离用c表示，则对v次谐波可见要用斜槽消除v次谐波，只要使该次谐波的斜槽因数kskv=0即可。,上式有很多解，但是我们希望斜槽斜过

24、距离c越小越好，因此取表明：斜过的距离等于该次空间谐波的波长时，导体内的v谐波的电动势将相互抵消。若要消除齿谐波电动势，应使通常为使 这两个齿谐波都得到削弱，常使即斜过的距离恰好等于一个齿距。,其他措施 在多极同步发电机（例如水轮发电机）中，常常采用分数槽绕组来削弱齿谐波。由于每极每相槽数q=分数，所以齿谐波次数 一般为分数或偶数，而主极磁极中仅含有奇次谐波，即不存在齿谐波磁场，也就不存在齿谐波电势。 在小型电机中采用半闭口槽，中型电机中采用磁性槽楔来减小由于槽开口而引起的气隙磁导变化和齿谐波。但采用半闭口下线工艺复杂。,6 通有正弦电流时的单相绕组的磁动势交流绕组通过电流时，将产生磁动势和磁

25、场。,与感应电动势的分析类似，采用由简单到复杂的顺序,整距线圈通入固定电流所产生的磁动势,整距线圈组通入固定电流所产生的磁动势,短距线圈组通入固定电流所产生的磁动势,一相绕组通入固定电流所产生的磁动势,一相绕组通入正弦电流所产生的磁动势,为简化分析，假设：定转子铁心的磁导率无穷大，即认为铁心的磁位降忽略不计；定转子之间的气隙均匀；槽内电流集中于槽中心处，槽开口的影响忽略不计。6.1整距线圈的磁动势一个Nc匝的整距线圈（y1=），电流ic从线圈边A流出，从X流入。由于对称关系，此载流线圈所产生的磁场如图虚线所示。,因为铁心内的磁位降可以忽略不计，所以线圈的磁动势将全部消耗在两个气隙内。如气隙均匀

26、， 一个极下的磁动势fc应该为：所以整距线圈在气隙内形成一个一正一负、矩形分布的磁动势波，矩形波的幅值等于Ncic/2,图为4极磁场的情况，幅值为Ncic/2。把整距线圈产生的周期性的矩形磁动势波分解为基波和一系列的奇次空间谐波，基波的幅值应为矩形波幅值的4/。以线圈轴线为原点，基波磁动势可写为：,6.2分布绕组的磁动势整距分布绕组：图为q=3的整距线圈组成的极相组，此绕组为整距分布绕组。每个线圈的匝数为：Nc ；通入的电流为：ic整距线圈产生的磁动势都是一个矩形波; 三个整矩线圈产生相同的矩形波磁动势，但空间位置不同。,每个线圈产生一个矩形波，将q个整距线圈产生的矩形波磁动势相加，就得到了极

27、相组的合成磁动势。由于线圈是分布，相邻线圈在空间相差角，所以矩形波磁动势在空间相差电角度。将这些矩形波相加，得到合成磁动势是一个梯形波。,下面考虑这三个线圈的基波磁动势。分别对三个矩形波磁动势分解，得到三个基波磁动势，可知这三个基波磁动势，幅值相等，空间相差电角度。将三个基波磁动势相加，得到基波合成磁动势。由于基波磁动势在空间为余弦规律变化，可用空间矢量表示和运算，于是q个线圈的基波合成磁动势矢量，等于各个线圈基波磁动势矢量的矢量和。,可见利用矢量运算时，分布线圈基波磁动势的合成与基波电动势的合成完全相似，同样引入分布因数kd1来计及线圈分布的影响。单层整距分布绕组的基波合成磁动势fq1为qN

28、c为q个线圈的总匝数。对于双层绕组，计及上下两层的影响，上式应乘以2考虑到双层绕组每相总串联匝数为相电流为,坐标原点位于线圈组的轴线处：幅值在轴线处,短距分布绕组的磁动势：下图为q3，线圈节距y18(9)的双层短距绕组，一对极下属于同一相的有两个极相组。,不按照实际联结方式，分成两个整距绕组,直接利用前面讲到的“整距分布线圈的磁动势”的计算结果。这两个整距分布线圈，形成两个梯形磁动势，进而分解为两个磁动势基波。,我们例子中，很明显短距比整距短了一个槽，那么相差电角度为槽距角电角度。如果短距为y1，那么空间相差(- y1) 或,双层短距分布绕组的基波磁动势为：结论：双层短距分布绕组的基波磁动势是

29、双层整距时的cos(/2)倍,其中，,6.3单相绕组的磁动势一相绕组的磁动势与这一相绕组一对极下线圈组所产生磁动势的区别：因为各对极下的磁动势和磁阻组成一个对称的分支磁路，所以一相绕组的磁动势就等于一个线圈组的磁动势。,所以，一相绕组的磁动势与一对极下某相线圈组的磁动势相同，即：,单相绕组的基波磁动势在空间随s按余弦规律分布,幅值在相绕组轴线上（即线圈组的轴线上）,幅值：,正比于每极下每相的有效匝数和相电流i,若绕组内的电流随时间作余弦变化，,单相绕组产生基波磁势的幅值,磁动势为：,幅值：,幅值：,单相绕组通入交变电流产生的基波磁动势在空间随s按余弦规律变化，在时间上随t按余弦规律脉振脉振磁势

30、（磁场）：空间上看轴线固定不动，从时间上看其大小不断地随电流的交变而在正、负幅值之间脉振的磁动势（磁场）；脉振磁动势的脉振频率取决于电流的频率,单相绕组的谐波磁动势,单相绕组的谐波磁动势，根据傅立叶级数可知，单个整距线圈所产生矩形磁动势波中可以分解出一系列高次(奇次)谐波磁动势，其中第v次谐波分量应为：,按照与基波磁动势同样的方法，单相余弦电流通入到单相绕组中所产生的v次谐波磁动势(包括基波磁动势)为：,谐波磁动势从空间上看是按次谐波分布，从时间上看按t的余弦规律脉振(同基波磁动势)的脉振磁动势,7 正弦电流下三相绕组的磁动势,根据前面分析，单相绕组的磁势为一脉振磁势。在此基础上将ABC三个单

31、相绕组产生的磁动势逐点相加，就可得到三相绕组的合成磁动势。用解析法和图解法两种方法进行分析,一、三相绕组的基波合成磁势二、三相合成磁动势中的高磁谐波,解析法和图解法,内容：,分析方法：,三相对称绕组：绕组分布相同；三相绕组在空间互差120电角度(轴线相差120 ),三相对称电流（正序电流）,7.1 三相绕组基波合成磁动势,解析法：,坐标原点： 在A相绕组轴线上,A相绕组的磁动势：,B相绕组的磁动势：,C相绕组的磁动势：,利用积化和差，将各个磁动势分解成两个磁动势之和,三相磁势共同作用于气隙，则合成磁动势：,合成磁动势：,t1和t2时刻的磁动势分布：幅值不变，时间变化了t=角度，在空间上磁势波形

32、沿+s向前移动了角度。随着时间的推移，角不断增大，即磁动势波不断地向+s方向移动,是一个恒幅、正弦分布的正向行波,定子气隙呈圆柱形，因此，三相合成磁势实质上沿着气隙圆周连续推移的旋转磁动势波-圆形旋转磁势,计算旋转速度：,当电流变化一个周期(T=1/f，t=2)，磁势波推移2电弧度，相当于2 / p机械弧度。,ns- 同步转速(磁场的旋转速度),回忆：,电机绕组在转速为ns的旋转磁场下感应电势的频率为：,绕组相电流达最大值与磁动势幅值位置之间的关系,A相电流达最大值，,磁动势幅值位于(cos(-s)=1)即：s=0的位置，即A相绕组轴线处(对s其原点为A相绕组轴线),B相电流达最大值，,磁动势

33、幅值位于s=120的位置，即B相绕组轴线处,C相电流达最大值，,磁动势幅值位于s=240的位置，即C相绕组轴线处,所以，旋转磁动势波向前推移的角频率与电流交变的频率一致,分析结论：,对称三相绕组通有对称三相(正序)电流时，基波合成磁动势是一个正弦分布、以同步转速向前推移的正向旋转磁动势，即从A相轴线移向B相轴线、再移向C相轴线。合成磁动势的幅值是单相磁动势幅值的3/2。,图解法,脉振磁动势用空间相来表示：相量的长度表示磁动势幅值大小；相量的方向表示磁动势幅值的正负,绕组轴线,1、合成磁势幅值不变（3F1/2）；2、时间推进多少电角度，合成磁势在空间上同时推进多少电角度；3、转动方向由超前电流相

34、转向滞后电流相；4、合成磁势相量的轨迹为圆形：圆形旋转磁势,结论：改变电流的相序导致磁势的旋转方向发生变化,改变电流的相序,从以上分析可知：三相对称绕组通入三相对称电流后，所形成的三相基波合成磁势具有以下特性。三相合成磁势为正弦分布的旋转磁势，转向由超前 电流相转到滞后电流相。要改变磁场转向，只须改变三相电流的相序即可。幅值F1不变，为各相脉振磁势幅值的3/2倍，且旋 转幅值的轨迹是圆，所以称为圆形旋转场。当某相电流达最大值时，合成旋转磁势的幅值恰在 这一相绕组轴线上。,7.2三相合成磁动势中的高次谐波,则单相v次谐波磁势为：,前面已推出单相基波磁势为：,对应各单相基波磁动势：,得各单相高次谐

35、波磁动势：,三相高次谐波合成磁动势：,计算结果表明：,1、当 即v=3，9，15， 时,2、当 即v=7，13，19， 时,合成磁势为一正向旋转，转速为 ns/v ，幅值为 的旋转磁动势，转向与基波相同。,即三相对称通入三相对称绕组时，不存在3及3的倍数次谐波合成磁动势,3、当 即v=5，11，17，时,合成磁势为一负向旋转，转速为 ns/v ，幅值为 的旋转磁动势，转向与基波相反。,在同步电机中,谐波磁动势产生的磁场在转子表面产生涡流损耗，引起电机发热，使效率降低。在感应电机中，产生附加转距，使电机性能变坏。,应尽量减小磁势中的高次谐波，采用短距和分布绕组是减小谐波分量的有效方法。一般线圈节距最好选择在（0.80.83）这一范围内。,谐波磁动势的危害：,谐波磁动势的降低：,