chapter07 交流电机的绕组_2016
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CH7 交流绕组及其电动势和磁动势
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同步发电机原理结构示意图（截面图） 同步发电机原理结构示意图（截面图）
导体 交流绕组
7
三相异步电机结构图
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2、交流电机中的旋转磁场 、
旋转磁场是交流电机工作的基础。 旋转磁场是交流电机工作的基础。 交流电机中有两种旋转磁场，一种是磁场本身恒定， 交流电机中有两种旋转磁场，一种是磁场本身恒定， 由原动机拖动磁极旋转， 由原动机拖动磁极旋转，在电机气隙空间产生的旋转 磁场，称为机械旋转磁场 机械旋转磁场。 磁场，称为机械旋转磁场。如同步电机转子在原动机 拖动下产生的磁场，同步电机转子上有直流绕组， 拖动下产生的磁场，同步电机转子上有直流绕组，通 入直流电后产生恒定磁场，在原动机拖动下转子旋转， 入直流电后产生恒定磁场，在原动机拖动下转子旋转， 产生旋转磁场。 产生旋转磁场。另一种是由于在电机定子上的三相对 称交流绕组中通入三相对称交流电流， 称交流绕组中通入三相对称交流电流，它在电机气隙 空间产生的磁场也为旋转磁场，称为电气旋转磁场 电气旋转磁场。 空间产生的磁场也为旋转磁场，称为电气旋转磁场。 这种磁场不是由于原动机拖动旋转而产生的。 这种磁场不是由于原动机拖动旋转而产生的。
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电角度＝ 电角度＝p×机械角度
磁密在空间为正弦分布，一对磁 磁密在空间为正弦分布， 极便对应于一个完整正弦波， 极便对应于一个完整正弦波，相 当于360 360° 当于360°。如果磁极极对数是p， 个完整正弦波， 整个圆周有p个完整正弦波，相当 360° 于p × 360°。从几何的观点来 整个圆周只有360 360° 看，整个圆周只有360°。 圆周的空间几何角度称为机械角 度，而圆周上对应于磁场分布的 角度称为电角度。 角度称为电角度。
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2、交流电机中的旋转磁场 、
电工学第七版课件(第八版的也可以将就用,改不了多少)第07章 交流电动机(5h)
750 (转/分）
120
90
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
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第7章 交流电动机
7. 2. 2 电动机的转动原理
1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
V2
v
U1
n0
F
W2
N
60 f1 n0 (转/分） W1 F p 旋转磁场
U1
第7章 交流电动机
动画
i2 V 1
i3
V2 U2 W2 W1
W2
0 o
A U1 A U1
t
W2
V2
S
结论： 任意调换两根 V1 电源进线，则旋转 磁场反转。 t 0
S
V1 U2
V2
N
W1
N
U2
W1 13 /97
t 60
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第7章 交流电动机
3.旋转磁场的极对数P
I2
E2 R X sE 20
2 2 2 2
s 0 I 2 0 (n n0 )
R X 5. 转子电路的功率因数 cos2 s很小时 2 SX 20 R R2
2 2
2 R2 (sX 20 ) 2
s 1 I 2max
E 20
2 20
cos 2
2 2 R2 X 2 R2 2
pn0 f1 60
f 1= 电源频率 f
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第7章 交流电动机
7. 3. 2 转子电路
n (1 s )n0 n0 n 60 f 1 s n0 n 100% f sf p 0 2 1
120
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可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
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第7章 交流电动机
7. 2. 2 电动机的转动原理
1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
V2
v
U1
n0
F
W2
N
60 f1 n0 (转/分） W1 F p 旋转磁场
U1
第7章 交流电动机
动画
i2 V 1
i3
V2 U2 W2 W1
W2
0 o
A U1 A U1
t
W2
V2
S
结论： 任意调换两根 V1 电源进线，则旋转 磁场反转。 t 0
S
V1 U2
V2
N
W1
N
U2
W1 13 /97
t 60
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第7章 交流电动机
3.旋转磁场的极对数P
I2
E2 R X sE 20
2 2 2 2
s 0 I 2 0 (n n0 )
R X 5. 转子电路的功率因数 cos2 s很小时 2 SX 20 R R2
2 2
2 R2 (sX 20 ) 2
s 1 I 2max
E 20
2 20
cos 2
2 2 R2 X 2 R2 2
pn0 f1 60
f 1= 电源频率 f
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第7章 交流电动机
7. 3. 2 转子电路
n (1 s )n0 n0 n 60 f 1 s n0 n 100% f sf p 0 2 1
第七章交流绕组的磁动势
Electric Machinery
线圈磁场模拟分布图
Electric Machinery
在一个整距集中的线圈中通过 余弦变化的交流电时，他所产生的 矩形波磁动势的幅值将随着时间作 余弦变化。当t=0，电流达到最大值 时，矩形波的高度也达到最大值 Fcm ； 当 ωt=90度，电流为零时，矩形的 高度也为零。当电流为负值时，磁 动势也随着改变方向；矩形磁动势 波随时间变化的关系如图所示。由 图可以看出：任何瞬间，磁动势在 空间的分布为一矩形波；在空间的 任何一点，磁动势的大小随时间按 余弦规律脉振。我们称这种在空间 2 fc N c I c cos t Fcm cos t 位置固定，而幅值和方向随时间变 2 化的磁动势为脉振磁动势。 2 Fcm N c I c 为幅值 脉振磁动势可以表示为: 2
上式表明:整距线圈矩形分布的脉振磁动势包含基波磁动势 和一系列的高次谐波磁动势。
Electric Machinery
由上述分析可 得出以下结论：
1.整距线圈产生的磁动 势是一个在空间上按矩 形分布，幅值随时间以 电流频率按正弦规律变 化的脉振波。
2.矩形磁动势波形可以分解成在空间按正弦分布的基波和一系列 奇次谐波，各次谐波均为同频率的脉振波。基波的极距等于矩形 波的极距，v次谐波的极距又是基波极距的1/v倍，故v 次谐波的 极对数是基波极对数的v倍。即:其对应的极对数pv=vp，极距为 τv=τ/v。 3.电机v次谐波的幅值Fcv=0.9IcNc/v，各次谐波都有一个波幅在 线圈轴线上。
Electric Machinery
其中，基波磁动势在空间按正弦分布；在时间上，任何一 个位置的磁动势都按正弦变化。所以基波磁动势是一个正弦分 布的正弦脉振磁势。其表达式为：
电工课件第7章 交流电动机
c
o
s
ϕ
2
随 s变 化 曲 线
转子绕组的感应电流
I2 =
E2 = R22 + X22
sE20 R22 + (sX20)2
(n ↑→ s ↓→ I2 ↓)
转子电路的功率因数
I2, cos ϕ2 I2
cos ϕ2 =
R2
R22 + (sX20 )2
(n ↑→ s ↓→ cos ϕ2 ↑ )
结论：转子转动时，转
转子电流
转子电路的 功率因数
T = KTΦ I2 cosϕ2
由前面分析知：
I2 = cos ϕ 2
s E 20
R
2 2
=
+
(sX
R2
20
)2
R
2 2
+
(sX 20 )2
U 1 = 4 .44 f 1 N 1Φ m
由此得电磁转矩公式
T
=
K
R22
sR2 + (sX 20 )2
⋅
U
2 1
电磁转矩公式
T
S
V1
方向:顺时针
U2
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E20
感应电流 I2 旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
n
7. 2. 3 转差率
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场
旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转
磁场的转速相等，即
如果: n = n0 n < n0
异步电动机
机座：固定和支撑定 子铁心。因此 要求有足够的 机械强度(铸钢 或铸铁)。