第08章-交流电机共性问题2013

1、电机与拖动基础电机与拖动基础测控教研室徐小玲第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题电机及拖动基础电机及拖动基础 8.1 交流电机的电枢绕组交流电机的电枢绕组 交流电机的定子是由硅钢片叠压而成的，在定子铁心内圆周交流电机的定子是由硅钢片叠压而成的，在定子铁心内圆周上冲有若干定子槽，三相电枢绕组嵌放在定子槽中。三相电枢绕上冲有若干定子槽，三相电枢绕组嵌放在定子槽中。三相电枢绕组是对称分布的，它们匝数相等，在空间互差组是对称分布的，它们匝数相等，在空间互差120 电角度。电角度。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.1.1 常用术语常用术语 1. 绕组元件绕组元件 与

2、直流电机一样，交流电机的绕组也是由线圈按照一定规律与直流电机一样，交流电机的绕组也是由线圈按照一定规律连接而成的，因而称线圈为绕组元件，它也有单匝与多匝之分。连接而成的，因而称线圈为绕组元件，它也有单匝与多匝之分。 2. 极距极距 极距是指沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围，可用长度或极距是指沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围，可用长度或槽数来表示，即槽数来表示，即第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题)(2)m(2p1p1 i槽nZnD（8-1） np: :磁极对数；磁极对数；Z1：总槽数：总槽数 3. 节距节距 槽中线圈的两根有效边之间所跨的槽数称为节距，用符号槽中线圈的两根有效

3、边之间所跨的槽数称为节距，用符号y表表示。线圈的节距示。线圈的节距 y 一般等于或小于极距一般等于或小于极距，若，若 y =，称为，称为整距线整距线圈圈；若；若 y ，则称为，则称为短距线圈短距线圈。若若 y ，则称为，则称为长距线圈长距线圈。 4. 机械角度与电角度机械角度与电角度第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题mp n 5. 槽距角槽距角 槽距角是指相邻两槽之间的槽距角是指相邻两槽之间的电角度电角度，用符号，用符号表示，即表示，即第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题1op360Zn （8-3） 6. 每极每相槽数每极每相槽数 为了确保三相绕组的对称性，为

4、了确保三相绕组的对称性，每相绕组每相绕组在在每磁极下每磁极下应占有应占有相相等的槽数等的槽数，该槽数称为每极每相槽数，用符号，该槽数称为每极每相槽数，用符号q 表示，即表示，即 mnZqp12（8-4） 7. 相带相带 为了确保三相绕组的对称性，为了确保三相绕组的对称性，每相绕每相绕组在每磁极下应占有相等的区域，这个区组在每磁极下应占有相等的区域，这个区域常用电角度表示，称为相带。域常用电角度表示，称为相带。由于每极由于每极所对应的电角度是所对应的电角度是180，对三相电机而言，对三相电机而言，每个相带将占有每个相带将占有60电角度。电角度。 8. 槽电势星形图槽电势星形图 当把槽中各线圈的导

5、体按正弦规律变当把槽中各线圈的导体按正弦规律变化的电动势分别用相量表示时，这些相量化的电动势分别用相量表示时，这些相量将构成一个辐射状的星形图，称为槽电势将构成一个辐射状的星形图，称为槽电势星形图。星形图。由槽距角的定义可知，相邻两槽由槽距角的定义可知，相邻两槽中的导体在空间上互差中的导体在空间上互差电角度，反映到电角度，反映到时间上就是相应的导体感应电动势互差时间上就是相应的导体感应电动势互差电角度。电角度。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 槽电势星形图反映了定槽电势星形图反映了定子槽中导体感应电动势之间子槽中导体感应电动势之间的相位关系，是交流绕组分的相位关系，是交流

6、绕组分相（在星形图上划分各相所相（在星形图上划分各相所属槽号）的基本依据。属槽号）的基本依据。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题302436023601Znp槽距角槽距角720360 pn电角度电角度 交流电机电枢绕组的分类比较复杂：交流电机电枢绕组的分类比较复杂： 按照线圈节距按照线圈节距 y，可分为，可分为整距绕组整距绕组和和短距绕组短距绕组； 按照每极每相槽数按照每极每相槽数 q，可分为，可分为整数槽绕组整数槽绕组和和分数槽绕组分数槽绕组； 按照槽内嵌放导体的层数，可分为按照槽内嵌放导体的层数，可分为单层绕组单层绕组和和双层绕组双层绕组。 下面简要介绍三相单层绕组和三

7、相双层绕组的绕制方法。下面简要介绍三相单层绕组和三相双层绕组的绕制方法。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.1.2 三相单层绕组三相单层绕组第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题2pn241Zo1op30360Zn22p1mnZq62p1nZy 在图在图8-4中，如果中，如果N极下导体的感应电动势极下导体的感应电动势方向向上，则方向向上，则S极下导体的感应电动势方向向极下导体的感应电动势方向向下，下， 组成组成A相绕组的相绕组的8根导体是顺着电动势方根导体是顺着电动势方向串联起来的。向串联起来的。实际上，只要将这实际上，只要将这8根导体顺根导体顺着电动势方向串

8、联起来就行，至于串联的先后着电动势方向串联起来就行，至于串联的先后次序是无关紧要的，次序是无关紧要的， 并不影响合成电动势的并不影响合成电动势的大小和相位。大小和相位。 单层绕组的优点是结构简单，但缺点是当单层绕组的优点是结构简单，但缺点是当导线较粗时，导线较粗时， 绕组端部排列困难，所以只在绕组端部排列困难，所以只在小容量电机中使用。小容量电机中使用。 当电机容量较大，导线当电机容量较大，导线较粗时，为了端部排列整齐，下线方便，较粗时，为了端部排列整齐，下线方便， 一一般采用般采用双层绕组双层绕组。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.1.3 三相双层绕组三相双层绕组第第

9、8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题2pn241Z566565y 在双层绕组中在双层绕组中，线圈的尾边可以放在任何一个槽的下层，这线圈的尾边可以放在任何一个槽的下层，这样非常便于短距绕组的设计。样非常便于短距绕组的设计。 短距绕组可以节约材料并改善电短距绕组可以节约材料并改善电动势波形，所以动势波形，所以现代交流电机大都采用双层短距绕组现代交流电机大都采用双层短距绕组。 从以上介绍可以看出，从以上介绍可以看出，槽电势星形图是分析交流绕组的一槽电势星形图是分析交流绕组的一个有效方法个有效方法， 不仅可以分析三相单层绕组和三相双层绕组，还不仅可以分析三相单层绕组和三相双层绕组，还可以分

10、析比较复杂的绕组，可以分析比较复杂的绕组， 如分数槽绕组、变极调速绕组、多如分数槽绕组、变极调速绕组、多相绕组（六相、十二相等）。相绕组（六相、十二相等）。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 对比图对比图8-5与图与图8-4可知，可知，双层绕组的线圈组数等于磁极数，双层绕组的线圈组数等于磁极数，是单层绕组的两倍是单层绕组的两倍。8.2 电枢绕组的感应电动势电枢绕组的感应电动势 设在交流电机定、转子之间的气隙中存在着旋转磁场，该磁设在交流电机定、转子之间的气隙中存在着旋转磁场，该磁场可以是定子或转子单独产生，也可以是定、转子共同产生。旋场可以是定子或转子单独产生，也可以是定、转

11、子共同产生。旋转磁场的基波分量在气隙空间按正弦规律分布，其转速为转磁场的基波分量在气隙空间按正弦规律分布，其转速为n1，称，称为为同步转速同步转速。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 根据电磁感应定律，旋转磁场将切割定、转子绕组，并在绕根据电磁感应定律，旋转磁场将切割定、转子绕组，并在绕组中产生感应电动势。按照交流绕组的基本构成，组中产生感应电动势。按照交流绕组的基本构成，先讨论一根导先讨论一根导体的感应电动势，再讨论线圈及线圈组的感应电动势，最后讨论体的感应电动势，再讨论线圈及线圈组的感应电动势，最后讨论电枢绕组的感应电动势。电枢绕组的感应电动势。第第8 8章章 交流电机的

12、共性问题交流电机的共性问题Blve n（8-5） 8.2.1 导体的感应电动势导体的感应电动势 在图在图8-6中，画出了定子中，画出了定子A相绕组的相绕组的一个线圈一个线圈A-X，下面从波形、频率和大，下面从波形、频率和大小三个方面分析导体小三个方面分析导体A中的感应电动势。中的感应电动势。 1. 感应电动势的波形感应电动势的波形 根据电磁感应定律，位于磁场中的根据电磁感应定律，位于磁场中的导体其感应电动势的瞬时值为导体其感应电动势的瞬时值为 对于现有的电机，导体的长度和导体切割磁场的速度都是一对于现有的电机，导体的长度和导体切割磁场的速度都是一定的，导体中的感应电动势与导体切割到的磁通密度成

13、正比，所定的，导体中的感应电动势与导体切割到的磁通密度成正比，所以以感应电动势的波形取决于磁通密度的波形感应电动势的波形取决于磁通密度的波形。显然，磁通密度在。显然，磁通密度在空间是正弦分布的（图空间是正弦分布的（图8-6b），对应地感应电动势在时间上也是），对应地感应电动势在时间上也是正弦分布的，如图正弦分布的，如图8-7 所示。所示。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题Blve n（8-5） 2. 感应电动势的频率感应电动势的频率 由图由图8-6可见，当磁场旋转过一对极时，导体可见，当磁场旋转过一对极时，导体A中的感应电中的感应电动势将变化一个周期。当磁场旋转一圈转过动势

14、将变化一个周期。当磁场旋转一圈转过 np 对极对极时，时， 导体导体A中的感应电动势将变化中的感应电动势将变化 np 周期。周期。 旋转磁场的旋转磁场的转速是转速是 n1，其单，其单位是位是r/min，表示磁场旋转，表示磁场旋转n1圈的时间是圈的时间是60s，所以感应电动势，所以感应电动势en的频率为的频率为 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题601pnnf （8-6） 赫兹赫兹（Hz） 3. 感应电动势的大小感应电动势的大小 设气隙磁通密度的最大值为设气隙磁通密度的最大值为B，则感应电动势，则感应电动势en的最大值为的最大值为 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共

15、性问题（8-8） lvBEnmaxfnnnDnDv26022601pp1 i11 iav2BB 1nmaxfE11nmaxn22. 222ffEE（8-6） （8-7） （8-9） （8-10） 每极磁通每极磁通lBav1感应电动势感应电动势有效值有效值8.2.2 线圈的感应电动势线圈的感应电动势 一匝线圈由两根导体连接而成，根据线圈节距与电机极距的一匝线圈由两根导体连接而成，根据线圈节距与电机极距的大小关系，可以分为大小关系，可以分为整距线圈（整距线圈（y =）和和短距线圈（短距线圈（ y ）。 下面分别讨论这两种线圈的感应电动势。下面分别讨论这两种线圈的感应电动势。 1. 整距线圈的感应电

16、动势整距线圈的感应电动势第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题n1n2n1y2EEEE1n1y44. 42fEE1yy44. 4fNE 2. 短距线圈的感应电动势短距线圈的感应电动势第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题n2n1yEEEy1n1n1y22cos2kEEE2cos22cos2n1n1y1EEk整距线圈感应电动势短距线圈感应电动势基波短距因数，其值总是小于基波短距因数，其值总是小于1，表示线圈，表示线圈短距后感应电动势对比整距时应打的折扣。短距后感应电动势对比整距时应打的折扣。 y11yy44. 4kfNE 在交流绕组中采用短距线圈后，线圈中的感应电动势

17、比整距时在交流绕组中采用短距线圈后，线圈中的感应电动势比整距时虽然有所减小，但是有利于改善旋转磁场的波形，使之更接近于正虽然有所减小，但是有利于改善旋转磁场的波形，使之更接近于正弦，同时在旋转磁场作用下的感应电动势也更接近于正弦，这些都弦，同时在旋转磁场作用下的感应电动势也更接近于正弦，这些都有利于电机性能的改善。有利于电机性能的改善。8.2.3 绕组的感应电动势绕组的感应电动势 绕组是将若干个线圈组绕组是将若干个线圈组串联或者并联串联或者并联而构成的，所以下面先讨而构成的，所以下面先讨论线圈组的感应电动势。论线圈组的感应电动势。 1. 线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势 不论是单层绕组还是

18、双层绕组，每一线圈组都是由不论是单层绕组还是双层绕组，每一线圈组都是由q个线圈串联个线圈串联而成的，并且这些串联线圈分别安置在相邻的槽中，而成的，并且这些串联线圈分别安置在相邻的槽中， 在空间依次相在空间依次相隔隔槽距角，由此构成的绕组即为槽距角，由此构成的绕组即为分布绕组分布绕组，如图，如图8-10a所示。所示。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题2sin2qqRE q1yyyq2sin2sin2sin2sinkqEqqqEqEE2sin2sinyqq1qqqEEk集中绕组合成电动势分布绕组合成电动势w11yq1y11yq)

19、(44. 4)(44. 4kqNfkkqNfE分布因数，其值也总是小于分布因数，其值也总是小于1，表示分布绕组，表示分布绕组感应电动势对比集中绕组应打的折扣。感应电动势对比集中绕组应打的折扣。 绕组因数绕组因数q11yw1kkk2sin2yRE 单个线圈的电动单个线圈的电动势势 2. 绕组的感应电动势绕组的感应电动势 上式中的上式中的qNy是线圈组是线圈组q个串联线圈的总匝数，如果每相绕组个串联线圈的总匝数，如果每相绕组的总串联匝数为的总串联匝数为N1，则，则每相绕组每相绕组的感应电动势就是的感应电动势就是第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题w11144. 4kfNE（8-24

20、） 对于单层绕组对于单层绕组aqNnNyp1对于双层绕组对于双层绕组aqNnNyp12w11yq1y11yq)(44. 4)(44. 4kqNfkkqNfEa:一相一相绕组绕组有有a条条支路，一支路，一条条支路由若干支路由若干个线个线圈圈组组串串联联而成而成第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.3 电枢绕组的磁动势和旋转磁场电枢绕组的磁动势和旋转磁场 如果交流电机的定子电枢绕组通入三相对称的交流电流，如果交流电机的定子电枢绕组通入三相对称的交流电流，将产生一定的磁动势及磁场。下面首先分析将产生一定的磁动势及磁场。下面首先分析单相电枢绕组单相电枢绕组的磁的磁动势，然后讨论动势，

21、然后讨论三相电枢绕组三相电枢绕组的合成磁动势及磁场。的合成磁动势及磁场。8.3.1 8.3.1 单相电枢绕组的磁动势单相电枢绕组的磁动势 1. 1. 整距集中绕组的磁动势整距集中绕组的磁动势 图图8-11a8-11a所示是一台两极电机的示所示是一台两极电机的示意图。在定子上画出了一相的整距集中意图。在定子上画出了一相的整距集中绕组，当线圈中通过电流时，便产生了绕组，当线圈中通过电流时，便产生了一个两极磁场。显然，磁场的强弱取决一个两极磁场。显然，磁场的强弱取决于定子线圈匝数于定子线圈匝数Ny和线圈电流和线圈电流iy的乘积的乘积Nyiy，即，即磁动势磁动势fy。第第8 8章章 交流电机的共性问题

22、交流电机的共性问题tIicos2yytINtfcos22)(yyy（8-27） 任何瞬间单相电枢任何瞬间单相电枢绕组的磁动势在空间以绕组的磁动势在空间以矩形波分布，矩形波的矩形波分布，矩形波的高度随时间按正弦规律高度随时间按正弦规律变化。这种在空间位置变化。这种在空间位置固定，而大小随时间变固定，而大小随时间变化的磁动势称为化的磁动势称为脉振磁脉振磁动势动势。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 对图对图8-11b所示的矩形波磁动势沿圆周进行傅里叶分解，可所示的矩形波磁动势沿圆周进行傅里叶分解，可以得到相应的基波分量以得到相应的基波分量 xtFxtINtxfcoscoscos

23、cos224),(1yyyy1（8-28） 基波分量的幅值基波分量的幅值 yyy19 . 0INF定子内表面的定子内表面的圆周距离圆周距离 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题q1yyq1y1q9 . 0kIqNkqFF分布因数分布因数 图图8 8- -1 12 2 整整距距分分布布绕绕组组的的磁磁动动势势y1Fa)b)y2Fy3Fy1Fy2Fy3FORqFyy1FqF1232sin2sinq1qqk 2. 整距分布绕组的磁动势整距分布绕组的磁动势 如图如图8-12a所示，由所示，由q个整距线圈串联所构成的线圈组是最简个整距线圈串联所构成的线圈组是最简单的整距分布绕组，每个线圈

24、所产生的基波磁动势在空间按正弦单的整距分布绕组，每个线圈所产生的基波磁动势在空间按正弦规律分布，可以用空间相量来表征，规律分布，可以用空间相量来表征，这些这些空间相量之间的相位差应该就空间相量之间的相位差应该就是线圈之间的位移角是线圈之间的位移角，即槽距角，即槽距角 。 3. 双层短距分布绕组的磁动势双层短距分布绕组的磁动势 图图8-13a所示是双层短距分布绕组的展开图，同一相线圈的所示是双层短距分布绕组的展开图，同一相线圈的上、下层导体要错开一个距离，上、下层导体要错开一个距离， 这个距离刚好就是线圈节距所这个距离刚好就是线圈节距所缩短的电角度缩短的电角度。 从绕组电流产生磁场的角度看，从绕

25、组电流产生磁场的角度看，合成磁动势的大小及波形合成磁动势的大小及波形只取决于导体电流的大小和方向以及导体的分布情况，而与导只取决于导体电流的大小和方向以及导体的分布情况，而与导体之间的连接次序无关体之间的连接次序无关。因此，可以。因此，可以将所有上层导体看成是一将所有上层导体看成是一个的整距分布绕组，而将所有下层导体看成是另一个的整距分个的整距分布绕组，而将所有下层导体看成是另一个的整距分布绕组布绕组。如图。如图8-13b所示，这两个绕组的基波磁动势大小相等，所示，这两个绕组的基波磁动势大小相等，相位差为电角度相位差为电角度 。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题第第8 8章

26、章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题y1q1yyq)2(9 . 02cos2kkIqNFF2cosy1k短距因数短距因数 4. 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势 为了使公式简明并使用方便，一般采用绕组相电流为了使公式简明并使用方便，一般采用绕组相电流I 和每相和每相串联总匝数串联总匝数N1来计算磁动势。设绕组的来计算磁动势。设绕组的并联支路数为并联支路数为a，则线圈，则线圈电流电流Iy=I/a；另外，对于；另外，对于双层绕组双层绕组， 由式（由式（8-26）可知线圈匝数）可知线圈匝数Ny=aN1/(2npq)。 把这两个关系式代入上式，把这两个关系式代入上式， 可得单相绕组基波可得单相绕组

27、基波磁动势的幅值磁动势的幅值 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题aqNnNyp12w1p119 . 0knINFy1q1w1kkk绕组因数绕组因数 y1q1yyq)2(9 . 02cos2kkIqNFF 上式对于单层绕组同样适用。这样，上式对于单层绕组同样适用。这样，单相绕组基波磁动势单相绕组基波磁动势的完整表达式为的完整表达式为 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题xtFtxfcoscos),(11（8-31） 该磁动势的轴线在该磁动势的轴线在空间固定不动，而空间固定不动，而振幅不断地随时间振幅不断地随时间做正弦变化。做正弦变化。 8.3.2 三相电枢绕组的

28、合成磁动势三相电枢绕组的合成磁动势 通过合理布置定子槽中的三相电枢绕组，能够有效地减小通过合理布置定子槽中的三相电枢绕组，能够有效地减小气隙中的磁动势谐波。可以认为每相电枢绕组产生的磁动势在气隙中的磁动势谐波。可以认为每相电枢绕组产生的磁动势在空间是正弦分布的，并且三相磁动势在空间互差空间是正弦分布的，并且三相磁动势在空间互差120电角度。电角度。三相电枢绕组的基波磁动势为三相电枢绕组的基波磁动势为（8-32）第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题)32cos()32cos(),()32cos()32cos(),(coscos),(1C11B11A1xtFtxfxtFtxfxtF

29、txf 根据三角函数的积化和差公式，上式可以写为根据三角函数的积化和差公式，上式可以写为将上式中三相电枢绕组磁动势相加，得到合成基波磁动势将上式中三相电枢绕组磁动势相加，得到合成基波磁动势第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题)32cos(21)cos(21),()32cos(21)cos(21),()cos(21)cos(21),(11C111B111A1xtFxtFtxfxtFxtFtxfxtFxtFtxf)cos(),(11xtFtxfw1p11135. 123knINFF第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 图图8-14说明说明 是一个幅是一个幅值恒定、正

30、弦分布的行波。值恒定、正弦分布的行波。 由于由于 表示三相电枢表示三相电枢绕组基波合成磁动势沿气隙圆周绕组基波合成磁动势沿气隙圆周的空间分布，所以它是一个沿气的空间分布，所以它是一个沿气隙圆周旋转的行波，其相对于定隙圆周旋转的行波，其相对于定子的速度是子的速度是 ),(1txf),(1txf1v同步速度同步速度 221v相应的波长相应的波长 )cos(),(11xtFtxf 可见，可见，定子定子A、B、C三相绕组的磁动势均可以分解为两个三相绕组的磁动势均可以分解为两个大小相等、转向相反的旋转磁动势。大小相等、转向相反的旋转磁动势。正向旋转的磁动势相位相正向旋转的磁动势相位相同，其合成磁动势的幅

31、值是每相正转磁动势幅值的同，其合成磁动势的幅值是每相正转磁动势幅值的3倍，而反向倍，而反向旋转的磁动势相位互差旋转的磁动势相位互差120 ，其合成磁动势为零。，其合成磁动势为零。 一个三相对称绕组通入三相对称电流时，所产生的一定是一个三相对称绕组通入三相对称电流时，所产生的一定是个圆形的旋转磁场。这个概念不仅可以用上面的数学手段来证个圆形的旋转磁场。这个概念不仅可以用上面的数学手段来证明，还可以进一步用图明，还可以进一步用图8-15来解释。设三相电流为来解释。设三相电流为 （8-37）第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题)32cos()32cos(cosmCmBmAtIitIi

32、tIi第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题右手螺旋右手螺旋定则定则2,mCBmAIiiIi2,mCAmBIiiIi2,mBAmCIiiIi8.3.3 旋转磁场的基本特点旋转磁场的基本特点 1）三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成）三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成磁动势是一个旋转行波磁动势是一个旋转行波，合成磁动势的幅值是单相电枢绕组脉振合成磁动势的幅值是单相电枢绕组脉振磁动势幅值的磁动势幅值的3/2倍。同理可以证明，倍。同理可以证明，对于对于m相对称绕组通入相对称绕组通入m相对称电流，所产生的基波合成磁动势也是一个旋转行波，其相对称电流，所产生的基波

33、合成磁动势也是一个旋转行波，其幅值为每相脉振幅值的幅值为每相脉振幅值的m/2倍。倍。 2）根据旋转磁场的行波性质，旋转磁场的电角速度和机械）根据旋转磁场的行波性质，旋转磁场的电角速度和机械转速为转速为 p160nfn 上式表明，旋转磁场的转速上式表明，旋转磁场的转速n1仅与电源频率仅与电源频率f和电机极对数和电机极对数np有关，称为有关，称为同步转速同步转速。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题f 21 3）从图）从图8-15可见，旋转磁可见，旋转磁场的旋转方向是从电流超前的相场的旋转方向是从电流超前的相转向电流滞后的相，即合成磁动转向电流滞后的相，即合成磁动势的轴线是从势的

34、轴线是从A相转到相转到B相，再从相，再从B相转到相转到C相。因此相。因此要改变旋转磁要改变旋转磁场的方向，只要改变电枢绕组的场的方向，只要改变电枢绕组的相序即可相序即可，也就是将连接到电源，也就是将连接到电源的三相绕组的的三相绕组的3根接线中的任意根接线中的任意2根对调就可以了；根对调就可以了； 4）从图）从图8-15还可以看出，还可以看出，当当某相电流达到最大时，旋转磁动某相电流达到最大时，旋转磁动势的波幅刚好转到该相绕组的中势的波幅刚好转到该相绕组的中心线上心线上。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.4 交流电机的磁场分析交流电机的磁场分析8.4.1 交流电机的主磁通交

35、流电机的主磁通 当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时，当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时， 便在气隙中便在气隙中建立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。建立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。与基波与基波旋转磁场相对应的磁通称为主磁通，用旋转磁场相对应的磁通称为主磁通，用 m表示。表示。由于旋转磁场由于旋转磁场是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的，所以相应的是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的，所以相应的主磁通实际上是与定、转子绕组同时相交链的，这也是判断主主磁通实际上是与定、转子绕组同时相交链的，这也是判断主磁通的重要依据。磁通的重要依据。主磁通又称为气隙磁

36、通，交流电机就是依靠主磁通又称为气隙磁通，交流电机就是依靠气隙磁通来实现定、转子之间的能量转换的。气隙磁通来实现定、转子之间的能量转换的。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 电机的磁场分布可以用电机的磁场分布可以用计算机仿真的方法来模拟，计算机仿真的方法来模拟，目前有一些专用的磁场分析目前有一些专用的磁场分析软件，如软件，如ANSYS，也可以利，也可以利用用MATLAB软件。图软件。图8-16所所示就是采用示就是采用MATLAB的有限的有限元工具箱建立的一个交流凸元工具箱建立的一个交流凸极电机的磁场仿真模型，当极电机的磁场仿真模型，当电机转子通以励磁电流，并电机转子通以励磁

37、电流，并假定定子电流为假定定子电流为0时，其磁场时，其磁场分 布 如 图分 布 如 图 8 - 1 7 所 示 。所 示 。第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题 交 流 电 机交 流 电 机主磁通经过的主磁通经过的路径为：路径为：气隙气隙定子齿定子齿定定子轭子轭定子齿定子齿气隙气隙转子转子齿齿转子轭转子轭转子齿转子齿气隙气隙，这与直流电机这与直流电机相类似。相类似。 第第8 8章章 交流电机的共性问题交流电机的共性问题8.4.2 交流电机的漏磁通交流电机的漏磁通 交流电机定子绕组除产生主磁通外，还产生与定子绕组相交交流电机定子绕组除产生主磁通外，还产生与定子绕组相交链而不与转子

38、绕组相交链的磁通，称为链而不与转子绕组相交链的磁通，称为定子漏磁通定子漏磁通，用，用 1 表示。表示。定子漏磁通按磁通路径可分为定子漏磁通按磁通路径可分为3类：类： （1）槽漏磁通槽漏磁通 由一侧槽壁横越至另一侧槽壁的漏磁通。由一侧槽壁横越至另一侧槽壁的漏磁通。 （2）端部漏磁通端部漏磁通 交链于绕组端部的漏磁通。交链于绕组端部的漏磁通。 （3）谐波漏磁通谐波漏磁通 当定子绕组通入三相交流电时，在气隙中当定子绕组通入三相交流电时，在气隙中除产生基波旋转磁场外，还产生一系列高次谐波旋转磁场，以及除产生基波旋转磁场外，还产生一系列高次谐波旋转磁场，以及相应的高次谐波磁通。这些谐波磁通虽然同时交链定、相应的高次谐波磁通。这些谐波磁通虽然同时交链定、 转子绕组，转子绕组，但一般不利于电机的正常运行，所以我们把它们作为漏磁通处理。但一般不利于电机