根據(jù)繞組的構(gòu)成原理,先分析一個(gè)線圈的磁通勢(shì),進(jìn)而分析一個(gè)線圈的磁通勢(shì)和一相繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì),再求三相繞組共同產(chǎn)生的合成磁通勢(shì)。一、 單相繞組的磁通勢(shì)(一) 整距線圈的磁通勢(shì)(圖4-12)一個(gè)整距線圈AX通以電流I時(shí),產(chǎn)生的磁場(chǎng)用磁力線表示時(shí),如圖(4-12a)所示。電流為正(A出,X進(jìn))時(shí),下半部為N極,上半部為S極,用安培環(huán)路定律可的每個(gè)極下磁通勢(shì)為一常數(shù),設(shè)磁力線自定子出為正,則氣隙中磁通勢(shì)沿圓周分布展開(kāi)后如圖(4—12b)所示幅值應(yīng)為 。如果電流為正弦交流 ,則此矩形波的高度將隨時(shí)間以電流交變的頻率交變。如圖(4—13)所示: 時(shí) , ,范圍內(nèi)。矩形波高度為 。 時(shí), ,矩形波高度為零。 , ,磁通勢(shì)變?yōu)?,改變了方向。所以整距線圈產(chǎn)生的磁通勢(shì)任何瞬間,空間分布總為矩形波。而空間任何一點(diǎn)的大小隨電流的變化而變化。 這種空間分布位置固定不變,而大小隨時(shí)間交變的磁通勢(shì)稱為脈振磁通勢(shì),脈振頻率即電流變化的頻率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式: 對(duì)于多極電機(jī),每一對(duì)極的磁通勢(shì),分布情況與上相同,只是空間分布增加了p倍而已,如圖4-14所示。為將線圈的磁通勢(shì)合成,用矩形波疊加很不方便,一般先用傅氏級(jí)數(shù),將矩形分布的磁通勢(shì)分解成基波和一系列諧波,然后分別合成。矩形波分解如圖4—15所示。 對(duì)橫軸對(duì)稱,即 ,只含奇次諧波。又 對(duì)縱軸對(duì)稱,即 ,∴只含余弦項(xiàng),故有式中 = (二)線圈組的磁通勢(shì)1. 整距線圈的線圈組磁通勢(shì)設(shè)q=3,三個(gè)線圈各產(chǎn)生一個(gè)矩形波磁通勢(shì),分別進(jìn)行分解,則三個(gè)基波磁通勢(shì)大小相等,均為 空間互差一個(gè)槽距角 ,如圖4—16所示。由圖4—16 c)可得線圈組基波合成磁通勢(shì)的幅值為: , 而 , 所以 式中 稱為基波磁通勢(shì)的分布系數(shù),其物理意義為:由于采用分布繞組,使基波磁通勢(shì)減小的倍數(shù)( <1)。 同理,對(duì)于高次諧波 式中 稱為諧波磁通勢(shì)的分布系數(shù)。例3-1 用以說(shuō)明采用分布繞組是改善磁通勢(shì)波形的有效措施之一。 2.短距線圈的線圈組磁通勢(shì)雙層線圈一般采用短距線圈,對(duì)合成磁通勢(shì)有影響。以前3雙層繞組為例,q=2, 一對(duì)極下兩個(gè)短距線圈組如圖4—17所示。根據(jù)只要不改變各線圈邊中的電流大小和方向,產(chǎn)生的磁通勢(shì)就不變的規(guī)律,可以等效為圖4—18中的兩個(gè)整距線圈組。這兩個(gè)整距線圈組在空間位移的角度 正好等于線圈節(jié)距縮短的角度,為 線圈組基波合成磁通勢(shì) 式中 稱為基波磁通勢(shì)的短距系數(shù)。其物理意義為:由于采用短距線圈,使基波磁通勢(shì)減小的倍數(shù)。 對(duì)于 次諧波,短距系數(shù)為 如果取 , 因ν為奇數(shù),則 , 次諧波得以完全消除。(三)一相繞組磁通勢(shì)一相繞組磁通勢(shì)不是整個(gè)繞組的安匝數(shù),而是每對(duì)極下的合成磁通勢(shì)。為此,基波合成磁通勢(shì)的幅值 式中 稱為基波繞組系數(shù)。諧波磁通勢(shì)的幅值 (安匝/極)一相繞組磁通勢(shì)的表達(dá)式:一相繞組磁通勢(shì)的幾點(diǎn)結(jié)論:(1)是脈振磁通勢(shì);(2)基波的磁通勢(shì)幅值的位置與繞組的柱線重合;(3)基波的磁通勢(shì)幅值: ,諧基波的磁通勢(shì)幅值: 。二.三相繞組磁通勢(shì)——旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)(一) 脈振磁通勢(shì)的分解根據(jù)三角函數(shù)公式:可將一繞組的脈振磁通勢(shì)公式寫(xiě)成: 此式表明一個(gè)脈振磁通勢(shì)分解為兩個(gè)分量,先分析第一個(gè)分量:時(shí),磁通勢(shì)在空間分布如圖4—19,觀察此正弦分布曲線上為某一定值的A點(diǎn),由于常數(shù)則有 常數(shù)兩邊對(duì)t微分,可得沿氣隙周?chē)苿?dòng)的線速度v 沿氣隙周?chē)D(zhuǎn)的速度 由此可見(jiàn) 是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì),其幅值為一相磁通勢(shì)幅值的1/2,轉(zhuǎn)速 。 同理分析 可得,亦是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì),幅值為 只是轉(zhuǎn)速 ,即轉(zhuǎn)向相反。結(jié)論:一個(gè)脈振磁通勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相同,轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)。三.三相繞組的基波合成磁通勢(shì) 若取A相繞組的軸線處作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn),則可得A,B,C三相基波磁通勢(shì)的表達(dá)式為: 分別將這3個(gè)脈振磁通勢(shì)分解,則得三相繞組的基波合成磁通勢(shì) 顯然這亦是一個(gè) 的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì),只是幅值為一相磁通勢(shì)幅值的 ,用F1表示。以上是數(shù)學(xué)方法結(jié)論。亦可直觀圖解得到。如圖4—20所示,圖中分析了 四個(gè)特定時(shí)間三相基波合成磁通勢(shì)的情況。綜和以上兩種方法??傻萌嗬@組的基波合成磁通勢(shì)有一下三特征:(1) 是一過(guò)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì),速度為同步轉(zhuǎn)速 ( )。旋轉(zhuǎn)方向決定于電源相序,從超前相轉(zhuǎn)向滯后相。(2) 幅值為一相磁通勢(shì)幅值的 。恒定不變,故為圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)。(3) 哪一相的電流達(dá)正的最大值,三相基波合成磁通勢(shì)的幅值就在哪一相繞組的軸線上。用同樣方法,可以分析各次諧波磁通勢(shì)。 次 ,諧波合成磁通勢(shì)為正轉(zhuǎn)(與基波合成磁通勢(shì)轉(zhuǎn)向相同)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì), 次諧波合成磁通勢(shì)等于零。三.三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)