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交流绕组的感应电动势与磁动势解析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:正确说出转子绕组的感应电动势。式(5-5)不但是异步电动机每相定子绕组电动势有效值的计算公式,也是交流绕组感应电动势有效值的普遍公式。反之,满足上述性质的两个旋转磁动势的合成即为脉振磁动势。()4.频率为50 Hz的24极交流电动机,旋转磁动势的转速为125 r/min。()5.三相绕组通以直流电时,其磁势为脉动磁动势。()四、分析计算题1.三相交流感应电动机中,三相基波合成磁动势的特性是什么?

交流绕组的感应电动势与磁动势解析

学习任务】(1)正确说出定子绕组的感应电动势

(2)正确说出转子绕组的感应电动势。

(3)正确认识单相绕组和三相绕组的磁动势。

1.定子绕组的感应电动势

异步电动机气隙中的磁场旋转时,定子绕组切割旋转磁场将产生感应电动势,每相定子绕组的基波感应电动势为

式中 f1——定子绕组的电流频率,即电源频率(Hz);

Φ0——每极基波磁通(Wb);

N1——每相定子绕组的串联匝数;

KW1——定子绕组的基波绕组系数,它反映了集中、整距绕组(如变压器绕组)变为分布、短距绕组后,基波电动势应打的折扣。

式(5-5)不但是异步电动机每相定子绕组电动势有效值的计算公式,也是交流绕组感应电动势有效值的普遍公式。该公式与变压器一次绕组的感应电动势E1=4.44f1N1Φm在形式上相似,只是多了一个绕组系数KW1,若KW1=1,两个公式的形式就一致了。这说明变压器的绕组是集中整距绕组,其KW1=1;异步电动机的绕组是分布短距绕组,其KW1<1,故N1KW1也可以理解为每相定子绕组基波电动势的有效串联匝数。

虽然异步电动机的绕组采用分布、短距后,基波电动势略有减小,但是可以证明,由磁场的非正弦波引起的高次谐波电动势将大大削弱,使电动势波形接近正弦波,这将有利于电动机的正常运行。

2.转子绕组的感应电动势

同理可得转子转动时每相转子绕组的基波感应电动势为

式中 f2——转子绕组的转子电流频率(Hz);

N2——每相转子绕组的串联匝数;

KW2——转子绕组的基波绕组系数。

3.交流绕组的磁动势

1)单相脉振磁动势

一相交流绕组的基波磁动势就是该绕组在一对磁极下的线圈组所产生的基波磁动势的叠加,若每相电流为Iφ,则有

结论:单相绕组的基波磁动势是在空间按余弦规律分布,幅值大小随时间按正弦规律变化的脉振磁动势。

2)单相脉振磁动势的分解

结论:(1)单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势,它可以分解为大小相等、转速相同而转向相反的两个旋转磁动势。

(2)反之,满足上述性质的两个旋转磁动势的合成即为脉振磁动势。

(3)由于正方向或反方向的旋转磁动势在旋转过程中大小不变,两矢量顶点的轨迹为一圆形,所以这两个磁动势为圆形旋转磁动势。

3)三相旋转磁动势

由三个单相脉振磁动势合成的磁动势数学表达式如下:

结论:

(1)对称三相交流电流通入对称三相绕组时,在气隙中产生的综合磁场是一个圆形旋转磁场。

(2)旋转磁场的转速:

(3)旋转磁场的旋转方向:旋转的方向从A→B→C,即由电流超前相转向电流滞后相,与通入异步电动机定子三相对称绕组的电流相序有关。如果三相绕组通入负序电流,则电流出现正的最大值的顺序是A→C→B,旋转磁场的旋转方向也为A→C→B。C.

自测题(www.xing528.com)

一、填空题

1.如果三相绕组通入负序电流,则电流出现正的最大值的顺序是________,旋转磁场的旋转方向也为__________。

2.单相绕组的基波磁动势是在空间按余弦规律分布,幅值大小随时间按正弦规律变化的________。

3.单相绕组的基波磁动势为脉振磁动势,它可以分解为____________、____________而____________的两个旋转磁动势。

4.对称三相交流电流通入对称三相绕组时,产生的综合磁场是一个________。

二、选择题

1.对交流电动机进行绕组分析时,我们知道一个线圈所产生的磁场波形一般为(  )。

A.锯齿波 B.矩形波 C.正弦波 D.脉冲波

2.一个元件所产生的磁场波形一般为(  )。

A.锯齿波 B.矩形波 C.正弦波 D.脉冲波

3.不属于交流电动机绕组排列的基本原则是(  )。

A.一个极距内所有导体的电流方向必须一致

答案5.4

B.相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反

C.若为双层绕组,则以上层绕组为准,或以下层绕组为准

D.定、转子绕组的相数必须一致

4.线圈组产生的电势集中安放和分布安放时,其(  )。

A.电势相等,与绕组无关 B.电势不等,与绕组无关

C.分布电势大于集中电势 D.分布电势小于集中电势

三、判断题

1.单相绕组通以交流电时,其磁动势为脉动磁动势。(  )

2.三相合成磁动势的基波幅值为单相脉振磁动势基波幅值的2/3倍。(  )

3.一台6极三相异步电动机定子槽数为24,槽距角度为30°。(  )

4.频率为50 Hz的24极交流电动机,旋转磁动势的转速为125 r/min。(  )

5.三相绕组通以直流电时,其磁势为脉动磁动势。(  )

四、分析计算题

1.三相交流感应电动机中,三相基波合成磁动势的特性是什么?

2.定子表面在空间相距α电角度的两根导体,它们的感应电动势大小与相位有何关系?

3.为了得到三相对称的基波感应电动势,对三相绕组的安排有什么要求?

4.试述短距系数和分布系数的物理意义,为什么这两系数总是小于或等于1?

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