交流电机一般问题.pptx

交流电机的共同问题是交流电机（感应电机和同步电机）的共同问题1.三相交流绕组的结构结构；2.三相交流绕组产生的磁势磁势分析；3.三相交流绕组产生的感应电势感应电势分析；第1页/共103页三相感应电动机的结构第2页/共103页三相感应电动机的结构第3页/共103页定子铁心第4页/共103页定子冲片第5页/共103页定子线圈第6页/共103页交流电机的绕组分布三相对称绕组建立的磁场第7页/共103页 均匀原则均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等；对称原则对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开120电角度。如槽距角为，则相邻两相错开的槽数为120/。电势相加原则电势相加原则：线圈两个圈边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则第8页/共103页对交流绕组的要求对交流绕组的要求（1）交流绕组通电后，必须形成规定的磁场极数；（2）多相绕组必须对称，不仅要求m相绕组的匝数N、跨距y1、线径及在圆周上的分布情况相同，而且m相绕组的轴线在空间上互差3600/m电角度。（3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布，且旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。采用分布绕组和短距绕组。（4）在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感应电动势最大。因此线圈的跨距y1尽可能接近极距，而且对于三相绕组尽可能采用600相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续所占有的电角度区域称为相带）。（5）用铜少；下线方便；强度好。第9页/共103页绕组基本概念（1）极距极距：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围；用长度表示/用槽数表示；电角度：电角度：转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360度。从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对极为360电角度；电机的机对数为p时，气隙圆周的角度数为P 360电角度。第10页/共103页交流电机的电枢绕组基本概念：线圈（绕组元件）：线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。线圈可以区分为多匝线圈多匝线圈和单匝线圈单匝线圈。与线圈相关的概念包括：有效边有效边；端部端部；线圈节距线圈节距等第11页/共103页单层绕组和双层绕组单层绕组和双层绕组 单层绕组一个槽中只放一个元件边；双层绕组一个槽中放两个元件边。第12页/共103页 一个槽所占的电角度数称为槽距角，用表示；相数用m表示；每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示。槽距角，相数，每极每相槽数槽距角，相数，每极每相槽数第13页/共103页交流绕组单层绕组双层绕组同心式绕组链式绕组交叉链式绕组等元件式整距叠绕组双层叠绕组双层波绕组交流绕组的形式第14页/共103页等元件式整距单层叠绕组第15页/共103页同心式绕组第16页/共103页链式绕组第17页/共103页交叉链式绕组第18页/共103页双层叠绕组第19页/共103页整距单层叠绕组的构成第20页/共103页单层叠绕组的构成1.分极分相分极分相：将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。实例：Z24（槽）、m3（相）、2P4（极）的单层叠绕组基本步骤：基本步骤：每极每相槽数第21页/共103页第22页/共103页每相绕组所占范围，称为相带。各相所属的槽号按相带的顺序列表为：23、2421、2219、2017、1815、1613、14第二对极11、129、107、85、63、41、2第一对极YCXBZA按此表，将同一相所有的导体用适当的方式连接成一个相绕组。第23页/共103页2.连线圈和线圈组连线圈和线圈组：将一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈，共有q个线圈。将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组；（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则。连线圈和线圈组连线圈和线圈组第24页/共103页线圈组连接第25页/共103页连相绕组连相绕组 将属于同一相的P个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联：电势相加原则。最大并联支路数aP。第26页/共103页连三相绕组连三相绕组 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组；接法或Y接法；第27页/共103页实例：实例：Z1=24Z1=24，2P=42P=4，整距，整距，m=3 m=3 双层叠绕组双层叠绕组 分极分相分极分相：将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。双层叠绕组的构成第28页/共103页每极每相槽数第29页/共103页23、2421、2219、2017、1815、1613、14第二对极11、129、107、85、63、41、2第一对极YCXBZA双层绕组应对每层导体确定其所属相带。通常用上层导体的分相作为代表，称为槽的分相。按照绕组节距，下层边分相即自动确定。分 相第30页/共103页槽星形图由于相邻的线圈在空间有一定的电角度（30电角），它们的电动势相量必然在时间上相差相同的电角30o。将各线圈的电动势相量同时绘出，得到电动势的星形图。123456789101112131415161718192021222324AZBXCY整个电机可绘出P个重叠的电动势星形图。第31页/共103页 根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）；以上层边所在槽号标记线圈编号；将同一极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）；将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）；以上连接应符合电势相加原则。连线圈和线圈组连线圈和线圈组第32页/共103页线圈节距第33页/共103页 将属于同一相的2P个线圈组连成一相绕组，并标记首尾端。串联与并联，依照电势相加原则。最大并联支路数a2P 按照同样的方法构造其他两相。连三相绕组。将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组。连相绕组连相绕组第34页/共103页A相连接三相Y连接三相连接连三相绕组连三相绕组第35页/共103页l把相邻的同极性下同相的对应线圈串联起来，其合成节距（即相连的两个线圈的对应线圈边之间的距离）常选为一对极距。l把同一极性下属于同一相的线圈连接成一组每绕完一周即人为地后退或前移一个槽。（可连续地绕？周，共？个线圈）l同样，把另一同一极性下属于同一相的线圈连接成另一l根据需要，把两组串联或并联起来，得到一相绕组。分极分相同叠绕组，波绕组连接特点如下：波绕组第36页/共103页波绕组的连接图波绕组的连接图第37页/共103页旋转磁场是交流电机工作的基础。在交流电机理论中有两种旋转磁场：(1)机械旋转磁场机械旋转磁场 通过原动机拖动磁极旋转可以产生机械旋转磁场；(2)电气旋转磁场电气旋转磁场 三相对称的交流绕组通入三相对称的交流电流时会在电机的气隙空间产生电气旋转磁场；交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。交流绕组处于旋转磁场中，并切割旋转磁场，产生感应电势。4.2 基波磁场下的绕组电动势第38页/共103页电气旋转磁场机械旋转磁场旋转磁场第39页/共103页 交流绕组的构成：导体-线圈-线圈组-一相绕组-三相绕组。一、相绕组中的基本电动势第40页/共103页1、导体中的感应电势 感应电势随时间时间变化的波形和磁感应强度在空间空间的分布波形相一致。只考虑磁场基波时，感应电势为正弦波正弦波。感应电势的波形感应电势的波形 第41页/共103页 磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期；磁场旋转一周，转过P（电机的极对数）对磁极；转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(Pn/60)对极；导体中感应电势的频率f=(Pn/60)Hz.问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz,转速应为多少？感应电势的频率感应电势的频率第42页/共103页感应电势的大小 导体感应电势 导体与磁场的相对速度：磁感应强度峰值和平均值之间的关系：感应电势最大值：感应电势的有效值：第43页/共103页绕组中均匀分布着许多导体，这些导体中的感应电势有效值，频率，波形有效值，频率，波形均相同；但是他们的相位相位不相同。导体感应电势小结：第44页/共103页2、线圈中的感应电势整距线圈中的感应电势 线圈的两个有效边处于磁场中相反的位置，其感应电势相差180电角度。整距线圈的感应电势：考虑到线圈的匝数后：第45页/共103页短距线圈中的感应电势 线圈的两个有效边在磁场中相距为y1,其感应电势相位差是180-电角度。短距角：短距线圈的感应电势：短距系数：短距系数小于1，故短距线圈感应电势有所损失；但短距可以削弱高次谐波.第46页/共103页线圈组的感应电势 每对极下属于同一相的q个线圈，构成一个线圈组。图中q=3 每个线圈的感应电势由两个线圈边的感应电势矢量相加而成。整个线圈组的感应电势由所有属于该组的导体电势矢量相加。第47页/共103页 矢量式 分布系数：线圈组的电势：线圈组的感应电势第48页/共103页3、一相绕组的电势单层绕组的相电势 单层绕组每对极每相q个线圈，组成一个线圈组，共P个线圈组。若P个线圈组全部并联则相电势=线圈组的电势 若P个线圈组全部串联则相电势=P倍 线圈组电势 实际线圈组可并可串，总串联匝数 相电势：第49页/共103页双层绕组的电势 双层绕组每对极每相有2q个线圈，构成两个线圈组，共2P个线圈组；这2P个线圈组可并可串，总串联匝数 双层绕组要考虑到短距系数：为绕组系数：第50页/共103页三相绕组的电势 三相绕组由在空间错开120电角度对称分布的三个单相绕组构成，三相相电势在时间上相差120度电角度。三相线电势与相电势的关系：三角形接法，线电势=相电势；星形接法，第51页/共103页 正弦分布的以转速n旋转的旋转磁场，在三相对成交流绕组中会感应出三相对称交流电势；感应电势的波形同磁场波形，为正弦波；感应电势的频率为 f=(Pn/60)Hz；相电势的大小为 绕组系数三相绕组电势总结第52页/共103页4.3 非正弦磁场下绕组的感应电势由于种种原因（定转子铁芯开槽、主极的外形、铁心的饱和、气隙磁场的非正弦分布），主极磁场在气隙中不一定是正弦分布，此时绕组的感应电动势中，除基波外还有一系列高次谐波电动势。通常，主极磁场的分布与磁极中心线相对称，故气隙磁场中含有奇次空间谐波。1、3、5 第53页/共103页1、主极磁场产生次谐波的性质 极对数为基波的倍，极距为基波的1/，随主极一起以同步转速在空间移动。即 谐波频率：谐波电动势的有效值：为次谐波的磁通量，为次谐波的绕组系数，第54页/共103页齿谐波电动势有一种谐波与一对极下的齿数Z/P之间有特定的关系。称为齿谐波。齿谐波引起的原因：定（转）子槽开口引起的气隙磁导不均匀（齿下气隙较小、磁导较大，而槽口处气隙较大，磁导较小）。开槽以后，在原先不开槽的气隙磁导波上要叠加一个与定子槽数相对应的附加周期性磁导分量，导致气隙磁场的分布发生改变。第55页/共103页2、相电动势和线电动势大小 相电动势的有效值：线电动势的有效值：三相绕组接成Y或，对于对称的三相系统，各相电动势的三次谐波时间上同相，幅值相等。Y连接，三次谐波互相抵消；连接，三次谐波形成环路，E3完全消耗与环流的电压降。线电动势：第56页/共103页3、谐波的弊害高次谐波：对于发电机，电动势波形变坏，降低供电质量；本身杂散损耗增大，效率下降，温升增高；对邻近线路产生干扰。第57页/共103页4、消除谐波的方法根据减小 或 可降低谐波，对齿谐波采用其它措施。（1）采用短距绕组适当地选择线圈的节距，使得某一次谐波的短距系数等于或接近零，达到消除或减弱该次谐波的目的。第58页/共103页例：为消除5次谐波，从不过分消除基波和用铜考虑，应选尽可能接近于整距的短节距。即2k1，对于此时，换言之，为了消除第次谐波，只要选比整距短 的短距线圈跨距的选择（1）第59页/共103页消除5次谐波的跨距选择第60页/共103页短距绕组往往采用 ,主要考虑同时减小5次、7次谐波。对于5次谐波，选用对于7次谐波，选用（2）采用分布绕组就分布绕组来说，每极每相槽数q越多，抑制谐波电动势的效果越好，但q增多，意味总槽数增多，电机成本提高。采用分布绕组第61页/共103页采用Y接法A、B、C三相绕组对基波磁场来说，在空间上彼此相差120O电角度，对于3次和它的奇倍数次谐波来说，三个相电动势是同相的。采用Y接法可以消除3次及3的奇倍数次谐波电动势。第62页/共103页谐波绕组系数数恰等于基波的绕组系数。齿谐波的特点：齿谐波的消除第63页/共103页采用短距和分布绕组的方法主要针对齿谐波以外的一般高次谐波，对于齿谐波，它的绕组系数等于基波绕组系数，不能采用通用的短距和分布绕组的方法。对于齿谐波，可采用斜槽，采用分数槽的方法进行消除。另外也可在电机设计过程中，通过减小槽开口和槽形设计等方法进行高次谐波的减弱或消除。d个极区内含有bd+c个槽。具有很大的分布作用第64页/共103页分数槽分析一台水轮发电机，2p8，Z30槽，m3指四个磁极下每相占5个槽，实际分配情况，对某一相来说是，第一个极下2个槽，其他三个极下1个槽，平均起来每相在每极下占5/4个槽。第65页/共103页192103114125136147158162417251826192720282129223023AZBXCYA相：N1极下2个槽（1、2)S1极下1个槽（5）N2极下1个槽（9）S2极下1个槽（13）以此类推。第66页/共103页消除齿谐波的意义：当q等于整数时，每个线圈组在磁极下处于相同的相对位置，各个线圈组中的齿谐波电势同相位，四个线圈组的齿谐波电势直接相加（算术和），使相电势中具有很强的齿谐波。当q等于分数时，每个线圈组在磁极下处于不同的相对位置，各个线圈组的齿谐波电势不同相位，齿谐波电势是矢量相加，可以大部分互相抵消，从而使相绕组中的齿谐波电势大为削弱。第67页/共103页4.4 单相绕组的磁动势一、交流电机定子单相绕组的磁势1、单个整距集中绕组的磁势 一个整距线圈在异步电机中产生的磁势第68页/共103页 磁力线穿过转子铁心，定子铁心和两个气隙 相对于气隙而言，由于铁心磁导率极大，其上消耗的磁势降可以忽略不计，线圈在一个气隙上施加的磁势为：如果通过线圈的电流为正弦波，则矩形波的高度也将按正弦变化。一个位置固定，幅值随时间按正弦变化，矩形脉振磁势。矩形脉振磁势第69页/共103页 脉振磁势可以表示为为幅值 按照付立叶级数分解的方法可以把矩形波分解为基波和一系列谐波 基波幅值为：高次谐波的幅值为矩形波脉振磁势的分解第70页/共103页基波在空间按正弦分布；在时间上，任何一个位置的磁势都按正弦变化。所以基波是一个正弦分布的正弦脉振磁势。其表达式为：第71页/共103页2、（1）整距分布绕组的磁势 由q个线圈构成的线圈组，由于线圈与线圈之间错开一个槽距角，称为分布绕组。取单个线圈的基波进行分析（为正弦脉振磁势），q个正弦脉振磁势在空间依次错开一个槽距角；线圈组的磁势为：第72页/共103页（2）双层短距绕组的磁势 双层整距绕组可以等效为两个整距单层绕组 两个等效单层绕组在空间分布上错开一定的角度，这个角度等于短距角；双层短距绕组的磁势等于错开一个短距角的两个单层绕组的磁势在空间叠加。第73页/共103页双层短距绕组的磁势为：双层短距绕组的磁势为：第74页/共103页如果只看绕组每对极如果只看绕组每对极下产生的磁动势，下产生的磁动势，与与上面的两极电机完全上面的两极电机完全一样，一样，所以多极电机所以多极电机只研究每对极磁动势只研究每对极磁动势就行了。就行了。一相绕组的总磁动一相绕组的总磁动势平均作用于各个磁势平均作用于各个磁极，极，单相绕组磁动势，单相绕组磁动势，不是一相绕组的总磁不是一相绕组的总磁动势，动势，而是作用于一而是作用于一个磁极的磁动势。个磁极的磁动势。-9009002700第75页/共103页3、单相绕组磁势的统一表达式 为了统一表示相绕组的磁势，引入每相电流I、每相串联匝数N1等概念。统一公式：单相绕组产生的基波磁势仍然是正弦脉振磁势，磁势幅值位置与绕组轴线重合，时间上按正弦规律脉振。第76页/共103页 单相绕组产生的谐波磁势也是正弦脉振磁势，时间上按正弦规律脉振。考虑单相绕组电流产生的谐波磁势，其统一表达式为：第77页/共103页v单相绕组的磁势是脉振磁势，可分解为一系列谐波，每个谐波都是空间位置不变，但波幅按同一频率交变的脉振波；v谐波磁势随时间而脉振，它既是空间函数又是时间函数；v谐波磁势的绕组系数和谐波电势的绕组系数相同，反映了电势计算和磁势计算的相似性，时间波和空间波的统一性；v对于正常接法的整数槽P对极绕组，相绕组磁势只包含极对数为P的基波和极对数为P的次奇次谐波；v对正常接法的绕组，相绕组磁势的基波及各次谐波波幅必在相绕组的轴线（既构成相绕组的线圈组的中心线）上；v在削弱磁势高次谐波，与削弱电势中的谐波方法相似，可采用短距和分布绕组的方法进行。单相磁势的结论第78页/共103页脉振磁动势和旋转磁动势单相正弦脉振磁势的分解：设A相绕组通过电流：其基波磁势为:F最高点的运行轨迹为xt，即最高点的位置随时间以角速度运动。F最高点的运行轨迹为xt，即最高点的位置随时间以角速度运动。第79页/共103页 F+波是一个旋转波，在气隙空间以角度速旋转，转速为：单相正弦脉动磁势可以分解为两个转向相反的旋转磁势。第80页/共103页4.5三相绕组的磁动势旋转磁势 三相对称电流：三相对称电流：三相对称电流通过三相对称绕组时各自产生的磁势：三相对称电流通过三相对称绕组时各自产生的磁势：第81页/共103页三相合成磁势为三相合成磁势为 三相对称交流绕组通过三相三相对称交流绕组通过三相对称电流时将产生旋转磁势。对称电流时将产生旋转磁势。第82页/共103页关于旋转磁势的进一步讨论 三相对称交流绕组通过三相对称交流电流时，三个反向旋三相对称交流绕组通过三相对称交流电流时，三个反向旋转磁势在空间错开转磁势在空间错开120电角度相互抵消，三个正向旋转磁势电角度相互抵消，三个正向旋转磁势在空间同相位，合成一个圆形旋转磁势。在空间同相位，合成一个圆形旋转磁势。圆形旋转磁势的幅值为圆形旋转磁势的幅值为：圆形旋转磁势的转速为圆形旋转磁势的转速为：当某相电流达到最大值时，旋转磁势的波幅刚好转到该当某相电流达到最大值时，旋转磁势的波幅刚好转到该线绕组的轴线上，旋转磁势的转向线绕组的轴线上，旋转磁势的转向:由带有超前电流的相由带有超前电流的相转向带有滞后电流的相。转向带有滞后电流的相。第83页/共103页 改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（改变相序）旋转磁势第84页/共103页任意m相对称绕组产生的磁势对于任意m相对称绕组，与三相绕组的分析类似。只是各相电流初相角和相轴的空间相角不同。结果为：反转磁动势相消为零，正转磁动势同相相加，对称m相绕组的基波合成磁动势的幅值等于每相脉振磁动势振幅的m/2倍。第85页/共103页v 当对称绕组内通过对称三相电流时，三相合成磁动势的基波分量是一个以恒速在空间旋转的恒幅正弦波，其波幅的轨迹为一园，为圆形旋转磁动势。v 如果电流不对称，则产生的磁势是椭园形旋转磁势。三相电流不对称时，利用对称分量法将一组不对称的三相电流分解为正序分量、反序分量以及零序分量。椭园形旋转磁势第86页/共103页三相正序电流I产生正向的基波旋转磁势，三相负序电流I产生反向的基波旋转磁势；三相零序电流I0产生的合成磁势为零。不对称的三相电流通过对称的三相绕组时，产生的基波旋转磁势为：两种磁势的幅值不相等，两种磁势的幅值不相等，沿相反方向旋转，沿相反方向旋转，合成磁势为合成磁势为一一幅值变化的椭圆形旋转磁势。幅值变化的椭圆形旋转磁势。第87页/共103页 椭圆形的旋转磁势是磁势的普遍形式。椭圆形的旋转磁势是磁势的普遍形式。当正向旋转磁势或反向旋转磁势任何一当正向旋转磁势或反向旋转磁势任何一个为零时，个为零时，便是圆形旋转磁势；便是圆形旋转磁势；当正反向旋转磁势相等时，当正反向旋转磁势相等时，是脉振磁势；是脉振磁势；第88页/共103页单相绕组产生的磁势单相绕组产生的磁势第89页/共103页三相绕组的合成次谐波磁动势（1）三次谐波磁动势的极对数是基波的三倍，三次谐波磁动势的极对数是基波的三倍，三相绕三相绕组各自建立的三次谐波磁动势表达式组各自建立的三次谐波磁动势表达式三相合成的三次谐波磁动势三相合成的三次谐波磁动势三相合成的三次谐波磁动势为零。三相合成的三次谐波磁动势为零。这个结论可推广到这个结论可推广到 6k3的谐波次数。的谐波次数。第90页/共103页（2）五次谐波磁动势的极对数是基波的五倍，五次谐波磁动势的极对数是基波的五倍，三相绕三相绕组各自建立的五次谐波磁动势表达式组各自建立的五次谐波磁动势表达式五次谐波磁势第91页/共103页三相合成五次谐波磁动势三相合成五次谐波磁动势五次谐波磁动势性质：五次谐波磁动势性质：转速为基波转速的转速为基波转速的1/5；转向与基波转向相反；转向与基波转向相反；幅值：幅值：结论可推广到结论可推广到 6k1次的谐波。次的谐波。第92页/共103页（3）七次谐波磁动势的极对数是基波的七倍，七次谐波磁动势的极对数是基波的七倍，三相绕三相绕组各自建立的七次谐波磁动势表达式组各自建立的七次谐波磁动势表达式七次谐波磁势第93页/共103页三相合成七次谐波磁动势三相合成七次谐波磁动势七次谐波磁动势性质：七次谐波磁动势性质：转速为基波转速的转速为基波转速的1/7；转向与基波转向相同；转向与基波转向相同；幅值幅值结论可推广到结论可推广到 6k1次的谐波。次的谐波。第94页/共103页若通入电机的三相电流中含有谐波分量（如通常的三相变若通入电机的三相电流中含有谐波分量（如通常的三相变频电压，一般含有奇次谐波），此时相电流的频电压，一般含有奇次谐波），此时相电流的次谐波电次谐波电流（如流（如A相）可表示为相）可表示为 非正弦电流下三相绕组的磁动势非正弦电流下三相绕组的磁动势 次谐波电流产生的次谐波电流产生的次空间谐波三相合成磁动势为：次空间谐波三相合成磁动势为：第95页/共103页定子三相绕组建立的磁场 在气隙中以同步速在气隙中以同步速n1旋转的基波磁动势及一系列以各旋转的基波磁动势及一系列以各种不同转速旋转的谐波磁动势在气隙中形成各自的旋转种不同转速旋转的谐波磁动势在气隙中形成各自的旋转磁场。磁场。基波磁场为：基波磁场为：若气隙均匀，若气隙均匀，基波磁场也是以同步速旋转的圆形磁场；基波磁场也是以同步速旋转的圆形磁场；忽略铁耗，忽略铁耗，基波磁密波的幅值位置与产生它的基波磁动基波磁密波的幅值位置与产生它的基波磁动势波的幅值位置重合；势波的幅值位置重合；考虑铁耗，基波磁密波的幅值位置落后于产生它的基波考虑铁耗，基波磁密波的幅值位置落后于产生它的基波磁动势波的幅值位置一个铁耗角。磁动势波的幅值位置一个铁耗角。第96页/共103页交流电机的时空矢量图在时间相量图中，在时间相量图中，一个频率为一个频率为f，随时间按正弦规律变随时间按正弦规律变化的物理量可以用一个长度等于有效值化的物理量可以用一个长度等于有效值I，角速度角速度 的旋转矢量表示；的旋转矢量表示；当取纵轴为为时间参考轴、任何瞬间旋转矢量在时轴上当取纵轴为为时间参考轴、任何瞬间旋转矢量在时轴上的投影，的投影，即为缩小即为缩小 倍的该物理量的瞬时值；倍的该物理量的瞬时值；如对于t时轴原则上，原则上，时轴可按需任意取，但时轴取得时轴可按需任意取，但时轴取得不同，不同，计算时间的起点也不同，计算时间的起点也不同，一个时间一个时间相量只有一根时轴。相量只有一根时轴。第97页/共103页 三相电机中，三相电机中，对称的三相电流对称的三相电流 、如果采用一根如果采用一根时轴，时轴，则用互差则用互差1200的旋转相量的旋转相量 、来表示。来表示。为减少相量的数目，为减少相量的数目，将各相对称的同一物理量用一根统将各相对称的同一物理量用一根统一的时间量表示，一的时间量表示，而每相的时间相量都以该相的相轴为而每相的时间相量都以该相的相轴为时轴时轴t轴单时轴多相量A相B相C相多时轴单相量第98页/共103页 在空间矢量图中，在空间矢量图中，任意一个沿空间按正弦规律分布的物任意一个沿空间按正弦规律分布的物理量，理量，如绕组磁势的基波，如绕组磁势的基波，用一个空间矢量用一个空间矢量 表示。表示。和三相相轴之间的夹角分别表示磁势波的正波幅在和三相相轴之间的夹角分别表示磁势波的正波幅在空间上与三相相轴的电角度。用以说明空间相量具体位空间上与三相相轴的电角度。用以说明空间相量具体位置的相轴，只需画出一相就够了。置的相轴，只需画出一相就够了。利用统一时间相量的概念，利用统一时间相量的概念，将时间相量和空间相量联系将时间相量和空间相量联系在一起，在一起，画在同一张矢量图上，画在同一张矢量图上，即为交流电机理论中的即为交流电机理论中的时空相量图。时空相量图。A相B相C相第99页/共103页电机时空相量图特点 电流相量 与 重合。由定子三相电流所产生的三相合成基波磁势幅值与 重合，即 与 重合，即与 重合。取各相相轴作为该相的时轴，取各相相轴作为该相的时轴，假设假设t0时，时，由于时间相量 的角频率 与空间矢量 的电角频率 相等，在任意时刻，与 都重合，称 与 在时空图上同相。时空图上：作用下，建立气隙基波旋转磁场 不计及铁耗，幅值与 重合；计及铁耗，幅值滞后 一个 角。与 重合时，B1穿过A相绕组的磁通达最大，代表定子对称三相磁通的 与 重合，与 重合，两者相等，任何时刻 与 同相。由 所生的定子对称三相电势的统一电势相量 落后 900。第100页/共103页交流绕组建立的磁动势总结第101页/共103页 同步转速的概念：同步转速的概念：电源频率电源频率f=50Hz,旋转磁势的转速为某些固定值，如二旋转磁势的转速为某些固定值，如二极电机为极电机为3000r/min;这些固定的转速叫同步转速。这些固定的转速叫同步转速。同步转速第102页/共103页交流电机产生电磁转矩的条件交流电机产生电磁转矩的条件只有在同一次数的谐波负载和谐波气隙只有在同一次数的谐波负载和谐波气隙磁场之间才能产生合成电磁转矩；磁场之间才能产生合成电磁转矩；定转子应具有相等的极对数；定转子应具有相等的极对数；电枢磁动势的轴线与气隙合成磁场的轴电枢磁动势的轴线与气隙合成磁场的轴线之间的夹角为一常数；线之间的夹角为一常数；电枢磁动势和气隙合成磁场都具有恒定电枢磁动势和气隙合成磁场都具有恒定不变的波幅值。不变的波幅值。第103页/共103页