第四章 交流绕组及其电动势和磁动势.ppt

第四章交流绕组及其电动势和磁动势
交流绕组的构成原则和分类
三相双层绕组
正弦磁场下交流绕组的感应电动势
通有正弦
电流时单相绕
组的磁动势
通有三相电流时三相绕组的磁动势
交流电机主要有两大类:同步电机和感应电机。它们都是进行能量转换的装置。交流电机的定子绕组是实现能量转换的重要部件,因此也称为交流电机的电枢绕组。
本章研究交流绕组的连接规律,正弦磁场下交流绕组的感应电动势,通有正弦电流时单相绕组的磁动势,以及通有对称三相电流时的磁动势。
交流电机的原理结构
同步发电机由定子和转子两部分组成,定、转子间有气隙,定子上有U1U2、V1V2、W1W2三相绕组,他们在空间上彼此相差120度电角度,每相绕组的匝数相等。转子磁极上装有励磁绕组,由直流励磁,其磁通由N极出来,经过气隙、定子铁心、气隙,进入转子S极构成闭合回路,如图中虚线所示。
不管是感应电动机还是同步电动机,其结构均包括定子、转子两大部分。
同步发电机的基本工作原理
同步发电机的工作原理
---导体电动势幅值;
B----导体所在处的磁通密度;
Bm----正弦波磁通密度幅值;
----磁力线切割导体的长度;
V----导体相对于磁场运动的速度;
-------导体电动势的角频率,
f为导体电动势的频率。
如果原动机拖动发电机反时针方向恒速旋转,则磁极的磁力线切割定子绕组的导体,在定子绕组就会感应电动势。设气隙磁通密度按正弦规律分布,则导体电动势也随时间按正弦规律变化:
由于三相绕组在空间彼此互差120度,在如上图所示的转向下,磁力线依次切割U相、V相和W相绕组。因此定子三相电动势大小相等,相位彼此差120度,设U相电动势相角为零,则三相电动势的瞬时值为:
三相电动势波形
所以: 同步电机的转速n和电网频率f之间有严格不变的关系,即当电网频率一定时,电机的转速为一恒定值。
当转子为一对磁极时,转子旋转一周,定子绕组的感应电动势正好变化一周;当转子有p对极时,转子旋转一周时,感应电动势变化p周,设转子每分钟转数为n,则定子绕组感应电动势的频率为
异步电动机的基本工作原理(鼠笼形)
转子槽内有导体,导体两端用短路环连接起来,形成一个闭合绕组。如下图所示
当定子绕组外加三相对称交流电压时,定子绕组中便有三相对称电流通过,于是在定子与转子之间的气隙建立起以同步转速n1旋转的旋转磁场,在图中用N、S极表示。
设磁场逆时针方向旋转,磁力线切割转子导体并在其中感应电动势,其方向由右手定则确定。在该电动势作用下,转子导体内流过电流。由电磁力定律可知,转子导体电流与旋转
异步电动机的转速不可能达到同步转速,因为如果达到同步转速,则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动,在转子导体中就不能感应出电动势,也就不可能产生电磁转矩。因此,异步电动机的转速与同步转速之间总是存在差异。
磁场相互作用,使转子导体受电磁力的作用,作用力的方向由左手定则决定。转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩T,使转子跟着旋转磁场逆时针旋转。