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。 f??2? l tEt lvB Blv e m m?? sin sin??? lvBE m m?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: ) 240 sin( 0??tEe m W? tEe m U? sin ?) 120 sin( 0??tEe m V?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。 60 pn f?p fn 60 ?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。