饮水思 源爱国 电机学 荣校 厚德载 2010卓越工程师班 物 自 上海交通大学电气工程系 强不息
饮水思源爱国荣校 厚德载物自强不息 电机学 2010卓越工程师班 上海交通大学电气工程系
交流电机共性问题 水思 ·交流电机的概念 交流电机的磁场 源爱国 荣 ·交流电机的磁势 校 厚。 交流电机的电势 德 载 交流电机磁势与电势的计算方法 物 交流电机谐波磁势与电势的削弱方法 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系谢宝昌 2
饮 水 思 源 爱 国 荣 校 厚 德 载 物 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系 谢宝昌 2 交流电机共性问题 • 交流电机的概念 • 交流电机的磁场 • 交流电机的磁势 • 交流电机的电势 • 交流电机磁势与电势的计算方法 • 交流电机谐波磁势与电势的削弱方法
饮 交流电机的概念 水 交流电机是交流电能与机械能相互转换的装置。将交流电能转换为机械能的 思 称为交流电动机，而将机械能转换为交流电能的称为交流发电机。 源 交流电是指以正弦规律变化的电量，如单相、三相和多相交流电。 爱 国 以三相对称交流电为例说明交流电机的时空对称性。 荣 三相交流电的时间对称性： 三相正相序，角频率®，初相位： 校 厚 (1)三相电压对称； (2)三相电流对称； f(t)=F cos(ot+o) 幅值F 德 (3)三相感应电势对称： f8(t)=F cos(ot+o-2/3) fc(t)=F cos(ot+p。-4π/3) 载 ★★★★★要求所有电磁量为同频率正弦规律变化。 物 自 三相交流绕组必须设计成具有空间对称性：三相绕组空间互差120电角。 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系谢宝昌 3
饮 水 思 源 爱 国 荣 校 厚 德 载 物 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系 谢宝昌 3 交流电机的概念 交流电机是交流电能与机械能相互转换的装置。将交流电能转换为机械能的 称为交流电动机，而将机械能转换为交流电能的称为交流发电机。 交流电是指以正弦规律变化的电量，如单相、三相和多相交流电。 三相交流电的时间对称性： （1）三相电压对称； （2）三相电流对称； （3）三相感应电势对称； ★★★★★要求所有电磁量为同频率正弦规律变化。 三相交流绕组必须设计成具有空间对称性：三相绕组空间互差1200电角。 以三相对称交流电为例说明交流电机的时空对称性。 ( ) cos( 4 / 3) ( ) cos( 2 / 3) ( ) cos( ) 0 0 0 f t F t f t F t f t F t C m B m A m 三相正相序，角频率 ，初相位0 ： 幅值 Fm
饮 交流电机的磁场 水 思 根据时空对称性，如感应电势对称，说明三相绕组匝链的磁链对称，要求正弦 磁场相对绕组旋转。通常可以按照如下三种三相绕组与磁场的方式： 源 (1)三相绕组静止，磁场为旋转磁场； (2)磁场空间静止，三相绕组空间旋转； 爱 (3)三相绕组旋转，磁场也旋转，但旋转速度不同： 国 隐含三相对称绕组通三相对称电流产生旋转磁场： 荣 校 厚 德 根据两个磁场必须保持同步、同极数的原理， 载 (1)一个恒定磁极磁场与一个三相旋转磁场同步形成同步电机的工作原理： 物 (2)两个三相旋转磁场同步及其相对转子运动形成异步电机的工作原理： 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系谢宝昌 4
饮 水 思 源 爱 国 荣 校 厚 德 载 物 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系 谢宝昌 4 交流电机的磁场 根据时空对称性，如感应电势对称，说明三相绕组匝链的磁链对称，要求正弦 磁场相对绕组旋转。通常可以按照如下三种三相绕组与磁场的方式： （1）三相绕组静止，磁场为旋转磁场； （2）磁场空间静止，三相绕组空间旋转； （3）三相绕组旋转，磁场也旋转，但旋转速度不同； 隐含三相对称绕组通三相对称电流产生旋转磁场； 根据两个磁场必须保持同步、同极数的原理， （1）一个恒定磁极磁场与一个三相旋转磁场同步形成同步电机的工作原理； （2）两个三相旋转磁场同步及其相对转子运动形成异步电机的工作原理；
交流电机的磁势 水 思 交流电机的电枢磁势是空间电枢电流累计的描述。 源 爱 根据时空对称性，要求正弦磁场相对绕组旋转，交流电机的电枢磁势必须是相 国 对电枢空间旋转、时间同频率变化的正弦波。 荣 校 最理想的交流电枢绕组是正弦绕组，即空间电枢电流按照正弦分布，这样磁势 厚 空间也是正弦分布，但绕组连续分布存在工艺方面的困难： 德 载 实际交流电机绕组安放在均匀分布的槽内，采用多相对称绕组，磁势只能是逼 近空间正弦。这样除了正弦波磁势分量，还存在谐波磁势成分。 物 ★★★★★需要想办法削弱甚至消除谐波磁势。 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系谢宝昌 5
饮 水 思 源 爱 国 荣 校 厚 德 载 物 自 强 不 息 2022-3-12 上海交通大学电气工程系 谢宝昌 5 交流电机的磁势 根据时空对称性，要求正弦磁场相对绕组旋转，交流电机的电枢磁势必须是相 对电枢空间旋转、时间同频率变化的正弦波。 交流电机的电枢磁势是空间电枢电流累计的描述。 最理想的交流电枢绕组是正弦绕组，即空间电枢电流按照正弦分布，这样磁势 空间也是正弦分布，但绕组连续分布存在工艺方面的困难； 实际交流电机绕组安放在均匀分布的槽内，采用多相对称绕组，磁势只能是逼 近空间正弦。这样除了正弦波磁势分量，还存在谐波磁势成分。 ★★★★★需要想办法削弱甚至消除谐波磁势