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：磁势 水思 ·磁势的概念 ·磁势的波图形 源爱国 荣 ·磁势波中的基波和谐波 校 厚 ·磁势波的合成 德 载 合成磁势基波和谐波的特点 物 ·磁势波产生的磁场 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：磁势 • 磁势的概念 • 磁势的波图形 • 磁势波中的基波和谐波 • 磁势波的合成 • 合成磁势基波和谐波的特点 • 磁势波产生的磁场
饮 磁势的概念 水 磁势是电枢表面电流空间分布的累积描述，既是电流时间变化的函数，又是 思 空间位置的函数。交流电枢绕组的磁势具有如下特点： 源 （1)规定磁势以磁场从转子到定子为正： 这一点主要是为了满足正磁势产生正磁场（磁场由转子到定子为正方向）。 爱 (2)任意两点的磁势差等于该两点之间所有电枢导体电流的代数和； 国 这一点是为了满足磁路高斯定理，即安培环路定律。 荣 (3)磁势波形正、负半波面积相等： 这一点是必须遵循电流连续性原理，并满足空间磁通连续。 校 厚 (4)磁势波形是周期性的； 德 这一点是因为交流绕组电流空间是周期分布的。 对于整数槽绕组，周期是一对磁极距离。 载 物 需要注意的是，尽管实际电机绕组是安放在铁芯槽内的，但是在计算磁势时 假设电流是集中在电枢表面槽口处，这样磁势波只在槽口位置发生突变，突 自 变量为所关注的槽内导体总电流。在分析磁势波形时，不关心绕组端部连接 强 方式，只关心槽内导体电流方向和导体数。这是因为磁势波形主要与气隙磁 场相关联，不考虑漏磁场问题。 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 磁势的概念 磁势是电枢表面电流空间分布的累积描述，既是电流时间变化的函数，又是 空间位置的函数。交流电枢绕组的磁势具有如下特点： （1）规定磁势以磁场从转子到定子为正； 这一点主要是为了满足正磁势产生正磁场（磁场由转子到定子为正方向）。 （2）任意两点的磁势差等于该两点之间所有电枢导体电流的代数和； 这一点是为了满足磁路高斯定理，即安培环路定律。 （3）磁势波形正、负半波面积相等； 这一点是必须遵循电流连续性原理，并满足空间磁通连续。 （4）磁势波形是周期性的； 这一点是因为交流绕组电流空间是周期分布的。 对于整数槽绕组，周期是一对磁极距离。 需要注意的是，尽管实际电机绕组是安放在铁芯槽内的，但是在计算磁势时 假设电流是集中在电枢表面槽口处，这样磁势波只在槽口位置发生突变，突 变量为所关注的槽内导体总电流。在分析磁势波形时，不关心绕组端部连接 方式，只关心槽内导体电流方向和导体数。这是因为磁势波形主要与气隙磁 场相关联，不考虑漏磁场问题
磁势的波形图 饮 水 1、简单三相对称绕组一相磁势：单层集中整距绕组一个线圈的磁势 思 设A相绕组一个线圈导体电流i,线圈匝数N,空间角度以A相相轴为参考零位， 顺时针为空间电角度的正方向。 源 A相绕组产生的磁势波形图： 爱 磁势以磁场从转子到定子为正，磁场从定子到转子为负； 国 空间位置没有电流时磁势不变，有电流时磁势变化。 在±90位置电流突变Wi,其中在X位置电流流出纸面，磁势由负变正，在A位置 荣 电流进入纸面，磁势由正变负： 校 磁势波形以360电角为周期，且正负半波对称。 厚 德 每极磁势幅值FA=(NW2)=每极串联匝数×相电流 A相轴线 F 载 Ni 物 自 0 X⊙ A 强 不 A相磁势波形 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 磁势的波形图 1、简单三相对称绕组一相磁势：单层集中整距绕组一个线圈的磁势 设A相绕组一个线圈导体电流i，线圈匝数N，空间角度以A相相轴为参考零位， 顺时针为空间电角度的正方向。 A相绕组产生的磁势波形图： 磁势以磁场从转子到定子为正，磁场从定子到转子为负； 空间位置没有电流时磁势不变，有电流时磁势变化。 在±90 0位置电流突变Ni，其中在X位置电流流出纸面，磁势由负变正，在A位置 电流进入纸面，磁势由正变负； 磁势波形以360 0电角为周期，且正负半波对称。 X A A相轴线 每极磁势幅值FA=(N/2)i=每极串联匝数×相电流 A相磁势波形 F 0 2 2 2 3 Ni 2 1 Ni 2 1 A X X
饮 磁势的波形图 水 2、双层整数槽集中短距绕组一相每对极两个线圈的磁势 思 设A相绕组每对极两个线圈导体电流i,线圈匝数N。,空间角度以A相相轴为参考 源 零位，顺时针为空间电角度的正方向。短距线圈节距系数B=yπ 爱 A相绕组产生的磁势波形图：短距线圈AX和A2X2,有电流时磁势变化。在线圈 国 导体所在位置磁势波形突变N,i,磁势波形以360电角为周期，且磁势正负半波 对称。磁势波形也可看成是线圈导体AX和A2X组成的整距线圈磁势的合成。 荣 校 厚 每极磁势幅值FA=N=每极串联匝数×相电流 A相轴线 德 载 iNi 物 X2 X A ⊙⊙ -B受 0 B -B受 0 自 -Ni 8 A 强 A相两个线圈合成磁势波形 A相两个等价整距线圈磁势波形 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 磁势的波形图 2、双层整数槽集中短距绕组一相每对极两个线圈的磁势 设A相绕组每对极两个线圈导体电流i，线圈匝数Nc，空间角度以A相相轴为参考 零位，顺时针为空间电角度的正方向。短距线圈节距系数 A相绕组产生的磁势波形图：短距线圈A1X1和A2X2，有电流时磁势变化。在线圈 导体所在位置磁势波形突变Nc i，磁势波形以3600电角为周期，且磁势正负半波 对称。磁势波形也可看成是线圈导体A1X2和A2X1组成的整距线圈磁势的合成。 每极磁势幅值FA=Nc i=每极串联匝数×相电流 A相两个线圈合成磁势波形 A1 X1 A相轴线 A2 X2 F 0 2 2 N i c N i c X1 A1 A2 X2 X1 y / F 0 2 2 N i 2 c 1 N i 2 c 1 X A2 X1 1 A1 X2 A相两个等价整距线圈磁势波形