华科《电机》第三版第四章直接指出绕组电动势和磁动势相似,但没有进行详细分析。本文对这一点进行了深入分析,并说明了两者的一致性。
本文主要以本书第200页图4.15的三相电机为例进行分析计算。电机为2极18槽双层绕线电机,线圈跨度y=7。 A相绕组共有18/3=6个线圈,每个线圈的匝数为*N*。 A相绕组磁动势波形如图1所示。
图1 A相绕组形成的磁动势波形图
从图1可以看出,A相绕组的磁动势波形非常接近正弦波。但[-,]范围内节点较多,积分复杂。
为了便于傅立叶分解,将相绕组磁动势进行分裂,将沿原点对称分布的极性相反、空间位置不同的两个线圈分为三组。各组磁动势波形如图2所示。
a 第一组线圈磁动势波形
b 第二组线圈磁动势波形
c 第三组线圈磁动势波形
从图中可以看出,第一组线圈所占的电角(机械角,p=1)为[-,-2/9]U[2/9,],第二组线圈的电角为[-8/9,-/9]U[/9,8/9],第三组线圈所占的电角为[-7/9,0] U[0, 7/9 ]。
接下来,对第一组线圈的磁动势分布进行傅立叶分解。
对于奇函数f(x),其傅里叶分解的数学表达式满足
式(1)中,bn表示空间谐波分量,n表示谐波次数,sin(nx)表示时间谐波分量。等式(2)中的sin(nx)表示空间分量。本文仅考虑各谐波的空间分量。 A相电流为最大相电流时刻,不考虑时间分量谐波。
第一组线圈的空间磁动势谐波分量bn1满足
同样可以这么说
将三者叠加,即可得到A相绕组磁动势幅值的谐波表达式bn。根据三角补角公式,可以将两个补角的余弦组合起来。
当n为奇数时
式中,NA为A相绕组的串联匝数。
当n为偶数时,bn=0。
磁动势和电动势之间的一致性
对于2极18槽、跨度y=7的电机,机械角和电角相等,均为/9。 A相线圈占用的槽号为1、2、3、-10、-11、-12。
由于整槽电机的绕组分布对称,仅使用1、2、3三个线圈,下元件边分别为-8、-9、-10,来表示A相线圈组电动势力矢量图,如图3所示。
图3 A相线组电动势矢量图
通过观察式(6)和图3,可以清楚地发现式(6)中的第二项等于A相线圈组合形成的电动势的折减,即基波绕组系数0.902 ,且两者一致。这同样适用于各谐波。
本文以跨度y=7的三相2极18槽双层绕组电机为例,更详细地介绍整槽电机的磁动势和电动势的一致性,并给出了另一种绕组的计算方法。系数法。该方法也适用于各种其他类型电机绕组的分析。