电机学2之补充内容.ppt

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1、电机学2,合肥工业大学电气学院 Chaohao Kan,变压器和三相异步电机的补充内容,变压器的并联运行 三绕组变压器 空载投入电网时变压器的冲击电流 感应电动机的起动 感应电动机的调速 感应发电机和直线电机 谐波磁场对感应电动机转矩- 转差率曲线的影响,2.9 变压器的并联运行,变压器并联运行是电力变压器的实际运行方式。 1.本章主要内容：变压器理想并联运行的情况和条件；具体逐一分析不满足这些条件时的问题及实际并联运行的条件。 2.本章重点：并联运行的各台变压器如果短路阻抗标幺值大小不同时，它们的负载分配不同，其容量分配与短路阻抗标幺值之间的关系是：,定义:两台或两台以上的变压器的一次和二

2、次绕组分别接到一次侧和二次侧的公共母 线上运行.如图. 优点:供电可靠,灵活,效率高. 根据两台变压器的简化等效电路，有,1.理想并联运行的条件 变压器理想并联运行的条件是: (1)空载时并联的变压器之间没有环流; (2)负载时能够按照各台变压器的容量合理地分担负载; (3)负载时各变压器的电流应该同相位. 对以上条件的解释. 为达到理想的并联运行条件,并联运行的变压器应该达到以下要求: (1)各变压器的额定电压与电压比相等; (2)各变压器的联结组号相同; (3)各变压器的短路阻抗标幺值相等,阻抗角相等. 以上要求中第(2)个要求必须保证.举例2-5。 总结:联结组号不同的变压器或变比相差过

3、大的变压器绝对不能并联运行.,2.一般情况下并联运行时变压器的负载分配 以两台单相变压器并联运行为例.出发点:并联运行的变压器的电压被强迫相等. (1)两台变压器的联结组号不同 会引起很大的环流,即使空载时也可能烧毁变压器.,联接组号不同的变压器，虽然一次侧、二次侧额定电压相同，但二次侧电压的相量的相位至少相差30度电角度。,相量差:,由于短路阻抗很小（例如两变压器的Zk*均为0.05），将在两变压器绕组中产生很大的环流，其值将达到额定电流的5.2倍，这是不允许的。,(2)两台变压器联结组号相同,但变比不同 会引起一定的环流,空载时二次侧环流由以下公式计算:,例：两台变压器容量相等，联结组都是

4、Yd11,额定电压U1N/U2N=10/6.3kV,短路阻抗均为5.5%，但变比不等，k1=0.916, k2=0.9115,求并联运行时空载电流。,即,额定变比：,变比误差：,(3)两台变压器联结组号和变比都相同,但短路阻抗的标幺值不同 变压器中没有环流,负载时各变压器的电流分配由以下公式计算:,或,这里，两台变压器容量相差不大，其复角差异也不会大，所以并联运行时负载系数仅决定于短路阻抗之模。,如果两台变压器的阻抗角接近(实际情况通常如此),则可化复数运算为实数运算. 总结:设两台变压器联结组号相同,变比相同,当它们并联运行时,各自负担的容 量的标幺值之比等于各自短路阻抗的标幺值的反比.推论

5、:两台变压器并联运行, 短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载.,两台变压器并联运行，U1N/U2N=35/6.3kV,联结组都是Yd11,额定容量：S1=6300kVA, S2=5000kVA,短路阻抗标幺值分别为0.07、0.075，不计阻抗角差别。求并联组最大容量、最大输出电流、利用率。 解：由于变压器1短路阻抗的标幺值小，先达到满载，令,故有,，即,两变压器并联组的最大容量,并联组的最大输出电流,并联绕组的利用率,补 有两台变压器并联运行,已知它们的联结组号相同,变比相同.S1n=1000kVA, S2n=1250kVA,短路阻抗标幺分别是:0.06和0.07. 回答下列问题并说明理 由：

6、 （1）哪台变压器负担的容量的绝对数量大？ （2）不断增大总的负载，哪台变压器先达满载？ 【补】有三台变压器并联运行，已知S1n=10kVA,S2n=20kVA,S3n=30kVA. Zk1=4%,Zk2=5% ,Zk3=5%. 设总负载为50kVA，问每台变压器各负担多少？ (c=1/25,10,16,24) 作业: 2-25 2-26 (第四版) 1 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。,1两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 分配。 A：大小成反比 B：标么值成反比 C：标么值成正比 答：B 2. 一台Y/-

7、12和一台Y/-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行 。 A能 B不能 C不一定 D不改接也能 答：A,1,某变电所有两台变压器，数据如下： 第一台： SN1=3200kVA, U1N/U2N=35/6.3kV,uk=6.9%; 第二台： SN2=5600kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,uk=7.5%。 试求： 两台变压器并联运行，输出的总负载 8000kVA时，每台变压器应分担多少？ 在没有任何一台变压器过载的情况下，输出的最大负载为多少？,2,某工厂由于生产发展，用电量由500kVA增加到800kVA，原有的变压器SN=560kVA，U1N/U2N=6300/400

8、V,yyn0连接组，uk=5%;.今有三台备用变压器，如下： 变压器1：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5%; 变压器2：SN1=240kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5.5%; 变压器3：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0连接组，uk=5.5%. 试求： 在不允许任何一台变压器过载的情况下，选哪一台变压器进行并联运行最合适？ 如果负载再增加，要用三台变压器并联运行，再增加哪一台合适？这时最大负载容量是多少?各变压器的负载程度如何？px179,1,变压器负载运行时，若增大负载

9、电流，则变压器的铁耗将_(a. 减小；b. 不变；c.增大)；变压器的铜耗将_(a. 减小；b.不变；c.增大)。 2,假定某台变压器的额定电压、额定频率和铁心结构已经不可变更，今测试发现 其铁心过饱和，为了减小饱和程度。应该（ ）。 a. 减少一次侧绕组匝数； b. 减少二次侧绕组匝数； c. 增大一次侧绕组匝数； d. 增大二次侧绕组匝数； e. a或者b; f. c或者d 。 1,b c 2 c,3, 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大。 （ ） 答： 4, 变压器空载和负载时的损耗是一样的。 （ ） 答： 5, 变压器的变比可看作是额定线电压之比。 （

10、） 答： 6, 只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。 （ ） 答：,2.10 三绕组变压器,复习双绕组变压器的原理. 1.结构 一个铁心, 三套绕组,连接三个不同电压 等级的电网,第三套绕组常常接成三角 形接法,供电给附近的低压配电线路,或 仅仅接同步补偿机或电容器,以改善电 网的功率因数. 标准联结组号: YN,yn0,d11; YN,yn0,y0 例 110/38/11kV; YN,yn,d11; 10000/10000/10000kVA. 采用三绕组变压器的好处：节省材料。 画接线图。,2.基本方程 关于正方向的两种规定: 左图比较符合实际情况,右图是国内教科书的一般

11、规定.,按照国内教科书的一般规定,忽略励磁电流,有磁势平衡式:,电压方程式略.,3.等效电路 忽略励磁电流,根据方程式,再把二次和三次绕组归算到一次绕组,得等效电路如图. 其中,X1为一次绕组等效漏抗, X2为二次绕组折算到一次绕组 的等效漏抗,X3为三次绕组折算 到一次绕组的等效漏抗. 可以通过短路实验来求这些参数, 要做三次短路实验(见2-24).说明:当电源不是加在高压侧时测得的短路阻抗,是折算到该侧的短路阻抗,需要再折算到高压侧.,2.11 空载投入电网时变压器的冲击电流,1.现象 变压器稳态时空载电流很小,但变压器 空载投入电网有时出现跳闸现象. 表明出现了冲击电流（励磁涌流） 2.

12、采用物理概念进行原因分析 动态和稳态的分析方法有所不同. 抓住两个基本点: 铁磁材料有饱和现象;变压器铁心中的磁通不能突变. 设变压器铁心中无剩磁,先考虑两种极端情况. (1)电源电压过最大值时空载合闸 根据E=U,此时感应电动势必然也过最大值,再根据电磁感应定律:,可知此时铁心中的交变磁通必然过零点, 电路立刻进入稳态,没有冲击电流,如图. (2)电源电压过零时空载合闸 根据E=U,此时感应电动势必然也过零点 ,再根据电磁感应定律,铁心中的交变磁通 必然过最大值,这就与铁心中的磁通不能 突变发生了矛盾.这时变压器会出现什么 现象?,变压器一次绕组中会出现一个非周期磁通,如图, 这个非周期磁通

13、与周期磁通合成后使得t=0时铁心中的磁通仍然保持为零,但半个周期后,铁心中的总磁通的绝对值达到最大值,接近周期磁通幅值的两倍.这将使铁心高度饱和,此时励磁电流的幅值远不止稳态时的两倍,大约为80倍左右,也就是额定电流的4倍左右.,3.限制措施 对于三相变压器,空载合闸时总有一相电压接近过零点,因此 该相绕组常常出现冲击电流,使得保护装置误动作. 可以在一次绕组回路中串一个电阻,一方面可以限制冲击电 流的大小,另一方面可以减小一次绕组的时间常数,加快冲击 电流的衰减.等到电路进入稳态,再将电阻切除.,4.采用数学方法进行定量分析,t=0时合闸,空载合闸时，不计绕组电阻，变压器一次绕组的电压平衡式

14、为（用瞬时值表示）：,为t=0时电压,的初始相位角,时,式中，,包括与一次绕组交链的总磁通，含主磁通和漏磁通。以下分析中近似的认为 等于主磁通。 的压降较小，初始阶段可以忽略不计。 的存在是使瞬态分量衰减的基本原因，因此在研究瞬态电流衰减时，必须计及其影响。,解得：,式中，C是由初始条件决定,其中,变压器空载合闸前的磁链为0，据磁链守恒原理，有,得：,分两种情况讨论之。 1）合闸时电源电压刚好过最大值； 2）合闸时电源电压刚好过零。,1）合闸时电源电压刚好过最大值： 即t=0时，,2）合闸时电源电压刚好过零： 即t=0时，,t=0开始经过半个周期即t=/时，磁通达到最大值max=2m，即顺便过

15、程中磁通可达到稳态分量的2倍。此时，铁芯已过于饱和状态，根据磁化曲线，励磁电流可达到正常励磁电流的100倍以上，故空载合闸电流可达到额定电流的3倍以上。,补一台单相变压器,铁心中没有剩磁.空载合闸时电源电压恰好过最大值,问一次绕 组中是否会产生冲击电流,为什么? 【补】如果磁路不饱和，变压器空载合闸的最大电流是多少？ 【补】两台完全一样的单相变压器，一台铁心中没有剩磁，另一台有剩磁。当它们分 别空载合闸时，都产生了冲击电流。问在最极端的情况下，哪台变压器的冲击 电流的幅值更大些？ 补充 变压器空载分闸：可能产生过电压。变压器的突然短路:分析方法与空载合闸类似. 漏电保护器:原理类似变压器. 交

16、流电焊机:是一台漏抗很大的变压器.,一台800kVA、10/6.3kV的三相变压器，YD11联接，短 路损耗PKN=11.45kW，阻抗电压uk=0.055。试求： 1,高压绕组稳态短路电流及其倍数； 2,当=0时发生突然短路，短路电流的最大值。（为合闸时电压的初始角。）,复习题,1、两台三相变压器，组号分别为 Y/y0-12 和Y/y0-8，变比相等，短路阻抗标么值也相等，改变出线端标志可使其并联运行。,2、变压器负载电流变化与变压器副边电压变化率无关。,3、变压器负载电流变化与变压器副边电压变化率无关。,4、两台连接组号不同的变压器并联，副边并联回路中会出现 ，不利于变压器运行。,环流,5

17、、变压器原、副边电流计算要利用 图中副边折算到 ，图中各参数可通过 实验获得。,等效电路图,原边,空载和短路,功率平衡关系不变。,磁动势平衡关系不变，,8、两台变压器并联的条件是什么?, 各变压器变比k相等；, 各变压器的连接组号相同；,各变压器的短路阻抗标么值相等， 其阻抗角也应相等。,9、变压器额定频率为60Hz，如改接到频率为50Hz，原边电压仍为电网电压，则对激磁电流、铁耗、漏抗及电压变化率等有何影响？,答：U14.44fN1m，U1不变，则f m乘积不变。,激磁电流、铁耗增加，X1、Xm与频率成正比 ，随着频率的减小而减小，XK减小，电压变化率减小。,10、并联运行的变压器若短路阻抗

18、标么值不等，则其对容量大的变压器是大些好还是小些好？为什么？（假定变压器带感性负载）。,答：,并联变压器短路阻抗标么值不相等，会出现并联变压器负载分担不均衡的现象。,11. 变压器短路阻抗大小与短路电流大小有何关系，为什么大容量变压器把短路阻抗设计得小一点？,答： 因为 ，所以短路电流大小与短路阻抗大小成反比。 因为， 所以为了限制短路电流，应将 设计得较大。,12.为什么自耦变压器的变比大小决定了它的优越性？试说明原因。,答：自耦变压器，电磁容量,若ka = 3，则SM = 0.67SNA； 若ka太大，则它将失去省材料、重量轻、尺寸小、铜耗小的优点。,5.9 感应电动机的起动,主要指标:

19、起动电流倍数, 起动转矩倍数.以简化等效电路来说明. 1.笼型感应电动机的起动 (1)直接起动: 起动时定子绕组通过开关直接接额定电压的电源. 特点: 起动电流大,5- 7倍; 起动转矩比较大,1-2倍.适合于功率不大的电机. (2)降压起动:电源电压被降低后再与定子绕组相连. 具体方法有 :星-三角起动法、电抗器启动法、自耦变压器起动法等. 原理是利用起动电流与定子电压成正比来减少起动电流. 特点: 起动电流比较小, 起动转矩更小(起动转矩与电压的平方成正比),适合于对起动转矩要求不高的场合.,降压起动方式的之一 : 星-三角起动法. 起动线电流降为原来的三分之一, 起动转矩也降为原来的三分

20、之一. 画图说明。,降压起动的方法之二 : 自耦变压器起动法 设自耦变压器的变比为1/a,则起动时电网线电流降为直接起动的1/a平方分之 一, 起动转矩也降为直接起动的1/a平方 分之一.,降压起动的方法之三 : 电抗器起动法. 起动线电流降为原来的1/a, 起动转矩也降为原来的1/a的平方分之一.,总结:笼型转子感应电机由于电机结构的限制,一般只能在定子侧想办法来改善起动 性能.,(3)特殊电源起动:如使用异步电机软起动器,变频器等. 异步电机软起动器的原理仍然是降压起动,只不过在起动过程中根据电流大小可以动态实时调节电压的大小. 变频器起动的原理是起动过程中定子频率是逐步升高的,使电机始终

21、运行在小转差的范围内. *（4）并联电容器起动 电机起动电流的大部分由电容器提供。,一台笼型异步感应电动机，Pn=1000kW, Un=3000V,In=235A,n=593rpm,起动电流倍数kI=6,起动转矩倍数kt=1.0,最大允许冲击电流为950A，负载要求起动转矩不小于7500Nm,试计算在采用下列起动方法时的起动电流和起动转矩： （1）直接起动 （2）定子串电抗器起动 （3）采用星三角起动器起动 （4）采用自耦变压器（64%，73%）起动 判断上述方法哪一种能满足要求？,解：额定转矩,直接起动,线路不能承受这样大的冲击电流。 2. 定子串电抗器起动 设起动电流,，则,起动转矩小于负

22、载转矩，不满足要求。,3.用Y-启动器起动,虽然起动电流满足要求，但起动转矩小于负载转矩。 4.采用自耦变压器起动 (1) 采用64%档,起动电流满足要求，但起动转矩小于负载转矩。,(2) 采用73%档,起动电流、起动转矩均能满足要求。,2.绕线转子感应电动机的起动. 绕线转子感应电动机可以通过在转子回路中串电阻来改善起动性能, 起动完成后再将 电阻切除.串入适当大小的电阻,不仅可以减少起动电流,而且可以增大起动转矩.,总结:绕线转子感应电动机不仅可 以在定子侧想办法改善起动 性 能,而且可以在转子侧想 办法改善起动性能. 自看例5-6,讨论5-23.,一台三相绕线式异步电动机参数为：,3.深

23、槽和双笼感应电动机 (1)趋肤效应 槽形越深,趋肤效应越明显;频率越高,趋肤效应越明显. (2)深槽感应电动机 (3)双笼感应电动机 转子有两套笼性绕组:外笼和内笼. 外笼截面积较小,内笼截面积较大;外笼采用电阻率较大的材料,内笼采取电阻率较小的材料. 总结:深槽和双笼感应电动机都是特殊设计的感应电动机, 利用趋肤效应来增大起动时的转子电阻,从而改善起动性能. 【补】感应电动机在起动时，由于趋肤效应，转子电阻会。,2若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。 答：减小， 减小 3深槽和双笼型感应电动机是利用 原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时 较差。 答：集肤效应， 功率

24、因数 4绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。 答：减小， 增大 5三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时,= ，转子总电阻值约为 。 答：1，,C,A,绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（ ）。 A 起动转矩增大，起动电流增大； B 起动转矩增大，起动电流减小； C 起动转矩增大，起动电流不变； D 起动转矩减小，起动电流增大。 B,作业：5-23 5-25 5-26,C,1三相异步电动机的最大转矩与转子电阻 。 (无关) 2增大绕线式异步电动机转子回路的电阻，其临界转差率_。 (增大) 3鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子回路串电抗器起动、星-三角换接起

25、动和_ 起动。 (自耦变压器),5.10感应电动机的调速 根据公式 可以从三个方面来调节感应电动机的转速:,(1)改变定子和转子绕组的极对数p ; (2)改变电源频率f1 ; (3)改变转差率s .,1.变极调速 以单绕组双速电机为例:定子上有一套绕组,通过改变接法可以得到两极或四极绕组.转子为笼型绕组(笼型绕组的极数可以随定子绕组极数的改变而自动改变).,总结：变极调速的特点:有级调速,比较简单，电梯曾用（双绕组双极）. 2.变频调速 (1)基本要求:在额定频率(或基频)以下调速,希望保持铁心中的磁通基本不变.在额定频 率以上调速，希望保持额定功率不变。 为什么在额定频率以下调速要保持磁通基

26、本不变? 举例说明。,为做到这一点,在额定频率以下调速时,当频率改变时,电压同时改变,即保持U1/f1为常数.可以证明,这时电机的最大转矩在调速前后保持不变.因此,在额定频率以下的调速又称为恒转矩调速或恒磁通调速.,在额定频率以上调速时,一般随着电机转速的上升,使铁心中的磁通不断下降.为做到这一点,使,保持为常数,这时电机的最大功率在调速前,后保持不变,因此,在额定频率以上的调速又称为恒功率调速或弱磁调速. 为什么在额定频率以上调速要采用恒功率调速? 举例说明。,例】一 台感应电动机，380V，60HZ，用变频器供电。 （1）当频率调为30HZ时，电压大约应该调为多少？如果电压仍然保持在380

27、V，电机会发生什么情况？ （2）当频率调为120HZ时，电压大约应该调为多少?(537V),当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速. 380*1.414=537,(2)变频器 基本要求:电压和频率都要可控. 基本结构:交-直-交变频器,如图.传统的控制方式是: 整流器调压,逆变器调频.,现在流行的一种变频器:PWM变频器,控制方式为整流器不控制,逆变器既调频,也调压,如图. 整流和逆变的原理。,整流器各二极管导通顺序为：1，2 2，3

28、 3，4 4，5 5，6 6，1 1，2 PWM：脉宽调制。原理：用一系列等高不等宽的电压或电流脉冲代替正弦波电压 或电流。,逆变器开关管的控制信号为PWM脉冲,其产生原理如图.,开关管脉冲波形和输出的相电压波形(A相绕组相对于N点的电压波形) 变频调速的特点:能在大范围内平滑地调速,效率较高,需要变频器.应用广泛。 变频调速的应用.变频器对电机的负面影响: 1)加速绝缘老化,匝间绝缘易击穿. 2)温升高于普通电机. 3)噪声问题,总结：变频调速的基本要求；PWM变频器的原理。,3.改变转差率来调速 (1)转子绕组串电阻调速:只适用于绕线 转子异步电机,见图. 设负载转矩与空载转矩之和保持不变

29、, 即T2+T0保持不变,则有公式,特点：方法简单,调速范围较大;当转速调得很低时,外加电阻消耗功率很大,电机效率很低. 第二版：讨论5-27，习题5-28 第三版：讨论5-28，习题5-29,(2)串级调速:只适用于绕线转子 异步电机.如图.其原理是利用外接功率变换装置来限制转子电流,使转速下调. 特点:与转子绕组串电阻调速相比,效率较高;需要外接功率变换装置. (3)双馈电机:也是一种绕线转子异步电机,如图.其原理与串级调速差不多,只是转速不仅可以调低,也可以调高(可以超出同步转速,仍然是电动机) 特点:与串级调速相比,调速范围更大.（1）（2）（3）综合。,(4)调压调速:通过改变电压来

30、 改变电机的运行点来调速. 如图.举例:电扇调速器等.另外，台灯的调压调光。 特点:当转子电阻小时，调速范围小.电梯上曾用。 总结：改变转差率调速的几种方法。,【补】一台双馈异步电机，如何让它在低于同步转速时进入发电机状态？,B,2绕线式感应电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？所串电阻是否越大越好？,答：从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流 减小(2)。转子电阻增加，使得,提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势,增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、,成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和,增加，使起动转矩增加

31、了(2)。如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小(1)。,5.12感应发电机和直线电机 以笼型转子感应电机为例，画图说明异步电机从电动机向发电机的转变. 1.并联在大电网上发电 一般情况下,电机的转速必须要超出由电网频率决定的同步转速: 特点:发出的电的电压和频率等于电网的电压和频率;需要从电网吸收滞后的无功电流励磁.转差大,发出的有功功率也大.在早先的风力发电中的应用。,总结:普通的感应电机并联在大电网上运行,只要电机转速超过由电网频率决定的同步转速,电机自动进入发电机状态. 2.单机运行发电 空载建立电压,需要两个条件:转子铁心中有剩磁;定子侧并联电容器提供励磁电流. 空载电压

32、的大小取决于电容线与空载特性的交点.增大电容量,空载电压升高.,负载运行时,为保持电压和频率的稳定,必须随负载的变化调节电机的转速和电容器的大小.例如: 假定电压和频率保持不变,当负载增大(意味着电机输出电流增大)时,电机转速必须适当增大,同时并联的电容器也必须适当增大.见下表: 380V 50Hz 负载 (kW) 转速(r/min) 电容(uF) 1 1510 120 2 1520 140 3 1530 160,总结:单机运行发电,必须在定子侧并联电容器,并且随负载的变化不断调节转速和电容量,以维持电压和频率的稳定.,直线感应电动机 1.基本结构 直线电机可以看成是由旋转电机展开得到：初级，

33、次级；定子，动子。画图。 以直线电机驱动的轻轨列车为例说明。 2.基本原理 初级通电后产生平移行波磁场，次级感应电流，产生电磁力。转差率S=(Vs-V)/Vs 讨论5-34,附录A 谐波磁场对感应电动机转矩- 转差率曲线的影响 感应电机气隙中的谐波磁场有两个来源:一是绕组磁势非正弦分布引起的;二是由于齿槽所引起的.谐波磁场会产生寄生转矩, 对电机的转矩- 转差率曲线会带来一定的影响,特别对于笼型转子异步电机,这种影响更是明显.画图说明。,A.1 异步寄生转矩 主要由绕组非正弦分布引起的谐波磁场产生.就三相电机而言,气隙合成磁场中除了基波外,还有5,7,11,13等次数的谐波,其中以5次和7次谐

34、波为大.,这些旋转的谐波磁场分别在转子绕组中感应相应的电流,磁场和电流相互作用能够产生恒定的转矩,称为异步寄生转矩. 其原理与基波磁场产生转矩的原理一样.如图.,由图中可见,由于5次和7次谐波磁场产生的异步寄生转矩的共同影响,转矩-转差率曲线 在接近0.857处即略大于n0/7处下凹,影响电机起动.,A.2同步寄生转矩 主要由于齿谐波磁场引起. 定子的齿谐波磁场和转子基波电流产生的 转子齿谐波磁场有可能次数相同,在某一转速 下有可能保持相对静止,从而产生恒定的转矩, 这就是同步寄生转矩. 例一台4极异步电机,Q1=24,Q2=28,电机 运行时是否会产生同步寄生转矩?,解:定子一阶齿谐波磁场的

35、次数为 转子一阶齿谐波磁场的次数为,由此可见,定子和转子的一阶齿谐波磁场中都有13次,并且定子的13次是正转的,转子 的13次是反转的,这两个齿谐波磁场在某一转速下有可能达到相对静止.,定子的13次齿谐波磁场相对于定 子的转速为 转子的13次齿谐波磁场相对于定 子的转速为 令两式相等, 得 即在电机转速达到同步转速的1/7 处,产生了同步寄生转矩.至于这个 转矩的方向,要看定子转子齿谐波 的相对位置.如果定子齿谐波位置 落后,则同步寄生转矩方向为正,否 则为负.如图.表现在转矩曲线图上 为曲线在此处上下跳跃.,A.3 削弱寄生转矩的办法 (1)定子采用分布和短距绕组,或干脆采用正弦绕组,使定子磁势最大限度地接近正弦 波,主要用以削弱异步寄生转矩. (2)把转子槽斜过一个定子齿距,对于削弱异步寄生转矩和同步寄生转矩都有用. (3)在小型异步电机中,采用半闭口槽,减少齿槽效应对气隙磁导的影响,从而削弱齿谐 波磁场,主要用于削弱同步寄生转矩. (4)适当的选择定,转子的槽数,使得定子的谐波次数和转子的谐波次数没有相等 的机会.主要用于削弱同步寄生转矩. 以上办法简单记为:短距绕组,斜槽,半闭口槽,合理的槽配合. 对这四个办法的解释.,