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磁极磁场非正弦分布所引起的谐波电动势

2021-5-3 14:55| 发布者: admin| 查看: 38| 评论: 0

摘要:   在凸极同步电机中,磁极磁场沿电枢表面的分布一般呈平顶形,如图曲线1所示。应用傅氏级数可将其分解为基波和一系列高次谐波。如果磁极制造没有特殊缺陷,N极下的磁密分布波和S极下的磁密分布波是对称的,同时, ...

  在凸极同步电机中,磁极磁场沿电枢表面的分布一般呈平顶形,如图曲线1所示。应用傅氏级数可将其分解为基波和一系列高次谐波。如果磁极制造没有特殊缺陷,N极下的磁密分布波和S极下的磁密分布波是对称的,同时,每极下磁密波磁极中心线也是对称的。这样,磁密的空间谐波中就只有奇次谐波,即v=1、3、5、7、9……。图(a)中表示了把实际磁密波(曲线1)分解为基波(曲线2)和3、5……次谐波(曲线3、4……)。图(b)和(c)则分别画出3次和5次谐波的波形。

图 主极磁场沿电枢表面的分布

  谐波电动势的计算方法与基波电动势的计算方法类似。从图可见,v次谐波磁场的极对数为基波的v倍,而极距则为基波的1/v,由于谐波磁场也因转子旋转而形成旋转磁场,其转速等于转子转速,即,而,在定子绕组内感应出高次谐波电动势的频率为

                                (1)

  高次谐波和基波相关参数的对比见表1。

表1 高次谐波和基波相关参数的对比

极对数 极距 转速 频率 槽距电角
基 波 n1 f1
3次谐波
5次谐波
…… …… …… …… …… ……
v次谐波

  参照式(4),v次谐波电动势的有效值为

                              (2)

  式中是v次谐波的绕组系数,是v次谐波的每极磁通量,参照基波每极磁通量的计算,则有

                           (3)

  是v次谐波磁密的幅值,而

                                  (4)

  其中分别为v次谐波的短距系数和分布系数。对v次谐波来说,由于极对数是基波的v倍,参照式(5)和式(8)可得

                        (5)

                          (6)

  当算出各次谐波电动势的有效值后,可得出相电动势的有效值为

                        (7)

  三相绕组中,线电动势没有3次和3的倍数次谐波,其有效值为

                       (8)

  一般情况下,高次谐波电动势对相电动势大小的影响很小,主要是影响电动势的波形。

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