一、旋转矢量与正弦波的对应关系

旋转矢量的定义

📐
旋转矢量:在平面直角坐标系中,一个长度为幅值 的矢量以角速度 绕原点做逆时针匀速旋转,这个矢量就称为旋转矢量。

对应关系

从几何角度看,旋转矢量在 轴上的投影随时间的变化规律就是正弦波。
三个要素的对应:
  • 幅值对应:矢量长度 = 正弦波幅值
  • 角速度对应:旋转角速度 = 角频率
  • 初相位对应:初始角度 = 初相角
数学表达:
  • 投影:
    • 正弦波:
      notion image

      二、时间矢量(相量)

      👉🏻
      在电气工程领域中,时间矢量称为相量,空间矢量才简称为矢量

      相量的定义

      相量(时间矢量)任何随时间以正弦规律变化的物理量(电压、电动势、电流、磁通等),都可用复平面上一个长度等于有效值,角速度为其交变角频率的逆时针旋转的时间矢量来表示。
      👉🏻 正弦量和复平面上的旋转矢量是一一对应的
      任何时刻,该相量在虚轴(时轴)上的投影即为该正弦量瞬时值的
      这是因为相量的长度使用正弦量的有效值定义的,存在一个的关系

      数学构造

      设正弦量:
      其中:
      • 有效值
      • :角频率
      • :初相角
      构造复指数函数:
      其中:
      • 相量:(包含了有效值和初相角)
      • 旋转因子: 为旋转角速度)
      👉🏻
      如果所有相量以同样的频率旋转,那么所有的相量都是相对静止的,可以不用考虑旋转因子?
      notion image

      三、对称三相系统的相量表示

      1. 单时轴多相量

      多相对称系统,采用公共时轴,多相对称的同一物理量需用多根相量表示。
      三相对称电流相量:
      的时刻,分别向时轴投影:
      notion image

      2. 多时轴单相量——统一相量

      统一相量的关键特征:
      每相时间相量以该相相轴(其正方向与绕组电流正方向符合右手螺旋)作为时轴,各相对称的同一物理量可用一根统一的相量表示。
      notion image
      本质上,是用三个时轴表征了三相电流的相位差
      任何瞬间,统一相量在某相时轴(相轴)上的投影即为该相的瞬时值的
      某相瞬时值达到正的最大值时,统一相量与该相时轴(相轴)重合。

      四、空间矢量

      空间矢量的定义

      空间矢量:任何一个沿空间按正弦规律分布的物理量(如绕组磁动势基波 、气隙磁密基波 ),都可用一个空间矢量来表示。
      • 矢量长度:表示幅值
      • 矢量所在位置和方向:表示正波峰所在的位置

      空间角度

      • 全圆周:空间 电角度
      • 角度 :三相合成基波磁动势的正波峰在空间上与 A 相相轴的夹角

      两种空间矢量类型

      1. 脉振矢量 (单个线圈产生的磁动势)
      • 矢量在空间位置不动
      • 长度随时间变化
      2. 旋转矢量 (三相绕组合成旋转磁场)
      • 矢量长度不变
      • 以角速度 旋转
      notion image

      五、时-空矢量图

      时-空矢量图的定义

      时-空矢量图取各相的时轴为该相相轴,可将交流电机的时间相量和空间矢量联系起来,画在同一张矢量图中,称为时-空矢量图。

      例1:三相电流与三相旋转磁动势的关系

      初始条件):,且
      • 与 A 相时轴重合
      • 与 A 相相轴重合
      • 因此 重合
      经过 秒后):
      • 都转过 电角度
      • 在时-空矢量图上同相
      notion image

      例2:磁通与气隙磁密的关系

      👉🏻
      磁通是标量(时间相量);磁感应强度是空间矢量
      初始条件):
      • 与 A 相时轴重合
      • 与 A 相相轴重合
      • 因此 重合
      经过 秒后):
      • 都转过 电角度
      • 在时-空矢量图上同相
      notion image

      完整的时-空矢量图

      👉🏻
      前提取各相的相轴作为该相的时轴
      在时-空矢量图中的相位关系:
      • 同相(三相合成基波磁动势)
      • 同相(三相合成基波磁密)
      考虑铁耗的影响:
      • 不计铁耗: 同相
      • 考虑铁耗: 落后 铁耗角
      先看一下就可以了,学习电机的时空矢量图的时候会学的
      先看一下就可以了,学习电机的时空矢量图的时候会学的

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