第4章異步電機(jī)

1、第四章第四章 異步電機(jī)（一）異步電機(jī)（一） 三相異步電動機(jī)的基本原理三相異步電動機(jī)的基本原理 一、一、三相異步電動機(jī)的三相異步電動機(jī)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài)工作原理與運(yùn)行狀態(tài) 第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 1 1、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 一種極性和大小不變，并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。一種極性和大小不變，并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。 A-X、B-Y、C-Z三個線圈在空間上彼此互隔三個線圈在空間上彼此互隔120120分布在定子分布在定子 鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對稱三相繞組。鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對稱三相繞組。 交流電機(jī)有兩大類：

2、異步電機(jī)和同步電機(jī)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流交流電機(jī)有兩大類：異步電機(jī)和同步電機(jī)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流 電源頻率之間存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機(jī)則不然。異步電動機(jī)電源頻率之間存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機(jī)則不然。異步電動機(jī) 定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場，依靠電磁感應(yīng)作用，使轉(zhuǎn)子定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場，依靠電磁感應(yīng)作用，使轉(zhuǎn)子 繞組感生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。繞組感生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 B相從相從A相后移相后移120 C相從相從B相后移相后移120 A相從相從C相后移相后移120 當(dāng)三相對稱繞組接上三相對當(dāng)三相對稱繞組接上三相對 稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場稱

3、電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 tIicos mA )120cos( mB tIi )240cos( mC tIi 四極旋轉(zhuǎn)磁四極旋轉(zhuǎn)磁 場示意圖場示意圖 1 60 s f n p 式中，式中，ns為同步轉(zhuǎn)為同步轉(zhuǎn) 速，單位速，單位r/min； p為極對數(shù)；為極對數(shù)； f1為交流電源的為交流電源的 頻率。頻率。 p n0 (r / min) 1 3000 23456 15001000750600500 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n n0 0與頻率與頻率f f1 1和極對數(shù)和極對數(shù)p p有關(guān)。有關(guān)。 2 2、三相異步電動機(jī)的三相異步電動機(jī)的工作原理工作原理 三相異步電動機(jī)圓柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上，三相異步電動機(jī)

4、圓柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上， 嵌有均勻分布的導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別嵌有均勻分布的導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別 用銅環(huán)將它們連接成一個整體。用銅環(huán)將它們連接成一個整體。 三相異步電動機(jī)的定子鐵心上嵌有三三相異步電動機(jī)的定子鐵心上嵌有三 相對稱繞組，接通三相對稱電源后，相對稱繞組，接通三相對稱電源后， 在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)產(chǎn)生了以在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)產(chǎn)生了以 同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場切割，在導(dǎo)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場切割，在導(dǎo) 條內(nèi)產(chǎn)生感生電流，磁場又對導(dǎo)條產(chǎn)條內(nèi)產(chǎn)生感生電流，磁場又對導(dǎo)條產(chǎn) 生電磁力。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場生電磁力。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場 旋轉(zhuǎn)。旋

5、轉(zhuǎn)。 3 3、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài) 異步電動機(jī)的異步電動機(jī)的工作原理決定了它的轉(zhuǎn)速一般工作原理決定了它的轉(zhuǎn)速一般低于同步轉(zhuǎn)速。如低于同步轉(zhuǎn)速。如 果異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之果異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之 間不再有相對運(yùn)動，因而不可能在導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，也不會間不再有相對運(yùn)動，因而不可能在導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，也不會 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來拖動機(jī)械負(fù)載。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來拖動機(jī)械負(fù)載。 右手定則右手定則 決定電流決定電流 方向方向 左手定則左手定則 決定導(dǎo)條決定導(dǎo)條 受力方向受力方向 轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差ns-n的存

6、在是異步電動機(jī)運(yùn)行的必要條件。我們將的存在是異步電動機(jī)運(yùn)行的必要條件。我們將 轉(zhuǎn)差表示為同步轉(zhuǎn)速的百分值，稱為轉(zhuǎn)差率，用轉(zhuǎn)差表示為同步轉(zhuǎn)速的百分值，稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示。表示。 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 100% s s nn s n s n n 轉(zhuǎn)子異步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子異步轉(zhuǎn)速 例例4-14-1 有一臺有一臺50Hz的三相的三相異步電動機(jī)運(yùn)行，異步電動機(jī)運(yùn)行，空載轉(zhuǎn)差率為空載轉(zhuǎn)差率為 0.267%0.267%，額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為 求該電動機(jī)的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)求該電動機(jī)的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn) 速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率。速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率。 min/ r730 N n 解解: : 額定轉(zhuǎn)差率

7、額定轉(zhuǎn)差率 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 1 6060 503000 s f n ppp 考慮本題的額定轉(zhuǎn)速考慮本題的額定轉(zhuǎn)速750r/min s n 4p極對數(shù)極對數(shù) 空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速 0 (1)750(1 0.267%)r/min748r/min ss nns N N N 750730 100%100%2.67% 750 s nn s n 異步電動異步電動 機(jī)的三種機(jī)的三種 運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài) 二、二、三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)剖面圖繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)剖面圖 1 1轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 2 2端蓋端蓋 3 3軸承軸承 4 4定子繞組定子繞組 5 5轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 6 6定子定子 7 7集

8、電環(huán)集電環(huán) 8 8出線盒出線盒 1 1、定子、定子 異步電動機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。異步電動機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。 定子沖片定子沖片 定子線圈定子線圈 鐵心和機(jī)座鐵心和機(jī)座 2 2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 異步動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。異步動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。 1 1）籠型繞組）籠型繞組 銅條籠銅條籠 型轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子 鑄鋁籠鑄鋁籠 型轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子 籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子 繞線轉(zhuǎn)子照片繞線轉(zhuǎn)子照片 2 2）繞線型繞組）繞線型繞組 例1 有一臺50HZ、三相、四極的感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)差率s=5%，試求： （1）轉(zhuǎn)子電流的頻率； （2）

9、轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； （3）轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速。 解： (1)轉(zhuǎn)子電流的頻率 f2 = sf1 =0.0550=2.5Hz (2)轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n2=60f2/p=(602.5)/2=75r/min (3) 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速 n2 + n = n2+ns(1-s)=1500r/min 例2 有一臺50Hz的感應(yīng)電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速nN 730rmin，試求該電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。 解： s s = ( = (n ns s- -n nN N) /) /n ns s = 750-730/750=0.02667 = 750-730/750=0.02667 例3異步電動機(jī)的

10、基本結(jié)構(gòu)。鼠籠式和繞線式異步電動 機(jī)在結(jié)構(gòu)上有何不同？ 答：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同 例4旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與通入定子繞組的電流相序之間的 關(guān)系。改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向的方法？ 答：調(diào)換兩根電源進(jìn)線 例5旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1與磁極對數(shù) p 的關(guān)系？ 答： 60 1 p f n 例6轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向的關(guān)系？ 答：相同 例7什么是轉(zhuǎn)差率？表達(dá)式如何寫？ 答： %100 1 1 n nn s 異步電機(jī)運(yùn)行中: )%(61s 第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 額定功率額定功率電動機(jī)在額定運(yùn)行時輸出的機(jī)械功率電動機(jī)在額定運(yùn)行時輸出的機(jī)械功率,單位單位 kW（千瓦） 額定電壓額定電壓 在額定運(yùn)

11、行狀態(tài)下，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓，在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓， 單位單位 V(伏特) 額定電流額定電流 電動機(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時，電動機(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時， 定子繞組中的線電流，單位定子繞組中的線電流，單位 A（安培） 額定頻率額定頻率 我國的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為我國的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為 50Hz（赫茲） 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 電動機(jī)在額定電壓、額定頻率及額定功率下的電動機(jī)在額定電壓、額定頻率及額定功率下的 轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)速，單位 r/min（轉(zhuǎn)/分） 此外，銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)與接法（此外，銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)與接法（星形還是三角形星形還是三角形）、絕緣）、

12、絕緣 等級及允許溫升等。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，還標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電等級及允許溫升等。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，還標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電 動勢及額定電流。動勢及額定電流。 1. 1. 型號：用以表明電動機(jī)的類型、用途和技術(shù)特點(diǎn)的代號。例如：型號：用以表明電動機(jī)的類型、用途和技術(shù)特點(diǎn)的代號。例如： Y132M1-4;YY132M1-4;Y是指三相異步電動機(jī)（又如：是指三相異步電動機(jī)（又如：YPFYPF系列變頻調(diào)速三相系列變頻調(diào)速三相 異步電動機(jī)）異步電動機(jī)） ；132132是指中心高（幾何尺寸）；是指中心高（幾何尺寸）；S S（M,LM,L）是指機(jī)）是指機(jī) 座代號；座代號；1 1（2 2）是指鐵芯長短代號；）

13、是指鐵芯長短代號； 2 2是指電機(jī)極數(shù)；是指電機(jī)極數(shù)； 2. 2. 接法：定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常接法：定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常Y Y或或D D聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。 3. 3. 電壓：電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。例如：電壓：電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。例如： 380/220V380/220V、Y/D Y/D 是指線電壓為是指線電壓為 380V 380V 時，采用時，采用 Y Y聯(lián)結(jié)；線電壓聯(lián)結(jié)；線電壓 為為 220V 220V 時采用時采用 D D聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。 說明：一般規(guī)定，電動機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的說明：一般規(guī)定，電動機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額

14、定值的 5% 5% 。 因?yàn)樵陔妱訖C(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時，電壓過高或過低因?yàn)樵陔妱訖C(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時，電壓過高或過低 都會使電動機(jī)的電流大于額定值都會使電動機(jī)的電流大于額定值, , 從而使電動機(jī)過熱。從而使電動機(jī)過熱。 三相異步電動機(jī)的額定電壓有三相異步電動機(jī)的額定電壓有380V380V，3000V, 3000V, 及及6000V6000V等多種。等多種。 4. 4. 電流：電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的線電流值。電流：電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的線電流值。 例如：例如： Y / D 6.73 / 11.64 A Y / D 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)表示星形聯(lián)結(jié)

15、 下電機(jī)的線電流為下電機(jī)的線電流為 6.73A6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 6.73A6.73A 5. 5. 功率與效率：功率與效率： 額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率 P2P2， 它不等于從電源吸取的電功率它不等于從電源吸取的電功率 P1P1。 6. 6. 功率因數(shù)：功率因數(shù)： 三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為 0.7 0.90.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有?？蛰d時功率因

16、數(shù)很低，只有 0.2 0.30.2 0.3。 額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。 7. 7. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。 銘牌銘牌 第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組 一、交流繞組的一些基本知識和基本量一、交流繞組的一些基本知識和基本量 1 1、電角度與機(jī)械角度、電角度與機(jī)械角度 電機(jī)圓周在幾何上分成電機(jī)圓周在幾何上分成360，這個角度稱為機(jī)械角度。，這個角度稱為機(jī)械角度。 若磁場在空間按正弦波分布，則經(jīng)過若磁場在空間按正弦波分布，則經(jīng)過N、S 一對磁極恰好相當(dāng)于一對磁極恰好相

17、當(dāng)于 正弦曲線的一個周期。因此，一對磁極所占有的空間是正弦曲線的一個周期。因此，一對磁極所占有的空間是360電角電角 度?？梢?，一個具有度?？梢姡粋€具有 p 對磁極電機(jī)，電機(jī)圓周按電角度計(jì)算就為對磁極電機(jī)，電機(jī)圓周按電角度計(jì)算就為 p360，而機(jī)械角度總是而機(jī)械角度總是360 。 電角度電角度= p機(jī)械角度機(jī)械角度 2、線圈、線圈組成交流繞組的單元是線圈。線圈是由一匝或多匝串組成交流繞組的單元是線圈。線圈是由一匝或多匝串 聯(lián)而成，它有兩個引出線，一個稱為首端，另一個稱為末端。聯(lián)而成，它有兩個引出線，一個稱為首端，另一個稱為末端。 3、節(jié)距、節(jié)距 一個線圈的兩個邊所跨定子圓周上的距離稱為節(jié)距，

18、一個線圈的兩個邊所跨定子圓周上的距離稱為節(jié)距， 用用y1表示，一般用槽數(shù)計(jì)算。節(jié)距應(yīng)該接近極距表示，一般用槽數(shù)計(jì)算。節(jié)距應(yīng)該接近極距。 1 y 1 y整距繞組整距繞組， 1 y短距繞組短距繞組，長距繞組長距繞組 4、槽距角、槽距角 相鄰槽之間的電角度稱為槽距角相鄰槽之間的電角度稱為槽距角 若若Q1為定子槽數(shù)，為定子槽數(shù)，p為極對數(shù)，則槽距角為極對數(shù)，則槽距角 1 360 Q p 5、每極每相槽數(shù)、每極每相槽數(shù)q 每一極每相繞組所占槽數(shù)，用符號每一極每相繞組所占槽數(shù)，用符號q表示表示 （m相數(shù)）相數(shù)） pm Q q 2 1 二、交流繞組的排列和聯(lián)接二、交流繞組的排列和聯(lián)接 為了便于說明問題，以下

19、假設(shè)給定電機(jī)極數(shù)為了便于說明問題，以下假設(shè)給定電機(jī)極數(shù)2p=4，槽數(shù)，槽數(shù)Q1=24 1 1、極距的計(jì)算，、極距的計(jì)算， 若若2p=4，Q1=24，則則 =6 p Q 2 1 2、線圈中的電流方向、線圈中的電流方向 兩極磁動 勢圖 四極磁動 勢圖 3 3、確定相帶、確定相帶 每個極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域稱為每個極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域稱為“相相 帶帶”，q=Q1/(2mp)；每個相帶為每個相帶為60電角度。電角度。 4、畫定子槽展開圖、畫定子槽展開圖 確定相帶和應(yīng)有確定相帶和應(yīng)有 的電流相對方向的電流相對方向 單層相繞組的單層相繞組的 一種聯(lián)接方法一種聯(lián)接方法 三相繞組排列和聯(lián)接的

20、一三相繞組排列和聯(lián)接的一 般方法為般方法為: :計(jì)算極距；計(jì)算極距； 計(jì)算每極每相槽數(shù)；計(jì)算每極每相槽數(shù)；劃劃 分相帶；分相帶；組成線圈組；組成線圈組； 按極性對電流方向的要按極性對電流方向的要 求分別構(gòu)成各相繞組求分別構(gòu)成各相繞組。 三、三相單層繞組三、三相單層繞組 單層繞組的每一個槽內(nèi)只有一個線圈邊，整個繞組的線圈數(shù)等單層繞組的每一個槽內(nèi)只有一個線圈邊，整個繞組的線圈數(shù)等 于總槽數(shù)的一半。于總槽數(shù)的一半。 以下用定子槽數(shù)為以下用定子槽數(shù)為2424，兩極電機(jī)的定子繞組為例，說明單層繞，兩極電機(jī)的定子繞組為例，說明單層繞 組構(gòu)成。組構(gòu)成。 1、計(jì)算極距、計(jì)算極距 12 12 24 2 1 p

21、Q 2、計(jì)算每極每相槽數(shù)、計(jì)算每極每相槽數(shù) 4 132 24 2 1 mp Q q 3、劃分相帶、劃分相帶 相帶相帶 槽號槽號 AZBXCY 第一對極第一對極23,24,1,23,4,5,67,8,9,1011,12,13,1415,16,17,1819,20,21,22 4、組成線圈組、組成線圈組 相繞組相繞組 的構(gòu)成的構(gòu)成 同心式同心式 繞組繞組 三相單層同心三相單層同心 式繞組展開圖式繞組展開圖 四、三相雙層繞組四、三相雙層繞組 雙層繞組的每個槽內(nèi)都有上下兩個雙層繞組的每個槽內(nèi)都有上下兩個線圈邊，每個線圈的一個邊線圈邊，每個線圈的一個邊 放在某一個槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距放在某一個槽

22、的上層，另一邊放在相隔節(jié)距y1的另一個槽的下層。的另一個槽的下層。 整個繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù)。整個繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù)。 以下用以下用3 3相相4 4極極3636槽的雙層疊繞組為例，說明槽的雙層疊繞組為例，說明3 3相雙層繞組的排相雙層繞組的排 列和聯(lián)接。列和聯(lián)接。 1、計(jì)算極距、計(jì)算極距 9 4 36 2 1 p Q 2 2、選擇節(jié)距、選擇節(jié)距 選擇短節(jié)選擇短節(jié)距距 8 1 y 3、計(jì)算每極每相槽數(shù)、計(jì)算每極每相槽數(shù) 3 232 36 2 1 mp Q q 并且計(jì)算槽并且計(jì)算槽距角距角 2060q 4 4、畫展開圖、畫展開圖 畫出槽內(nèi)線圈邊（上層畫出槽內(nèi)線圈邊（上層 邊用實(shí)線，下層邊用虛邊用

23、實(shí)線，下層邊用虛 線表示），并且編號線表示），并且編號 相帶相帶 槽號槽號 AZBXCY 第一對極第一對極1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18 第二對極第二對極19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36 按每極每相槽數(shù)劃分相帶按每極每相槽數(shù)劃分相帶 5 5、組成線圈組、組成線圈組 第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子磁動勢及磁場三相異步電動機(jī)的定子磁動勢及磁場 一、單相繞組的磁動勢一、單相繞組的磁動勢 脈振磁動勢脈振磁動勢 （一）整距線圈的磁動勢（一）整距線圈的磁動勢 整距線圈磁動整距線圈磁動 勢分布

24、曲線勢分布曲線 整距線圈所建整距線圈所建 立的磁場分布立的磁場分布 t=0,i=Im t=90,i=0 t=180, i=-Im tINiNtxf yyy cos 2 2 2 1 ),( 整距線圈所形成的整距線圈所形成的 磁動勢在任何瞬時，空磁動勢在任何瞬時，空 間的分布總是一個矩形間的分布總是一個矩形 波。波。 這種從空間上看位這種從空間上看位 置固定，從時間上看大置固定，從時間上看大 小在正負(fù)最大值之間變小在正負(fù)最大值之間變 化的磁動勢，稱為脈振化的磁動勢，稱為脈振 磁動勢。脈振的頻率就磁動勢。脈振的頻率就 是交流電流的頻率。是交流電流的頻率。 四極整距線圈的磁動勢四極整距線圈的磁動勢 磁

25、場分布磁場分布磁動勢分布磁動勢分布 把以把以2 2 為周期的為周期的 矩形矩形磁動勢波用磁動勢波用 傅氏級數(shù)分解傅氏級數(shù)分解 應(yīng)用傅氏級數(shù)對矩形波應(yīng)用傅氏級數(shù)對矩形波 進(jìn)行分解。矩形波中含有進(jìn)行分解。矩形波中含有1， 3，5，奇次諧波，又對稱奇次諧波，又對稱 于縱軸。于縱軸。 txxxIN txFtxf y ymy cos 5cos 5 1 3cos 3 1 cos9 . 0 cos)(),( 各線圈磁各線圈磁 動勢波動勢波 （二）線圈組的磁動勢（二）線圈組的磁動勢 合成磁動合成磁動 勢的基波勢的基波 基波磁動勢基波磁動勢 矢量相加矢量相加 整距線圈的線圈組的磁動勢整距線圈的線圈組的磁動勢 線

26、圈組的合成線圈組的合成 基波磁動勢為基波磁動勢為 11 2 2 4 qyq IkNqF 2 sin 2 sin 1 q q kq 為基波磁動勢為基波磁動勢 的分布因數(shù)的分布因數(shù) 1、整距線圈的、整距線圈的 線圈組磁動勢線圈組磁動勢 例例4-24-2 一臺四極三相異步電動機(jī)，定子槽數(shù)為一臺四極三相異步電動機(jī)，定子槽數(shù)為36， 計(jì)算其基波和計(jì)算其基波和5次、次、7次諧波磁動勢的分布因數(shù)。次諧波磁動勢的分布因數(shù)。 解解 計(jì)算每相每極槽數(shù)計(jì)算每相每極槽數(shù)q和和值值 3 232 36 2 1 mp Q q 20 3 6060 q 基波分布因數(shù)基波分布因數(shù) 960. 0 2 20 sin3 2 203 s

27、in 1 q k 五次諧波分布因數(shù)五次諧波分布因數(shù)217. 0 2 205 sin3 2 )205(3 sin 5 q k 七次諧波分布因數(shù)七次諧波分布因數(shù) 177. 0 2 207 sin3 2 )207(3 sin 7 q k 2、短距線圈的線圈組磁動勢、短距線圈的線圈組磁動勢 q q=2,=2, = =6,6,y y1 1=5=5的的 雙層短距疊繞組雙層短距疊繞組 短距線圈節(jié)距縮短的角度短距線圈節(jié)距縮短的角度 11 1 yy 111)1(1 2 2 cos2 yqqp kFFF 式中式中 90sin)180180( 2 1 cos 2 cos 11 1 yy ky 稱為基波磁動勢的節(jié)距因

28、數(shù)稱為基波磁動勢的節(jié)距因數(shù) 同理，對于同理，對于v 次諧波次諧波 yvqvpv kFF2 )1( 式中式中 2 cos90sin 1 vvy k yv 稱為諧波磁動勢的節(jié)距因數(shù)稱為諧波磁動勢的節(jié)距因數(shù) （三）相繞組的磁動勢（三）相繞組的磁動勢 繞組由集中的改為分布的，基波合成磁動勢幅值應(yīng)該打一個繞組由集中的改為分布的，基波合成磁動勢幅值應(yīng)該打一個 折扣折扣kq1； 線圈由整距改為短距的線圈由整距改為短距的基波合成磁動勢幅值應(yīng)該打一基波合成磁動勢幅值應(yīng)該打一 個折扣個折扣ky1；因此，由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動勢；因此，由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動勢 幅值等于具有相同匝數(shù)的

29、整距集中繞組的基波合成磁動勢幅值乘幅值等于具有相同匝數(shù)的整距集中繞組的基波合成磁動勢幅值乘 以系數(shù)以系數(shù)kw1=kq1ky1，稱為基波繞組因數(shù)。，稱為基波繞組因數(shù)。 對于對于v 次諧波次諧波 kwv=kqvkyv I p Nk F W1 1 9 . 0 對于單相繞組磁動勢，可以歸納以下幾點(diǎn)：對于單相繞組磁動勢，可以歸納以下幾點(diǎn)： 1）單相繞組的磁動勢是一種空間位置上固定、幅值）單相繞組的磁動勢是一種空間位置上固定、幅值 隨時間變化的脈振磁動勢。隨時間變化的脈振磁動勢。 2）單相繞組的基波磁動勢幅值的位置與繞組的軸線相重合。）單相繞組的基波磁動勢幅值的位置與繞組的軸線相重合。 3）單相繞組脈振磁

30、動勢中的基波磁動勢幅值為）單相繞組脈振磁動勢中的基波磁動勢幅值為 ； 而而v 次諧波磁動勢幅值為：次諧波磁動勢幅值為： ； 諧波次數(shù)諧波次數(shù) 越高，幅值越小。越高，幅值越小。 I p Nk v F Wv v 9 . 0 1 二、三相繞組的磁動勢二、三相繞組的磁動勢 旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)磁動勢 取取A相繞組的軸線處作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，并且以正相序方向作為相繞組的軸線處作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)，并且以正相序方向作為x 的正方向，同時選擇的正方向，同時選擇A相電流達(dá)到最大值的瞬間為時間的起始點(diǎn)，相電流達(dá)到最大值的瞬間為時間的起始點(diǎn)， 則三相的基波磁動勢為：則三相的基波磁動勢為： txFf A cos cos 1

31、1 120cos120 cos 11 txFfB 240cos240 cos 11 txFfC 利用三角公式利用三角公式 )cos()cos( 2 1 coscos ) cos( 2 1 ) cos( 2 1 cos cos 1111 xtFxtFtxFf A )240 cos( 2 1 ) cos( 2 1 )120cos()120 cos( 1111 xtFxtFtxFfB )120 cos( 2 1 ) cos( 2 1 )240cos()240 cos( 1111 xtFxtFtxFfC 將三相基波磁勢相加，得出三相繞組的基波合成磁動勢將三相基波磁勢相加，得出三相繞組的基波合成磁動勢

32、) cos() cos( 2 3 ),( 111111 xtFxtFffftxf CBA 式式中中 I p Nkm FF W11 11 2 9 . 0 2 3 （m1為相數(shù)）為相數(shù)） 三相繞組合成磁動勢是一個大小不變、旋轉(zhuǎn)的行波，可以按以三相繞組合成磁動勢是一個大小不變、旋轉(zhuǎn)的行波，可以按以 下方法確定其轉(zhuǎn)速。下方法確定其轉(zhuǎn)速。 對于波幅這一點(diǎn)，其幅值恒為對于波幅這一點(diǎn)，其幅值恒為F1，cos(t- x/)=1, ,即即 t-x/=0， t=x/， =x/， d d dd s x tt 0t 0 t 三相繞組基波磁勢合三相繞組基波磁勢合 成圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢成圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢 11 6060 260

33、 22 s s ff n ppp 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 可以得出結(jié)論，當(dāng)某相電流達(dá)到最大值，旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值就可以得出結(jié)論，當(dāng)某相電流達(dá)到最大值，旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值就 將轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線處。將轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線處。 如果電流是正序的，則磁動勢波旋轉(zhuǎn)方向是從如果電流是正序的，則磁動勢波旋轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)相轉(zhuǎn) 向向B相，再轉(zhuǎn)向相，再轉(zhuǎn)向C相。如果電流是負(fù)序的，則磁動勢波旋相。如果電流是負(fù)序的，則磁動勢波旋 轉(zhuǎn)方向是從轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)向相轉(zhuǎn)向C相，再轉(zhuǎn)向相，再轉(zhuǎn)向B相。因此，如果要改相。因此，如果要改 變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電

34、流 的相序，把定子繞組三個出線端的任意兩個（例如的相序，把定子繞組三個出線端的任意兩個（例如B端端和和 C端）對調(diào)即可。端）對調(diào)即可。 ) cos( 2 1 ) cos( 2 1 cos cos 1111 xtFxtFtxFf A )120 cos( 2 1 ) cos( 2 1 )240cos()120 cos( 1111 xtFxtFtxFfB )120 cos( 2 1 ) cos( 2 1 )120cos()240 cos( 1111 xtFxtFtxFfC 從而可得出從而可得出 ) cos(),( 11111 xtFffftxf CBA 1 60 s f n p ) cos( 2 1

35、 ) cos( 2 1 cos cos 1111 xtFxtFtxFf A 從上式可以看出，一個正弦分布的幅值為從上式可以看出，一個正弦分布的幅值為F1, ,的脈振磁勢波可以分的脈振磁勢波可以分 解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢波，其幅值解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢波，其幅值 均為均為F1/2，轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速。 三相基波合成磁動勢具有以下特性：三相基波合成磁動勢具有以下特性： 1）是一個旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速）是一個旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速 ，旋轉(zhuǎn)方向決定，旋轉(zhuǎn)方向決定 于電流的相序。于電流的相序。 2）幅值）幅值F1不變，為各

36、相脈振磁動勢幅值的不變，為各相脈振磁動勢幅值的1.5倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是 一個圓。一個圓。 3）三相電流中任意一相電流瞬時值達(dá)到最大值時，三相基波合成）三相電流中任意一相電流瞬時值達(dá)到最大值時，三相基波合成 磁動勢的幅值，恰好在這一組繞組的軸線上。磁動勢的幅值，恰好在這一組繞組的軸線上。 1 60/ s nfp t=0 ,iA=Im t=120, iB=Im t=240, iC=Im t=360, iA=Im 需要指出需要指出, m相對稱繞組中通以相對稱繞組中通以m相對稱電流時，所形相對稱電流時，所形 成的成的m相合成磁動勢也是圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為各相相合成磁動勢也是圓形旋

37、轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為各相 脈振磁動勢幅值的脈振磁動勢幅值的m/2，其轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。，其轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。 用同樣方法可以分析各次諧波磁動勢。用同樣方法可以分析各次諧波磁動勢。 當(dāng)當(dāng)v=6K-1, (K=1、2、3、)（即即：v=5、11、），諧波合成磁動諧波合成磁動 勢的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動勢的方向相反；勢的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動勢的方向相反； 當(dāng)當(dāng)v=6K+1,(K=1、2、3、)（即：即：v=7、13、），諧波合成磁動勢諧波合成磁動勢 的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動勢的方向相同；的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動勢的方向相同； 諧波合成磁動勢的轉(zhuǎn)速為諧波合成磁動勢的轉(zhuǎn)速為n0v=n0/v ； 當(dāng)當(dāng)v=

38、6K-3,(K=1、2、3、)（即：即：v=3、9、），諧波合成磁動勢等諧波合成磁動勢等 于零。于零。 例如，三次諧波表達(dá)式為：例如，三次諧波表達(dá)式為： txFf A cos 3cos 33 )120cos( 3cos)120cos()120 (3cos 333 txFtxFf B )240cos( 3cos)240cos()240 (3cos 333 txFtxFfC 0)120cos()240cos(cos 3cos 33333 tttxFffff CBA 三、三相異步電動機(jī)的定子磁場三、三相異步電動機(jī)的定子磁場 當(dāng)對稱三相繞組接通對稱三相電源后，在氣隙內(nèi)建立一種以同當(dāng)對稱三相繞組接通對稱

39、三相電源后，在氣隙內(nèi)建立一種以同 步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。它是異步電動機(jī)的主磁場。異步電動機(jī)中的諧步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。它是異步電動機(jī)的主磁場。異步電動機(jī)中的諧 波磁場作為漏磁場來處理。波磁場作為漏磁場來處理。 第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動機(jī)定子繞組的電動勢三相異步電動機(jī)定子繞組的電動勢 一、線圈的感應(yīng)電動勢一、線圈的感應(yīng)電動勢 氣隙磁密分布?xì)庀洞琶芊植?xBB mx sin 1 討論定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢時，氣隙磁場切割定子繞組可以看討論定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢時，氣隙磁場切割定子繞組可以看 成下圖中所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中所感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢。成下圖中所示的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中所感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢。 瞬時值的表達(dá)式瞬時值的表達(dá)式 有效值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式 tNe yyy sin 1)( 11)