電機(jī)與拖動(dòng)__第五章

1、1 第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理 一、一、三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 交流電機(jī)有兩大類：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(duì)應(yīng)關(guān)系。異步電機(jī)則不然。異步電動(dòng)機(jī)電源頻率之間存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。異步電機(jī)則不然。異步電動(dòng)機(jī) 定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(chǎng)，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

2、，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。 （）基本工作原理（）基本工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流 的相互作用而運(yùn)行的。當(dāng)三相定子繞組接至三相電源后，三的相互作用而運(yùn)行的。當(dāng)三相定子繞組接至三相電源后，三 相繞組內(nèi)將流過對(duì)稱的三相電流，并在電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋相繞組內(nèi)將流過對(duì)稱的三相電流，并在電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)沿定子內(nèi)圓周方向旋轉(zhuǎn)。在交流電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)沿定子內(nèi)圓周方向旋轉(zhuǎn)。在交流電動(dòng)機(jī)中， 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱

3、為同步速度，用 0 n 2 ( (二）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生二）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 一種極性和大小不變，并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。一種極性和大小不變，并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。 A-X、B-Y、C-Z三個(gè)線圈在空間上彼此互隔三個(gè)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(duì)稱三相繞組。鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對(duì)稱三相繞組。 表示。如圖所示為異步電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖，表示。如圖所示為異步電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖， 假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，陰影部分分別表示假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，陰影部分分別表示N N極和極和S S極。極。 3 B相從相從A相后移相后移120 C

4、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(duì)稱繞組接上三相對(duì)當(dāng)三相對(duì)稱繞組接上三相對(duì) 稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 tIicos mA )120cos( mB tIi )240cos( mC tIi 4 四極旋轉(zhuǎn)磁四極旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)示意圖場(chǎng)示意圖 1 60 s f n p 式中，式中，n0為同步轉(zhuǎn)為同步轉(zhuǎn) 速，單位速，單位r/min； p為極對(duì)數(shù)；為極對(duì)數(shù)； f1為交流電源的為交流電源的 頻率。頻率。 5 （三）（三）三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)圓柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上，三相異步電動(dòng)機(jī)圓柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上， 嵌有均勻分布的導(dǎo)條

5、，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(gè)整體。用銅環(huán)將它們連接成一個(gè)整體。 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心上嵌有三三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心上嵌有三 相對(duì)稱繞組，接通三相對(duì)稱電源后，相對(duì)稱繞組，接通三相對(duì)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(chǎng)。同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割，在導(dǎo)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割，在導(dǎo) 條內(nèi)產(chǎn)生感生電流，磁場(chǎng)又對(duì)導(dǎo)條產(chǎn)條內(nèi)產(chǎn)生感生電流，磁場(chǎng)又對(duì)導(dǎo)條產(chǎn) 生電磁力。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)生電磁力。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 （四）（四）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與

6、運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài) 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之果異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之 間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不可能在導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，也不會(huì)間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不可能在導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，也不會(huì) 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。 6 轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差n0-n的存在是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的必要條件。我們將的存在是異步電動(dòng)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

7、步轉(zhuǎn)速的百分值，稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示。表示。 例例5-15-1 有一臺(tái)有一臺(tái)50Hz的三相的三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、同步轉(zhuǎn)求該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、同步轉(zhuǎn) 速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。 min/ r730 N n 解解 0 0 nn S n 7 異步電動(dòng)異步電動(dòng) 機(jī)的三種機(jī)的三種 運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài) 8 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 11轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 22段蓋段蓋 33軸承軸承 44定子繞

8、組定子繞組 55轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 66定子定子 77集電環(huán)集電環(huán) 88出線盒出線盒 9 10 11 1 1、定子、定子 異步動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。異步動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。 12 定子沖片定子沖片 定子線圈定子線圈 13 鐵心和機(jī)座鐵心和機(jī)座 2 2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 異步動(dòng)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(dòng)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 14 籠型轉(zhuǎn)子 15 繞線轉(zhuǎn)子照片 16 第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 額定功率

9、額定功率 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)輸出的機(jī)械功率,單位單位 kW 額定電壓額定電壓 在額定運(yùn)行狀態(tài)下，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓，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 額定電流額定電流 電動(dòng)機(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)， 定子繞組中的線電流，單位定子繞組中的線電流，單位 A 額定頻率額定頻率 我國(guó)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為我國(guó)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為 50Hz 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率及額定功率下的電動(dòng)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 此外，銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)

10、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）、絕緣 等級(jí)及允許溫升等。對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電等級(jí)及允許溫升等。對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電 動(dòng)勢(shì)及額定電流。動(dòng)勢(shì)及額定電流。 17 第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組 一、交流繞組的一些基本知識(shí)和基本量一、交流繞組的一些基本知識(shí)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(gè)角度稱為機(jī)械角度。，這個(gè)角度稱為機(jī)械角度。 若磁場(chǎng)在空間按正弦波分布，則經(jīng)過若磁場(chǎng)在空間按正弦波分布，則經(jīng)過N、S 一對(duì)磁

11、極恰好相當(dāng)于一對(duì)磁極恰好相當(dāng)于 正弦曲線的一個(gè)周期。因此，一對(duì)磁極所占有的空間是正弦曲線的一個(gè)周期。因此，一對(duì)磁極所占有的空間是360電角電角 度。可見，一個(gè)具有度?？梢?，一個(gè)具有 p 對(duì)磁極電機(jī)，電機(jī)圓周按電角度計(jì)算就為對(duì)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(gè)引出線，一個(gè)稱為首端，另一個(gè)稱為末端。聯(lián)而成，它有兩個(gè)引出線，一個(gè)稱為首端，另一個(gè)稱為末端。 3、節(jié)距、節(jié)距 一個(gè)線圈的兩個(gè)邊所跨

12、定子圓周上的距離稱為節(jié)距，一個(gè)線圈的兩個(gè)邊所跨定子圓周上的距離稱為節(jié)距， 用用y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。 yy 整距繞組整距繞組， y 短距繞組短距繞組，長(zhǎng)距繞組長(zhǎng)距繞組 18 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Q為定子槽數(shù)，為定子槽數(shù)，p為極對(duì)數(shù)，則槽距角為極對(duì)數(shù)，則槽距角 Q p 360 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(hào)每一極每相繞組所占槽數(shù)，用符號(hào)q表示表示 （m相數(shù)）相數(shù)） pm Q q 2 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

13、問題，以下假設(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，Q=24，則則 =6 p Q 2 19 2、線圈中的電流方向、線圈中的電流方向 兩極磁動(dòng) 勢(shì)圖 四極磁動(dòng) 勢(shì)圖 3 3、確定相帶、確定相帶 每個(gè)極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域稱為每個(gè)極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域稱為“相相 帶帶”，q=Q/(2mp)；每個(gè)相帶為每個(gè)相帶為60電角度。電角度。 20 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(duì)方向的電流相對(duì)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

14、組排列和聯(lián)接的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(duì)電流方向的要按極性對(duì)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。 21 三、三相單層繞組三、三相單層繞組 單層繞組的每一個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，整個(gè)繞組的線圈數(shù)等單層繞組的每一個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，整個(gè)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

15、 24 2 p 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 mp Q q 3、劃分相帶、劃分相帶 相帶 槽號(hào) AZBXCY 第一對(duì)極23,24,1,23,4,5,67,8,9,1011,12,13,1415,16,17,1819,20,21,22 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 23 四、三相雙層繞組四、三相雙層繞組 雙層繞組的每個(gè)槽內(nèi)都有上下兩個(gè)雙層繞組的每個(gè)槽內(nèi)都有上下兩個(gè)線圈邊，每個(gè)線圈的一個(gè)邊線圈邊，每個(gè)線圈的一個(gè)邊 放在某一個(gè)槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距放在

16、某一個(gè)槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距y1的另一個(gè)槽的下層。的另一個(gè)槽的下層。 整個(gè)繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù)。整個(gè)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 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8y 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 mp Q q 并且計(jì)算槽并且計(jì)算槽距角距角 2060q 24 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，下層邊用虛邊用實(shí)

17、線，下層邊用虛 線表示），并且編號(hào)線表示），并且編號(hào) 25 相帶 槽號(hào) AZBXCY 第一對(duì)極1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18 第二對(duì)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 26 第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng) 一、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)一、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 脈振磁動(dòng)勢(shì)脈振磁動(dòng)勢(shì) （一）整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)（一）整距線圈的磁動(dòng)勢(shì) 27 t=0,i=Im t=90,i=0 t=

18、180, i=-Im tINiNtxf ccccy cos 2 2 2 1 ),( 整距線圈所形成的整距線圈所形成的 磁動(dòng)勢(shì)在任何瞬時(shí)，空磁動(dòng)勢(shì)在任何瞬時(shí)，空 間的分布總是一個(gè)矩形間的分布總是一個(gè)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(shí)間上看大置固定，從時(shí)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(dòng)勢(shì)，稱為脈振化的磁動(dòng)勢(shì)，稱為脈振 磁動(dòng)勢(shì)。脈振的頻率就磁動(dòng)勢(shì)。脈振的頻率就 是交流電流的頻率。是交流電流的頻率。 28 四極整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)四極整距線圈的磁動(dòng)勢(shì) 磁場(chǎng)分布磁場(chǎng)分布磁動(dòng)勢(shì)分布磁動(dòng)勢(shì)分布 把以把以2 2 為周期的為周期的 矩形矩形磁動(dòng)勢(shì)波用磁動(dòng)勢(shì)波用

19、 傅氏級(jí)數(shù)分解傅氏級(jí)數(shù)分解 應(yīng)用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)矩形波應(yīng)用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)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(duì)稱奇次諧波，又對(duì)稱 于縱軸。于縱軸。 txxxIN txFtxf cc ymy cos 5cos 5 1 3cos 3 1 cos 2 24 cos)(),( 29 各線圈磁各線圈磁 動(dòng)勢(shì)波動(dòng)勢(shì)波 （二）線圈組的磁動(dòng)勢(shì)（二）線圈組的磁動(dòng)勢(shì) 合成磁動(dòng)合成磁動(dòng) 勢(shì)的基波勢(shì)的基波 基波磁動(dòng)勢(shì)基波磁動(dòng)勢(shì) 矢量相加矢量相加 整距線圈的線圈組的磁動(dòng)勢(shì)整距線圈的線圈組的磁動(dòng)勢(shì) 線圈組的合成線圈組的合成 基波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)為 11 2 2 4 qyq IkNqF 2

20、 sin 2 sin 1 q q kq 為基波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì) 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(dòng)勢(shì)線圈組磁動(dòng)勢(shì) 30 例例5-25-2 一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù)為一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)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(dòng)勢(shì)的分布因數(shù)。次諧波磁動(dòng)勢(shì)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 sin 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

21、 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 31 2、短距線圈的線圈組磁動(dòng)勢(shì)、短距線圈的線圈組磁動(dòng)勢(shì) 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(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù)稱為基波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù) 32 同理，對(duì)于同理，對(duì)于v 次諧波次諧波 yvq

22、vpv kFF2 )1( 式中式中 2 cos90sin 1 vvy k yv 稱為諧波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù)稱為諧波磁動(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù) （三）相繞組的磁動(dòng)勢(shì)（三）相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 繞組由集中的改為分布的，基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè)繞組由集中的改為分布的，基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè) 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(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一 個(gè)折扣個(gè)折扣ky1；因此，由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)；因此，由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì) 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(dòng)勢(shì)幅值乘幅值等于具有相同匝數(shù)的整距集中繞組的基

23、波合成磁動(dòng)勢(shì)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(duì)于對(duì)于v 次諧波次諧波 kwv=kqvkyv 33 I p Nk F W1 1 9 . 0 對(duì)于單相繞組磁動(dòng)勢(shì)，可以歸納以下幾點(diǎn)：對(duì)于單相繞組磁動(dòng)勢(shì)，可以歸納以下幾點(diǎn)： 1）單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種空間位置上固定、幅值）單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種空間位置上固定、幅值 隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)。隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)。 2）單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的位置與繞組的軸線相重合。）單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的位置與繞組的軸線相重合。 3）單相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)中的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值為）單相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)中的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值為

24、； 而而v 次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為：次諧波磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)二、三相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 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(shí)選擇的正方向，同時(shí)選擇A相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間的起始點(diǎn)，相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間的起始點(diǎn)， 則三相的基波磁動(dòng)勢(shì)為：則三相的基波磁動(dòng)勢(shì)為： txFf A cos cos 11 120cos120 cos 11 txFfB 240cos24

25、0 cos 11 txFfC 34 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(shì)相加，得出三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)將三相基波磁勢(shì)相加，得出三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì) ) cos() cos( 2 3 ),( 111111 xt

26、FxtFffftxf CBA 式中式中 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(dòng)勢(shì)是一個(gè)大小不變、旋轉(zhuǎn)的行波，可以按以三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)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(duì)于波幅這一點(diǎn)，其幅值恒為對(duì)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 35 0t 0 t 三相繞組基波磁勢(shì)合三相繞組基波磁勢(shì)合 成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 11 6060 260 22 s s ff n ppp 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

27、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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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。 36 如果電流是正序的，則磁動(dòng)勢(shì)波旋轉(zhuǎn)方向是從如果電流是正序的，則磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)波旋相。如果電流是負(fù)序的，則磁動(dòng)勢(shì)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?dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流 的相序，把定子繞組三個(gè)出線端的任意兩個(gè)（例如

28、的相序，把定子繞組三個(gè)出線端的任意兩個(gè)（例如B端端和和 C端）對(duì)調(diào)即可。端）對(duì)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 37 ) cos( 2 1 ) cos( 2 1 cos cos 1

29、111 xtFxtFtxFf A 從上式可以看出，一個(gè)正弦分布的幅值為從上式可以看出，一個(gè)正弦分布的幅值為F1, ,的脈振磁勢(shì)波可以分的脈振磁勢(shì)波可以分 解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波，其幅值解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)具有以下特性：三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)具有以下特性： 1）是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速）是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，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，為各相脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的不變，為各相脈振磁動(dòng)勢(shì)幅

30、值的1.5倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是 一個(gè)圓。一個(gè)圓。 3）三相電流中任意一相電流瞬時(shí)值達(dá)到最大值時(shí)，三相基波合成）三相電流中任意一相電流瞬時(shí)值達(dá)到最大值時(shí)，三相基波合成 磁動(dòng)勢(shì)的幅值，恰好在這一組繞組的軸線上。磁動(dòng)勢(shì)的幅值，恰好在這一組繞組的軸線上。 1 60/ s nfp 38 t=0 ,iA=Im t=120, iB=Im t=240, iC=Im t=360, iA=Im 39 需要指出需要指出, m相對(duì)稱繞組中通以相對(duì)稱繞組中通以m相對(duì)稱電流時(shí)，所形相對(duì)稱電流時(shí)，所形 成的成的m相合成磁動(dòng)勢(shì)也是圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為各相相合成磁動(dòng)勢(shì)也是圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為各相 脈振磁

31、動(dòng)勢(shì)幅值的脈振磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)。用同樣方法可以分析各次諧波磁動(dòng)勢(shì)。 當(dāng)當(dāng)v=6K-1, (K=1、2、3、)（即即：v=5、11、），諧波合成磁動(dòng)諧波合成磁動(dòng) 勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)的方向相反；勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)諧波合成磁動(dòng)勢(shì) 的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)的方向相同；的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)的方向相同； 諧波合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為諧波合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為n0v=n0/v ； 當(dāng)當(dāng)v=6K-3,(K=1、2、3、)

32、（即：即：v=3、9、），諧波合成磁動(dòng)勢(shì)等諧波合成磁動(dòng)勢(shì)等 于零。于零。 40 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 txFtxFfB )240cos( 3cos)240cos()240 (3cos 333 txFtxFfC 0)120cos()240cos(cos 3cos 33333 tttxFffff CBA 41 第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電動(dòng)勢(shì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電動(dòng)勢(shì) 一、線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 氣隙磁密分布?xì)庀洞琶芊植?xBB m

33、x sin 1 討論定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，氣隙磁場(chǎng)切割定子繞組可以看討論定子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，氣隙磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)。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(dòng)勢(shì)。 42 瞬時(shí)值的表達(dá)式瞬時(shí)值的表達(dá)式 有效值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式 tNe cc sin 1 11 44. 4 cc NfE 1、整距、整距Nc匝線圈的電動(dòng)勢(shì)匝線圈的電動(dòng)勢(shì) 有效值的表達(dá)式有效值的表達(dá)式 2、短距線圈的電動(dòng)勢(shì)、短距線圈的電動(dòng)勢(shì) 瞬時(shí)值的表達(dá)式瞬時(shí)值的表達(dá)式 2 sin 2 cos 11 tNe cy 1111 44. 4 ycy kNfE 43 二、二、q個(gè)線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)個(gè)線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ) 1(0 1111 qEEEE yyyq 111qyq kqEE 一個(gè)線圈組電動(dòng)勢(shì)的有效