電機(jī)與拖動(dòng)課件 第四章異步機(jī)(一)第五章異步機(jī)(二)電機(jī)上冊(cè)

1、 第四章第四章 異步機(jī)異步機(jī)(一一)第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) * * 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 * * 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理原理 * * 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(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) 一.三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理與運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理與運(yùn)行狀態(tài) 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 通過(guò)一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與由這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)借助于感應(yīng)作用 在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)所感生電流間相互作用，以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)作用(一)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一種極性和大小不變并以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可由電機(jī)三相對(duì)稱繞組中通以三相對(duì)稱電

2、流后形成 所謂三相對(duì)稱繞組：所謂三相對(duì)稱繞組： 三個(gè)彼此互隔三個(gè)彼此互隔120120分布在定子鐵心內(nèi)圓分布在定子鐵心內(nèi)圓的線圈，稱為對(duì)稱三的線圈，稱為對(duì)稱三相繞組。相繞組。 所謂對(duì)稱三相電流，所謂對(duì)稱三相電流，可表示為：可表示為： 選擇幾個(gè)特定瞬間，選擇幾個(gè)特定瞬間，如：如：規(guī)定：規(guī)定： 電流為正值時(shí)，由每電流為正值時(shí)，由每相線圈的首端相線圈的首端( (A A、B B、C)C)流出，由線圈末端流出，由線圈末端( (X X、Y Y、Z)Z)流入流入 畫(huà)出畫(huà)出tt=0=0、120120、240240、360360這四個(gè)特定這四個(gè)特定瞬間的電流方向與磁瞬間的電流方向與磁力線分布情況力線分布情況 因此

3、可知：對(duì)稱因此可知：對(duì)稱三相電流通入對(duì)稱三三相電流通入對(duì)稱三相繞組后建立的合成相繞組后建立的合成磁場(chǎng)，猶如一對(duì)磁極磁場(chǎng)，猶如一對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其大小不變。大小不變。 當(dāng)時(shí)間分別經(jīng)過(guò)當(dāng)時(shí)間分別經(jīng)過(guò) T/3, 2T/3, T 周期時(shí)周期時(shí),合成磁場(chǎng)在空間相應(yīng)合成磁場(chǎng)在空間相應(yīng)地轉(zhuǎn)過(guò)地轉(zhuǎn)過(guò) 120、240、360 度度1.1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向 按按 A B C A B C 順序旋轉(zhuǎn)順序旋轉(zhuǎn)2.2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速. .(1)(1)對(duì)于一臺(tái)兩極電機(jī)對(duì)于一臺(tái)兩極電機(jī) 當(dāng)三相電流隨時(shí)間變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期當(dāng)三相電流隨時(shí)間變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T T，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間

4、轉(zhuǎn)過(guò)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò) 360 360，即對(duì)應(yīng)電流變化一周。，即對(duì)應(yīng)電流變化一周。 因此，如果電流每秒鐘變化因此，如果電流每秒鐘變化 f f1 1 次，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)次，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘將轉(zhuǎn)過(guò)每秒鐘將轉(zhuǎn)過(guò) f f1 1 轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)，即 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = = f f1 1 ( (r/sr/s)= 60f)= 60f1 1 ( (r/mr/m) )(2)(2)對(duì)于一臺(tái)四極電機(jī)對(duì)于一臺(tái)四極電機(jī) 繞組分布如下圖所示：繞組分布如下圖所示： 從瞬間從瞬間 tt =0 =0 到到 tt =120 =120、240240、360360，合成合成磁場(chǎng)在空間相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)磁場(chǎng)在空間相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò) 6060、120120、 180 180。 即

5、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅轉(zhuǎn)過(guò)即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅轉(zhuǎn)過(guò) 1/2 1/2 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘將轉(zhuǎn)過(guò)將轉(zhuǎn)過(guò) f f1 1/2 /2 轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = = f f1 1/2 (/2 (r/sr/s) ) = 60f = 60f1 1/2 (/2 (r/mr/m) )(3)(3)當(dāng)電機(jī)為當(dāng)電機(jī)為 p p 對(duì)極電機(jī)時(shí)電流變化一周，對(duì)極電機(jī)時(shí)電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò) 1/ 1/p p 轉(zhuǎn)極對(duì)數(shù)為轉(zhuǎn)極對(duì)數(shù)為 p p 的旋的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為 f f1 1/p (/p (r/sr/s)= 60f)= 60f1 1/p (/p (r/mr/m) ) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的這一轉(zhuǎn)速用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的這一轉(zhuǎn)

6、速用 n n0 0 表示，稱為同表示，稱為同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速 ( (二二) )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 對(duì)稱三相繞組接到對(duì)對(duì)稱三相繞組接到對(duì)稱三相電源稱三相電源 1.1.產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 在定子、轉(zhuǎn)子之間的在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙建立了以同步轉(zhuǎn)氣隙建立了以同步轉(zhuǎn)速速 n n0 0 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)場(chǎng)2.2.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)會(huì)感應(yīng)產(chǎn)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 3.3.產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 當(dāng)導(dǎo)條端接部分短接時(shí)，（如不考慮導(dǎo)條中電當(dāng)導(dǎo)條端接部分短接時(shí)，（如

7、不考慮導(dǎo)條中電流與電動(dòng)勢(shì)的電位差），電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)方向就流與電動(dòng)勢(shì)的電位差），電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)方向就是電流的瞬時(shí)方向是電流的瞬時(shí)方向, ,根據(jù)電磁力定律，因?qū)l根據(jù)電磁力定律，因?qū)l載有感應(yīng)電流，必然會(huì)受到電磁力作用載有感應(yīng)電流，必然會(huì)受到電磁力作用 電磁力的方向用左手定則決定電磁力的方向用左手定則決定 所有導(dǎo)條受到的電磁力形成一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻乃袑?dǎo)條受到的電磁力形成一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)( (三三) ) 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(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)1.1.異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái) 一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

8、速不能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 n n0 0, ,因?yàn)槿粜D(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間沒(méi)有相因?yàn)槿粜D(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不可能有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此就不會(huì)產(chǎn)生電對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不可能有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩 所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n n 與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)必定與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)必定“異步異步” 異步電動(dòng)機(jī)由此而命名異步電動(dòng)機(jī)由此而命名 2.2.轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 定義轉(zhuǎn)差率：定義轉(zhuǎn)差率： 一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率變化不大一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率變化不大，空空載轉(zhuǎn)差率在載轉(zhuǎn)差率在 0.5 % 0.5 % 以下以下，滿載轉(zhuǎn)差率在

9、滿載轉(zhuǎn)差率在 5 % 5 % 以下。以下。3.3.異步電動(dòng)機(jī)三種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)異步電動(dòng)機(jī)三種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài): :1).1).發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài) 即即 n nn n0 0 ，s 0s 0 電磁轉(zhuǎn)矩方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反電磁轉(zhuǎn)矩方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反 異步電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)由定子向電網(wǎng)輸送電功率，異步電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)由定子向電網(wǎng)輸送電功率， 電機(jī)處在發(fā)電機(jī)狀態(tài)電機(jī)處在發(fā)電機(jī)狀態(tài)2).2).電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)3).3).電磁制動(dòng)狀態(tài)電磁制動(dòng)狀態(tài) 即即 n 0n 1s 1 電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致, ,但與外轉(zhuǎn)矩方但與外轉(zhuǎn)矩方向相反向相反 異步電機(jī)同時(shí)

10、從轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械功率、從定子輸入電異步電機(jī)同時(shí)從轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械功率、從定子輸入電功率功率 兩部分功率一起變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗兩部分功率一起變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗第二節(jié)第二節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)銘牌異步電動(dòng)機(jī)銘牌1.1.額定功率：額定功率： 額定運(yùn)行時(shí)的輸出的機(jī)械功率額定運(yùn)行時(shí)的輸出的機(jī)械功率, ,單位為單位為kwkw2.2.額定電壓：額定電壓： 額定運(yùn)行狀態(tài)下，加在定子繞組的線電壓，單額定運(yùn)行狀態(tài)下，加在定子繞組的線電壓，單位為位為 V V3.3.額定電流：額定電流： 額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)，定子繞組額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為中的線電流，單位為A A4.4.額定頻率：額定

11、頻率： 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為5050HZHZ5.5.額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速： 額定電壓、額定功率及額定頻率下的轉(zhuǎn)速，單額定電壓、額定功率及額定頻率下的轉(zhuǎn)速，單位為位為r/minr/min第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組子繞組 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)來(lái)建立，所以對(duì)磁場(chǎng)的要求，也就是對(duì)磁通勢(shì)的要求 本章以三相單層和雙層繞組為例說(shuō)明繞組的排列和聯(lián)接 一一. .交流繞組的一些基本知識(shí)與交流繞組的一些基本知識(shí)與基本量基本量( (一一) )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 360，這個(gè)角度稱為機(jī)械角度 若電機(jī)磁場(chǎng)在空間按正弦規(guī)律分布當(dāng)有導(dǎo)體經(jīng)過(guò)

12、 N、S 一對(duì)磁極時(shí)導(dǎo)體中所感應(yīng)（正弦）電動(dòng)勢(shì)的變化為一個(gè)周期，即經(jīng)過(guò) 360 電角度 這樣，電機(jī)若有 p 對(duì)磁極 電機(jī)圓周按電角度計(jì)算就為p*360，而機(jī)械角度仍為 360故： 電角度 = p * 機(jī)械角度 (二)線圈（圖3-11a）線圈由一匝或多匝串聯(lián)而成，兩個(gè)引出線分別叫首端和末端( (三三) )節(jié)距節(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 y1 表示 ，一般用槽數(shù)計(jì) 線圈可范圍分為：整距繞組: y1 = t，短距繞組: y1 t( (四四) )槽距角槽距角a a 相鄰槽之間的電角度叫槽距角 a如Q1為定子槽數(shù)( (五五) )每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) q q每一個(gè)極下每相繞

13、組所占的槽數(shù),用符號(hào) q 表示 m - 相數(shù) 二二. .交流繞組的排列和連接交流繞組的排列和連接舉例：給定電機(jī)的極數(shù) 2p =4,槽數(shù) Q1 = 24( (一一) )極距的計(jì)算極距的計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)形成磁極效應(yīng)要在對(duì)稱三相繞組中通入對(duì)稱三相電流后才顯示出來(lái)因此必須根據(jù)給定的定子槽數(shù) Q1 和極數(shù) 2p 來(lái)確定極距( (二二) )線圈中的電流方向線圈中的電流方向在相鄰極距內(nèi)屬于一個(gè)相繞組，而相隔一個(gè)極距的線圈邊，有相反方向電流時(shí)，才能建立極數(shù)符合給定要求的磁通勢(shì)和磁場(chǎng) 磁極的形成取決于流過(guò)線圈邊的電流磁極的形成取決于流過(guò)線圈邊的電流 ( (三三) )確定相帶確定相帶 每個(gè)極距內(nèi)屬于每相的槽所占有的

14、區(qū)域稱為“相帶” 每個(gè)相繞組所有相帶均需相隔一個(gè)極距 因?yàn)橐粋€(gè)極距為180電角度， 三相電機(jī)一個(gè)極距內(nèi)有三個(gè)相帶（ A B C 或 X Y Z ) 所以三相繞組每個(gè)相帶為 60 一般三相異步電動(dòng)機(jī)都采用 60 度相帶的三相繞組 ( (四四) )畫(huà)定子槽的展開(kāi)圖畫(huà)定子槽的展開(kāi)圖 將槽編號(hào)，分相帶，并確定各相的相帶 下面將用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明三三. .三相單層繞組三相單層繞組分析一臺(tái)槽數(shù) 24 的四極三相電動(dòng)機(jī)繞組構(gòu)成 ( (一一) )計(jì)算極距計(jì)算極距 ( (二二) )計(jì)算每極每相槽數(shù)計(jì)算每極每相槽數(shù) ( (三三) )劃分相帶劃分相帶相帶 A Z B X C Y 第一對(duì)極 1,2 3,4 5,6 7,8

15、 9,10 11,12 第一對(duì)極 13,14 15,16 17,18 19,20 21,22 23,24 （四）組成線圈組（四）組成線圈組 A相的線圈組應(yīng)由線圈邊 1、7，2、8、13、19 和 14、20分別組成的四個(gè)線圈 ，并分兩組串聯(lián)而構(gòu)成 相繞組的構(gòu)成（圖相繞組的構(gòu)成（圖3-12） 四四.三相雙層繞組三相雙層繞組 雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)有上下兩個(gè)線圈邊 雙層繞組的嵌放（圖雙層繞組的嵌放（圖3-15） 整個(gè)繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù) 這種線圈形式便于繞制，端接部分形狀排列整齊， 有利于散熱和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度， 可以選擇最有利的節(jié)距 y1，以改善磁通勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)波形 以一臺(tái)三相四極 36 槽的雙層疊繞組為例

16、，說(shuō)明三相雙層繞組的排列和聯(lián)接 (一一) 計(jì)算極距計(jì)算極距(二二) 選擇節(jié)距選擇節(jié)距采用短節(jié)距 y1=8 槽(三三) 計(jì)算每極每相槽數(shù)計(jì)算每極每相槽數(shù)(四四) 劃分相帶，畫(huà)展開(kāi)圖劃分相帶，畫(huà)展開(kāi)圖相帶AZBXCY第一對(duì)極1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第一對(duì)極19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36三相雙層疊繞組展開(kāi)圖三相雙層疊繞組展開(kāi)圖 ( (五五) ) 組成線圈組成線圈作出電機(jī)的圓形接線圖如下： 正相帶 A、B、C 和負(fù)相帶 X、Y、Z， 各線圈組間的聯(lián)接均為反向聯(lián)接，方能產(chǎn)生要求的磁極對(duì)

17、數(shù)。 圓形接線圖圓形接線圖第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁通勢(shì)及磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁通勢(shì)及磁場(chǎng)* *整距線圈的磁通勢(shì)整距線圈的磁通勢(shì) * *線圈組的磁通勢(shì)線圈組的磁通勢(shì) * *相繞組的磁通勢(shì)相繞組的磁通勢(shì) 分析方法： 1.一個(gè)線圈的磁通勢(shì) 2.一個(gè)線圈組以及一個(gè)相繞組的磁通勢(shì) 3.三個(gè)相繞組的磁通勢(shì)疊加得出合成磁通勢(shì)一一. .單相繞組的磁通勢(shì)單相繞組的磁通勢(shì) - - 脈振磁通勢(shì)脈振磁通勢(shì) （一）整距線圈的磁（一）整距線圈的磁通勢(shì)通勢(shì) 對(duì)一臺(tái)兩極電機(jī)進(jìn)行分析 這種整距線圈所產(chǎn)生的磁通勢(shì)在空間分布波形是一個(gè)矩形波， 其周期為兩個(gè)極距，其幅值等于磁力線所包圍的全電流的一半整距線圈的磁通勢(shì)圖

18、整距線圈的磁通勢(shì)圖 wt = 0, i=2 I 時(shí)，整距線圈磁通勢(shì)用方程式表示為 磁通分布一般表達(dá)式為： 應(yīng)用傅氏級(jí)數(shù)，把上圖上圖中 wt = 0時(shí)的矩形波進(jìn)行分解對(duì)矩形波進(jìn)行傅氏展開(kāi)圖對(duì)矩形波進(jìn)行傅氏展開(kāi)圖這樣，整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁通勢(shì)表達(dá)式為：（二）線圈組的磁通勢(shì)（二）線圈組的磁通勢(shì)組成線圈組的線圈（或者是等效的線圈組的線圈），相互隔一個(gè)槽距角 a，且串聯(lián) 下面按整距線圈和短距線圈兩種情況，分析線圈磁通勢(shì)。1 、整距線圈的線圈組磁通勢(shì) 以一個(gè) q = 3 的整距線圈組為例， 這三個(gè)矩形磁通勢(shì)波形的幅值都相同，在空間彼此相隔 a 電角度，將矩形磁通勢(shì)分解成基波及一系列諧波，對(duì)三個(gè)幅值相等在

19、空間互差 a 電角度的整距線圈，基波磁通勢(shì) Fy1、Fy2、Fy3 相加 ，可得出線圈組的基波合成磁通勢(shì) Fq1 (4-12)由（圖4-25） (4-13) (4-14) 由式（4-13）和式（4-14）可得： (4-15)其中基波磁通勢(shì)的分布系數(shù)： (4-16) 同理得線圈高次諧波磁通勢(shì)的幅值 Fqv 為 (4-17)其中，v 次諧波磁通勢(shì)的分布系數(shù)： (4-18) 2、短距線圈的線圈組磁通勢(shì)以 q=2，t =6，y1=5 的雙層短距疊繞組為例其一對(duì)極下屬同一相的兩個(gè)線圈組可等效為相差一個(gè) a 角的上層和下層整距線圈組雙層短距疊繞組合成磁通勢(shì)雙層短距疊繞組合成磁通勢(shì)( (圖圖4-27)4-2

20、7)其中上層和下層整距線圈組的合成磁通勢(shì)中，基波磁通勢(shì)的幅值均為 Fq1，兩個(gè)線圈組的基波合成磁通勢(shì)的幅值F1(p=1)其中 稱為基波磁通勢(shì)的短距系數(shù)基波磁通勢(shì)的短距系數(shù)同理，v 次諧波合成磁通勢(shì)的幅值 Fv(p=1) 為其中，諧波磁通勢(shì)的短距系數(shù)諧波磁通勢(shì)的短距系數(shù) (4-19) (4-20) (4-21) (4-22) (4-23) （三）相繞組的磁通勢(shì)（三）相繞組的磁通勢(shì) 綜合關(guān)于整距線圈和線圈組磁通勢(shì)的分析，得出結(jié)論 1.1.繞組由集中的改為分：繞組由集中的改為分：基波合成磁通勢(shì)幅值打一個(gè)折扣 kq1; 2.2.線圈由整距改為短距線圈由整距改為短距：基波合成磁通勢(shì)幅值打一個(gè)折扣 ky1

21、, 3.3.繞組由集中、整距改為分布、短距的實(shí)際繞組以后繞組由集中、整距改為分布、短距的實(shí)際繞組以后：基波合成磁通勢(shì)幅值打一個(gè)折扣 kq1ky1 4.4.基波繞組系數(shù)基波繞組系數(shù)：kw1= kq1ky1 類似地，繞組由集中、整距改為分布、短距的實(shí)際繞組以后，對(duì)其諧波合成磁通勢(shì)也要打一個(gè)折扣 kwv = kqvkyv 一個(gè)相繞組的磁通勢(shì)，是指每對(duì)極下這個(gè)相繞組的合成磁通勢(shì) 每一對(duì)極的磁通勢(shì)和磁阻組成一個(gè)對(duì)稱的分支磁路 所以單相繞組基波合成磁通勢(shì)的幅值：是指相繞組在一對(duì)極下線圈中電流所形成磁通勢(shì)的基波的幅值 極對(duì)數(shù)為，每極每相槽數(shù)為的雙層短距繞組，每個(gè)線圈組由個(gè)線圈組成，如每個(gè)線圈的匝數(shù)為 ，則一

22、個(gè)相繞組每對(duì)極下線圈匝數(shù)是如相繞組的串聯(lián)總匝數(shù)為，有下列關(guān)系：那么基波合成磁通勢(shì)幅值 F1為v 次諧波磁通勢(shì)的幅值 Fv為：?jiǎn)蜗嗬@組的磁通勢(shì)方程式為 (4-26) (4-27) (4-28)單相繞組的磁通勢(shì)的性質(zhì)可歸納幾點(diǎn)：1.單相繞組的磁通勢(shì)是一種在空間位置固定、幅值隨時(shí)間變化的脈振磁通勢(shì)2.單相繞組基波磁通勢(shì)幅值的位置與繞組的軸線相重合，其幅值為 （4-27） 3.單相繞組脈振磁通勢(shì)中v次波磁通勢(shì)的幅值為 （4-28） 可見(jiàn)諧波次數(shù)愈高，幅值愈小4.單相繞組的磁勢(shì)方程式 （4-29）二二. .三相繞組的磁通勢(shì)三相繞組的磁通勢(shì) - - 旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) 從數(shù)學(xué)推導(dǎo)方面進(jìn)行，首先考慮三相基

23、波合成磁通勢(shì)， 取相繞組的軸線處作為空間坐標(biāo)的原點(diǎn)， 空間坐標(biāo)的選?。▓D空間坐標(biāo)的選?。▓D4-304-30） 并以正相序方向作為的正方向； 同時(shí)選擇相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間的起始點(diǎn)， 則、三個(gè)相的基波磁通勢(shì)表達(dá)式為 同時(shí)選擇相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間的起始點(diǎn)，則、三個(gè)相的基波磁通勢(shì)表達(dá)式為2.2.三相合成基波磁通勢(shì)的性質(zhì)三相合成基波磁通勢(shì)的性質(zhì)(1)三相繞組的基波合成磁通勢(shì)的幅值 (4-33)三相繞組的基波合成磁通勢(shì)可表示為 (4-34)(2)三相繞組合成磁通勢(shì)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)對(duì)磁通勢(shì)波上特殊點(diǎn)（例如波幅這一點(diǎn)）的轉(zhuǎn)速來(lái)確定對(duì)于波幅這一點(diǎn)，其幅值始終為 F1,因此只要滿足 cos（vpt）

24、，則（，）而波幅這點(diǎn)始終滿足所以當(dāng)時(shí)間增大以后，要使 cos（vpt），波幅所在點(diǎn)隨時(shí)間而變的空間位移必須增大。 這個(gè)距離如以長(zhǎng)度計(jì)算為，以空間位移角度計(jì)算即為 pt所以 ,將磁通勢(shì)波任意點(diǎn)的空間位移角 = pt 對(duì)時(shí)間 t 求導(dǎo)數(shù)可求出波幅旋轉(zhuǎn)的角速度(3-36)(3-36)可得轉(zhuǎn)速 n0(r/min)(3-37)(3-37)當(dāng)某相電流達(dá)到最大值，旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的幅值就將轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線處 例如:當(dāng) t=0 時(shí),A 相電流達(dá)到最大值,A 相的磁通勢(shì)為 而旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)為可見(jiàn)f1與fA1在空間同一位置上，即位于A相繞組的軸線上.幾點(diǎn)結(jié)論 對(duì)稱三相繞組中通以對(duì)稱三相電流時(shí)，三相基波合成磁通勢(shì)具有下列特

25、性: 1、 三相基波合成磁通勢(shì)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì), 轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 n0 = 60f1/p, 旋轉(zhuǎn)方向決定于電流的相序. 2、 幅值F1不變.為各相脈振磁通勢(shì)幅值的3/2倍. 3、 三相電流中任一相電流的瞬時(shí)值達(dá)到最大值時(shí), 三相基波合成磁通勢(shì)的幅值在這一相繞組的軸線上.第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電勢(shì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電勢(shì)*導(dǎo)條的電勢(shì) *線圈電勢(shì) 分析方法: 1.線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2.線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3.相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-相電勢(shì) * 物理上正弦分布形狀磁極以 no 速度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng) * 基波旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng) 對(duì)定子繞組產(chǎn)生的磁效應(yīng)是相同的，為直觀計(jì)，下面以前者為例進(jìn)

26、行分析 一一. .線圈的感應(yīng)電勢(shì)線圈的感應(yīng)電勢(shì) ( (一一) ) 導(dǎo)條的電勢(shì)導(dǎo)條的電勢(shì) 1.1.感應(yīng)電勢(shì)的頻率感應(yīng)電勢(shì)的頻率 一對(duì)極時(shí)：磁極轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電勢(shì)交變一次 P 對(duì)極時(shí)：磁極轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電勢(shì)交變 P 次 所以導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)頻率 2.2.感應(yīng)電勢(shì)波形和大小感應(yīng)電勢(shì)波形和大小由于 式中 Bd 為氣隙磁密，所以 eA 瞬時(shí)值取決于導(dǎo)體切割氣隙磁密時(shí)所在空間 Bd 的大小 若氣隙磁密在空間按正弦波規(guī)律分布，同時(shí)考慮電動(dòng)機(jī)氣隙均勻，即電機(jī)磁路沿徑向各處磁阻相等且為 Rm （磁路經(jīng)由轉(zhuǎn)子 - 氣隙 - 定子 - 氣隙 - 轉(zhuǎn)子閉合） 則氣隙磁密 Bd 可表述為選適當(dāng)坐標(biāo)使導(dǎo)條 A 所在處 x =

27、0，則 BdB1mcoswt所以感應(yīng)電勢(shì)波形隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化按正弦規(guī)律分布磁密波幅與平均值的關(guān)系圖按正弦規(guī)律分布磁密波幅與平均值的關(guān)系圖考慮到則可以得到:其中m為一個(gè)磁極下的磁通量單根導(dǎo)條的感應(yīng)電勢(shì)有效值 ( (二二) ) 線圈電勢(shì)線圈電勢(shì) 1.1.整距線圈整距線圈 整距線圈的電勢(shì)的計(jì)算整距線圈的電勢(shì)的計(jì)算( (圖圖4-314-31) ) EAE1mcoswt EX= E1mcos(wt-180) = - E1mcos(wt) 所以AX = = A - - X = 2 = 2A 整距單匝線圈電勢(shì)有效值： EAX4.44f1m 2.2.短距線圈短距線圈 短距線圈的電勢(shì)的計(jì)算短距線圈的電勢(shì)的計(jì)

28、算( (圖圖4-324-32) ) 顯然有 短距單匝線圈電勢(shì)有效值 3.3.線圈基波電勢(shì)線圈基波電勢(shì) 若線圈匝數(shù)為 Ny，則線圈基波電勢(shì)有效值為 Ey 4.44f1Ny Ky1m 二二. . 線圈組感應(yīng)電勢(shì)線圈組感應(yīng)電勢(shì) 分布式線圈組分布式線圈組(圖圖3-tem9) 線圈相隔槽距角a 線圈組電勢(shì)： 和對(duì)磁勢(shì)分析類似，可得 q 個(gè)線圈構(gòu)成線圈組電勢(shì)為 Eq1 = qEy1Kq1 = 4.44 f1 q Ny Ky1 Kq1 m = 4.44 f1 q Ny Kw1 m 第五章第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程*轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)的分析*磁通勢(shì)

29、平衡 *相量矢量圖 *電磁關(guān)系第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程一一. .異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的物理情況異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的物理情況 定子繞組接到對(duì)稱三相電源時(shí)，通過(guò)對(duì)稱三相交流電流 I1A、I1B、I1C， 在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速 n0 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì) F1， 建立氣隙主磁場(chǎng) Bm。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定、轉(zhuǎn)子繞組，分別在定、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出： 對(duì)稱定子電動(dòng)勢(shì) E1A、E1B、E1C 對(duì)稱轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) E2a、E2b、E2c 若轉(zhuǎn)子回路閉合,轉(zhuǎn)子回路中流過(guò)對(duì)稱三相電流 I2a、I2b、I2c 在氣隙磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用下，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。1.1.空載情況下空載情況下 電機(jī)轉(zhuǎn)矩很小，轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，即 n n0 E2s 0 I2 0 故異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，建立氣隙磁場(chǎng) Bm 的勵(lì)磁磁通勢(shì) Fm0就是定子上的三相基波合成磁通勢(shì) F10， 即 Fm0 = F102.2.異步電動(dòng)機(jī)帶有機(jī)械負(fù)載異步電動(dòng)機(jī)帶有機(jī)械負(fù)載 轉(zhuǎn)速就會(huì)降低，即n Z2，可以認(rèn)為