第4章異步電機(jī)

1、第第 4 章章 異步電機(jī)異步電機(jī) 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 4.2 三相交流電機(jī)的繞組三相交流電機(jī)的繞組 4.3 三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì) 4.4 三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì) 4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路 4.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 4.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定第第 4 章章 異步電機(jī)異步電機(jī) 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 4.2 三相交流電機(jī)的繞組三相交流

2、電機(jī)的繞組 4.3 三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì) 4.4 三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì) 4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路 4.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 4.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性和參數(shù)測(cè)定4.1 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理作原理4.1.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1. 定子定子 定子鐵心、定子繞組、定子鐵心、定子繞組、 機(jī)座和端蓋等。機(jī)座和端蓋等。定子鐵心的硅鋼片定子鐵心的硅鋼片 定子鐵心定子鐵心 定子繞組定子繞組對(duì)稱三相繞組。對(duì)稱三相繞組。 定子定子

3、 定子接線盒定子接線盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)3 轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)子鐵心沖片2. 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：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 籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線式：繞線式：對(duì)稱三相繞組。對(duì)稱三相繞組?；\式：籠式：對(duì)稱多相繞組。對(duì)稱多相繞組。 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的部件圖

4、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的部件圖三相異步電動(dòng)機(jī)的部件圖三相異步電動(dòng)機(jī)的部件圖 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)繞線異步電動(dòng)機(jī)示意圖繞線異步電動(dòng)機(jī)示意圖 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 4.1.2 額定值額定值 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)型型 號(hào)號(hào) Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí) B2p = 6軸上輸出額軸上輸出額定機(jī)械功率定機(jī)械功率P1N = 3 UNIN cos NPN = NP1N =3 UNIN

5、cos N N線電線電壓壓線電線電流流V2 V14.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相三相 (多相多相) 電流電流 三相三相 (多相多相) 繞組繞組 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組：三相繞組： W2 W1U1 U2 U1 V1 W1U2 V2 W2橫截面橫截面U1U2V1V2W2W1流出流出流入流入U(xiǎn) V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsinti2 = Imsin(t120O)i3 = Imsin(t +120O)tOImi1 i2 i3t = 0O 時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i3 0NSU1U2V

6、1V2W2W1t = 0時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i30NSU1U2V1V2W2W1NSt = 120o 時(shí)時(shí)i10，i2 = 0，i3 0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSt = 240o 時(shí)時(shí)i1 0，i20，i3 = 0t = 360o 時(shí)時(shí)i1= 0，i2 0，i30i 變化一周變化一周旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈i 每秒鐘變化每秒鐘變化 50 周周旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 3000 圈圈i 每分鐘變化每分鐘變化 (5060) 周周n1 = 3000 = 60 f1 (r / min)2. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1 同步轉(zhuǎn)

7、速同步轉(zhuǎn)速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由一個(gè)線圈組成每相繞組由一個(gè)線圈組成每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 0o 時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i3 0NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 120o 時(shí)時(shí)i1 0 ，i2 =0 ， i3 0NSNSt = 360o 時(shí)時(shí)i1 = 0，i2 0， i3 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSt = 240o 時(shí)時(shí)i1 0，i20，i3 = 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4

8、W1W2W3NSNS 磁極對(duì)數(shù)磁極對(duì)數(shù) p p = 2 電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半半圈圈 n1 = 1500 當(dāng)磁極對(duì)數(shù)當(dāng)磁極對(duì)數(shù) p = 3 時(shí)時(shí) n1 = 100060 f12=60 f13=60 f1pn1 = f = 50 Hz 時(shí)：時(shí)： 1 2 3 4 5 6 3000 1500 1000 750 600 500pn1/(r/min) 3. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向 ( n1 的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向) U (i1) V(i2) W(i3) 怎樣改變?cè)鯓痈淖?n1的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3)U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS

9、U1U2V1V2W2W1NS二、二、 工作原理工作原理對(duì)稱三相繞組對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)( (磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量) )磁場(chǎng)線切割磁場(chǎng)線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e e 和和 i i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能感應(yīng)感應(yīng)電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩輸出機(jī)械能量輸出機(jī)械能量NSn1n11. 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生nM33M332. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的

10、轉(zhuǎn)向怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nn起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)：n = 0, n = n1轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 : 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí): 額定運(yùn)行時(shí)額定運(yùn)行時(shí): 3. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)nn轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)消失轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)減弱nn = n1電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T = 0n n1 nn = 0，s = 1sN = 0.01 0.09s =n1nn1100% 理想空載時(shí)理想空載時(shí): n = n1，s = 0 正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí): 0nn1， 1s0異步！異步！ 起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)： n = 0，n = n1 ，I2 = I2max ，f2 = f1 。 起動(dòng)過程中起動(dòng)過程

11、中: nnI2 (I1) f2。 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)： n = n1n 很小很小 f2 = s f1 很低。很低。5. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 Te的大小的大小 T ，I2cos 24. 轉(zhuǎn)子電路電量的變化轉(zhuǎn)子電路電量的變化T = CTm I2cos 25. 三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行正向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：正向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：n 與與T 同方向同方向 0nn1 1s0nTO發(fā)電機(jī)狀態(tài)：發(fā)電機(jī)狀態(tài)：n 與與T 反方向反方向 nn1 s0制動(dòng)狀態(tài)：制動(dòng)狀態(tài)： n 與與T 反方向反方向 n0 s1反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 表表3.1.2 異步電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài) 狀

12、態(tài)狀態(tài) 制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài) 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài) 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 理想空載狀態(tài)理想空載狀態(tài) 發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率n0 s1n = 0s = 10nn1 1s0n = n1s = 0nn1s0 S N n1 n Te N n1 n Te S N n1 n Te S N n1 n Te V2 V14.2 三相交流電機(jī)的繞組三相交流電機(jī)的繞組三相繞組三相繞組 W2 W1U1 U2 1. 基本概念基本概念(1) 機(jī)械角度和電角度機(jī)械角度和電角度電角度電角度= 機(jī)械角度機(jī)械角度極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)機(jī)械角度：轉(zhuǎn)子鐵心橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度是機(jī)械角度：轉(zhuǎn)子鐵心橫截面是一個(gè)圓，其幾何角

13、度是360度。度。從電磁角度看，一對(duì)從電磁角度看，一對(duì)N，S極就構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，磁場(chǎng)極就構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極，導(dǎo)體中的電流變化一個(gè)周期，即一對(duì)磁轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極，導(dǎo)體中的電流變化一個(gè)周期，即一對(duì)磁極為極為360度電角度。度電角度。電機(jī)極對(duì)數(shù)為電機(jī)極對(duì)數(shù)為p時(shí)，氣隙圓周的電角時(shí)，氣隙圓周的電角度為度為p 360度。度。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS 三相電機(jī)三相電機(jī): m = 3(3) 極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p(4) 槽數(shù)槽數(shù) Q(5) 槽距角槽距角：(6) 極距極距：=p 360 Q相鄰兩個(gè)槽中心線之間的距離。相鄰兩個(gè)槽中心線之間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。

14、相鄰兩磁極中心線間的距離。=D2 p用尺寸表示：用尺寸表示：槽數(shù)槽數(shù)表示：表示： Q2 p=用電角度表示：用電角度表示： =(2) 相數(shù)相數(shù) mNSU1U2V1V2W2W1 線圈兩線圈邊的距離。線圈兩線圈邊的距離。 其表示方法與極距的表示其表示方法與極距的表示方法一樣也有三種。方法一樣也有三種。(8) 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) qq =Q2 p m(7) 線圈節(jié)距線圈節(jié)距 y1(9)(9)* *每個(gè)極距內(nèi)屬于每相的槽所占的區(qū)域稱相帶每個(gè)極距內(nèi)屬于每相的槽所占的區(qū)域稱相帶NSU1U2V1V2W2W12. 交流繞組的種類交流繞組的種類(1) 按相數(shù)分類按相數(shù)分類: 單相繞組、三相繞組、兩相繞組。單

15、相繞組、三相繞組、兩相繞組。整距繞組整距繞組: y1= 短距繞組短距繞組: y1長(zhǎng)距繞組長(zhǎng)距繞組: y1 NSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(2) 按線圈節(jié)距分類按線圈節(jié)距分類(3) 按每極每相槽數(shù)分類按每極每相槽數(shù)分類 集中繞組：集中繞組：q = 1 分布繞組：分布繞組： q1NSU1U2U3U4U5U6(4) 按每個(gè)槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類按每個(gè)槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類單層繞組單層繞組雙層繞組雙層繞組NS雙層繞組雙層繞組: : 雙層集中繞組雙層集中繞組外層外層(上層上層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4U1U2U4U3NSU2U1U4U3 雙層分布繞組雙層分布繞組外層外層(上層上

16、層): U1、U3內(nèi)層內(nèi)層(下層下層): U2、U4 (5) 按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類: : 疊繞組、波繞組、同心繞組等。疊繞組、波繞組、同心繞組等。例如：例如：Q = 12，p = 1，m = 3，y1 =。每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： Q2 p mq =122 13= 23. 三相單層繞組三相單層繞組槽距角：槽距角：=p360 Q= 1 36012= 30線圈節(jié)距：線圈節(jié)距： Q2 py 1=12 22= 6圈邊圈邊首端首端 尾端尾端12345678910 11 1212345678910 11 12U1U2V1V212345678910 11 12U1U2W2W1

17、V1W2三相單層繞組三相單層繞組NS例如：例如：Q = 12，p = 1，m = 3，y 1= 5。 由計(jì)算得：由計(jì)算得： q = 2，= 30，y1 。4. 三相雙層繞組三相雙層繞組12345678910 11 121串聯(lián)串聯(lián)U1 U2 注：實(shí)線為上層線圈邊，虛線為下層線圈邊。注：實(shí)線為上層線圈邊，虛線為下層線圈邊。NS12345678910 11 12U1 U218V1 V2310229NS12345678910 11 12U1 U2W2 V2V1 W2三相雙層繞組三相雙層繞組繞組磁動(dòng)勢(shì)實(shí)際上是繞組的繞組磁動(dòng)勢(shì)實(shí)際上是繞組的氣隙磁動(dòng)勢(shì)氣隙磁動(dòng)勢(shì)1. 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) （脈振

18、磁動(dòng)勢(shì)）（脈振磁動(dòng)勢(shì)） U1U2NS12Fyx = 0OfyU1U2U1x4.3 三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)1）整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)）整距線圈的磁動(dòng)勢(shì)02232yfx12yiN4 12yiN3次諧波次諧波5次諧波次諧波整距線圈磁動(dòng)勢(shì)波形的分解整距線圈磁動(dòng)勢(shì)波形的分解44141( )cos( )cos(3 )cos(5 )35yyyf xfxfxfx由于對(duì)稱關(guān)系，只存在由于對(duì)稱關(guān)系，只存在基波和基波和3 3，5 5，7 7次諧波次諧波結(jié)結(jié) 論論 基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值是矩形波磁動(dòng)勢(shì)的基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值是矩形波磁動(dòng)勢(shì)的4/4/ 倍；倍； 諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為基波幅值的諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為基波幅值的1/1

19、/倍；倍； 基波磁動(dòng)勢(shì)波長(zhǎng)與原矩形波長(zhǎng)一樣，磁極對(duì)數(shù)基波磁動(dòng)勢(shì)波長(zhǎng)與原矩形波長(zhǎng)一樣，磁極對(duì)數(shù)亦相同；亦相同； 諧波的波長(zhǎng)為基波的諧波的波長(zhǎng)為基波的1/1/，極對(duì)數(shù)為極波的，極對(duì)數(shù)為極波的倍。倍。y122yFN I基波幅值基波幅值線圈匝數(shù)線圈匝數(shù)y1y1coscosfFxt基波基波2 2）整距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)合成）整距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)合成q1y1 q1FqF kq1sin2sin2aqkaq線圈組磁動(dòng)勢(shì)幅值線圈組磁動(dòng)勢(shì)幅值分布因數(shù)分布因數(shù)3 3）雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)）雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)雙層短距等價(jià)為雙層短距等價(jià)為兩個(gè)整距繞組的兩個(gè)整距繞組的磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)合成1(1)q

20、1q1y12cos22pFFF k1y1cossin902yk1(1)y兩整距繞兩整距繞組在空間組在空間錯(cuò)開角度錯(cuò)開角度分布因數(shù)分布因數(shù)線圈組磁動(dòng)勢(shì)幅值線圈組磁動(dòng)勢(shì)幅值短距因數(shù)短距因數(shù)11sin(90 )yyk各整距線圈線圈組基波磁動(dòng)勢(shì)的幾何和各整距線圈線圈組基波磁動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和分布因數(shù)分布因數(shù)q1sin2sin2aqqkaqq個(gè)分布線圈各線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的幾何和個(gè)分布線圈各線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和4 4） 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)基波單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)基波相繞組的磁動(dòng)勢(shì)相繞組的磁動(dòng)勢(shì)= =每對(duì)極下該相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)每對(duì)極下該相繞組的合成磁動(dòng)勢(shì) 繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值（統(tǒng)一公式）繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值（統(tǒng)一公式

21、）1W1W12 20.9ININFkkppW1q1y1kk k繞組因數(shù)繞組因數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù)每相串聯(lián)匝數(shù)N 2pqNy 雙層雙層 pqNy 單層單層11W1coscos0.9coscosINfFxtkxtp基波磁動(dòng)勢(shì)基波磁動(dòng)勢(shì) 單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì) 脈振磁磁動(dòng)勢(shì)：軸線不變，大小和方向隨時(shí)間交變脈振磁磁動(dòng)勢(shì)：軸線不變，大小和方向隨時(shí)間交變1t1t2t2t3t3t1,sftsU11V11W11( , )coscos22( , )cos()cos()3344( , )cos()cos()33fx tFxtfx tFxtfx tFxt三相基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為三相基波磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為

22、2. 2. 三相基波磁動(dòng)勢(shì)的合成三相基波磁動(dòng)勢(shì)的合成U111V111W11111( , )cos()cos()22114( , )cos()cos()223112( , )cos()cos()223fx tFtxFtxfx tFtxFtxfx tFtxFtx三相基波磁動(dòng)勢(shì)的分解三相基波磁動(dòng)勢(shì)的分解 單相脈振磁動(dòng)勢(shì)單相脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為原脈反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為原脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半。振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半。1U1V1W1113( , )cos()cos()2f x tfffFtxFtx11

23、W1W1330.91.3522ININFFkkpp三相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的合成三相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的合成三相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)幅值三相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)幅值旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波11( , )cos()f x tFtxSNn1旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波結(jié)論結(jié)論(1) (1) 極數(shù)：極數(shù)：基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的極數(shù)與繞組的極數(shù)相同。同。(2) (2) 幅值：幅值：基波合成磁勢(shì)的幅值保持恒定，為每相基波合成磁勢(shì)的幅值保持恒定，為每相基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的3/23/2倍。倍。(3) (3) 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速就是磁場(chǎng)的同步基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速就是磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。

24、轉(zhuǎn)速。1ddt 波幅的旋轉(zhuǎn)角速度波幅的旋轉(zhuǎn)角速度11116060 26022ffnppp磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)速度磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)速度結(jié)論結(jié)論(4) (4) 波幅位置：波幅位置： 當(dāng)某相電流達(dá)到最大值當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)波幅就恰好移至該相繞組的軸線上。時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)波幅就恰好移至該相繞組的軸線上。(5) (5) 旋轉(zhuǎn)方向：旋轉(zhuǎn)方向：磁動(dòng)勢(shì)波的旋轉(zhuǎn)方向是順著磁動(dòng)勢(shì)波的旋轉(zhuǎn)方向是順著x x增加的增加的方向。因此，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向決定于方向。因此，三相合成基波磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向決定于三相電流的相序，總是由超前電流相轉(zhuǎn)向滯后電流相。三相電流的相序，總是由超前電流相轉(zhuǎn)向滯后電流相。(6) (6)

25、單相脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解：?jiǎn)蜗嗝}振磁動(dòng)勢(shì)的分解：可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相可以分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅等、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為原脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半。值為原脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的一半。cos()1tx3、高次諧波磁動(dòng)勢(shì)、高次諧波磁動(dòng)勢(shì) 磁極的磁場(chǎng)磁極的磁場(chǎng) = 基波磁場(chǎng)基波磁場(chǎng) + 奇次諧波磁場(chǎng)奇次諧波磁場(chǎng)v 次諧波的極對(duì)數(shù)：次諧波的極對(duì)數(shù)：pv = v pv 次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值：次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值：v 次諧波的繞組系數(shù)：次諧波的繞組系數(shù)：kwv = kyv kqv 基波極對(duì)數(shù)基波極對(duì)數(shù) pv 次諧波的短距因數(shù)：次諧波的短距因數(shù)：v 次諧波的分布因數(shù)

26、：次諧波的分布因數(shù)：kqv=q 2 2sin vq sin vWW2 2 110.9NINIFkkpp1sin(90 )yvykv (1) 在同步電機(jī)中，諧波磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在同步電機(jī)中，諧波磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗，使電機(jī)發(fā)熱，在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗，使電機(jī)發(fā)熱， 。 (2) 在異步電機(jī)中，諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，在異步電機(jī)中，諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩，影響其起動(dòng)性能；損耗影響其起動(dòng)性能；損耗，cos ，溫升，溫升， 。 y = ( 0.8 0.83 ) 改善氣隙磁場(chǎng)分布：采用短距繞組和分布繞組。改善氣隙磁場(chǎng)分布：采用短距繞組和分布繞組。 諧波磁動(dòng)勢(shì)的影響：諧波磁動(dòng)勢(shì)的影響：1s

27、in(90 )yvykv 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，可以消除時(shí)，可以消除v次次諧波諧波1yv4 4、三相定子繞組建立的磁場(chǎng)、三相定子繞組建立的磁場(chǎng)110m1( , )cos()cos()FB x ttxBtx主磁場(chǎng)氣隙磁密主磁場(chǎng)氣隙磁密4.4 三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)三相交流繞組的電動(dòng)勢(shì)1. 整距線圈的電動(dòng)勢(shì)整距線圈的電動(dòng)勢(shì)2Um1m1m22cos() dcoscosBtxxBtt旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在整距線圈中產(chǎn)生的磁通旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在整距線圈中產(chǎn)生的磁通線圈線圈(串聯(lián)匝數(shù)為串聯(lián)匝數(shù)為Ny)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) UUyymdsindeNNtt my11ym1my24.442NEf NfN 有效值有效值2. 短距的影響短距的影

28、響 1）整距線圈的電動(dòng)勢(shì)）整距線圈的電動(dòng)勢(shì)SNy =EcEcEcEcEcEy =EcEc = 2Ec2） 短距線圈的電動(dòng)勢(shì)短距線圈的電動(dòng)勢(shì)SNEcEcy1EcEcEc y1 = 180 y180oEy= EcEcEy = 2Ec sin y1 90= 2Ec ky1 Ey = 4.44 f ky1 Nym 短距因數(shù)：短距因數(shù)： ky1 = sin y190=短距線圈的電動(dòng)勢(shì)短距線圈的電動(dòng)勢(shì)整距線圈的電動(dòng)勢(shì)整距線圈的電動(dòng)勢(shì)3. 分布繞組（線圈組）的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分布繞組（線圈組）的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 集中繞組：集中繞組： Eq = q 個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的算術(shù)和個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的算術(shù)和= q Ey 分布繞組：分布繞組

29、： Eq = q 個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的相量和個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的相量和 q Ey已知：相鄰兩個(gè)線圈電動(dòng)已知：相鄰兩個(gè)線圈電動(dòng) 勢(shì)的相位差為勢(shì)的相位差為。如如：q = 3，則：則：Ey1Ey2Ey3Ey1Ey2Ey3q 2REqEy = 2R sin 2Eq = 2R sinq 2Eq = Ey2q sin2sin= q Ey2q sin2q sin= q Ey kq1分布因數(shù)：分布因數(shù)： kq1=2q sin2 q sin=分布繞組的電動(dòng)勢(shì)分布繞組的電動(dòng)勢(shì)集中繞組的電動(dòng)勢(shì)集中繞組的電動(dòng)勢(shì)Eq = 4.44 f 1 ky1 kq1 q Nym 繞組因數(shù)繞組因數(shù) kw ： kw1 = ky1 kq1 Eq =

30、 4.44 f1 kw q Nym4. 每相繞組的電動(dòng)勢(shì)每相繞組的電動(dòng)勢(shì)E = 4.44 f kw Nm 有效匝數(shù)有效匝數(shù)4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路異步電動(dòng)機(jī)與變壓器電磁作用過程相同，可采異步電動(dòng)機(jī)與變壓器電磁作用過程相同，可采用變壓器的分析方法進(jìn)行分析用變壓器的分析方法進(jìn)行分析 變壓器變壓器 與異步電動(dòng)機(jī)電磁作用過程對(duì)比與異步電動(dòng)機(jī)電磁作用過程對(duì)比 變壓器變壓器異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)一次繞組、二次繞組一次繞組、二次繞組定子、轉(zhuǎn)子定子、轉(zhuǎn)子一次通電、二次感應(yīng)一次通電、二次感應(yīng)定子通電、轉(zhuǎn)子感應(yīng)定子通電、轉(zhuǎn)子感應(yīng)合成磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)合成合成旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)交變主磁

31、通交變主磁通通過繞組的磁通交變通過繞組的磁通交變f2=p(n1n)60= = s f1 轉(zhuǎn)子電路的頻率：轉(zhuǎn)子電路的頻率：E2s = 4.44 s f1 kw2N2m 一、轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)一、轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)=p n160n1nn1= sE2 電壓方程電壓方程0 = E2sZ2sI2s E2s = j4.44 f2 kw2N2m 式中：式中：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差頻率頻率X2s = 2f2 L2式中：式中： X2 = 2f1 L2 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的漏電抗。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的漏電抗。 轉(zhuǎn)子每相電流：轉(zhuǎn)子每相電流：I2s=E2s

32、R2 + jX2s=sE2R2 + jsX2 = 2s f1 L2 X2s = s X2 2. 定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 幅值：幅值：111330.922WINFFKp111 110.92Wm KN IFp轉(zhuǎn)向：與定子電流的相序一致轉(zhuǎn)向：與定子電流的相序一致轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速： n12. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 幅值：幅值：F2 =0.9 m2kw2N2 I2s2p轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與轉(zhuǎn)向：與轉(zhuǎn)子電流的相序一致，即與 定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向一致。定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向一致。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 (1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： n2 = p60 f

33、2= s n1(2) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速： n2 + n = s n1 + (1s) n1= n1 結(jié)論結(jié)論(1) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在空轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在空間是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；間是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的；(2) 二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)， 共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。3. 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程(1) 理想空載時(shí)：理想空載時(shí)： I2s = 0， I1 = I0旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為：旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值為：F0 =0.9 m1kw1N1 I02p(2) 負(fù)載時(shí)：負(fù)

34、載時(shí)：F1 + F2 = F0二、定、轉(zhuǎn)子電路的電壓方程二、定、轉(zhuǎn)子電路的電壓方程 1. 定子定子U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1E1 =j4.44 f 1kw1 N1m =E1 + Z1 I1 定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率： f1 =pn160 與交流電源同頻率。與交流電源同頻率。NSU1U2U1U3U2U4NNSS2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子0 = E2sZ2sI2s 轉(zhuǎn)子每相電流：轉(zhuǎn)子每相電流：I2s=E2sR2 + jX2sE1I1R1 jX1 jX2 R2E2sI2sf1f2+U1m1、 kw1N1 m2、 kw2N2 頻率折算頻率折算I2s=sE2R2 + j

35、sX2 =E2+ jX2 R2 s= I2等效電路等效電路 頻率歸算的物理含義：頻率歸算的物理含義： 用一個(gè)靜止的、電阻為用一個(gè)靜止的、電阻為 R2 /s 的等效轉(zhuǎn)子去代的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為替電阻為 R2 的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子.R2s= R2 +1 ssR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻 +U1E1I1R1 jX1f1E21s sR2I2f1jX2 R2m1、 kw1N1 m2、 kw2N2三、三、 繞組折算繞組折算 用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。子繞組去等效代

36、替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。 等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持不變。不變。(1) 電動(dòng)勢(shì)的折算：電動(dòng)勢(shì)的折算： 折算前：折算前：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 折算后：折算后：E2 = E1 = 4.44 f1 kw1N1m 定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)之比：定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)之比：=kw1N1kw2N2E2E2ke =E1E2=(2) 電流的折算：電流的折算：折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p= F2E2 = E1 = ke E2 電流比：電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2k

37、i =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1N1 I22pI2kiI2 =第第 4 章章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論(3) 阻抗的折算：阻抗的折算：折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2 |kZ =E2 I2E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 第第 4 章章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1=(Rm + jXm ) Im異步電機(jī)的基本方程式異步電機(jī)的基本方程式E2 = (+

38、jX2 ) I2R2 sE2 = E1 =Zm Im I1 + I2 = Im第第 4 章章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論四、異步電機(jī)的等效電路四、異步電機(jī)的等效電路R1 jX1 E1 = E2I11s sR2I2jX2 R2ImRmXm+U1E1 = E2I11s sR2I2ImRmR1Xm X1 +U1R1 jX1 R2 jX2 相量圖相量圖E1 = E2I2 2R2 sI2 jX2I2I2I0I1E1 R1I1jX1I1U1 設(shè)：設(shè)：E1 = E2 = E1 0o第第 4 章章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論1. 極數(shù)極數(shù) 轉(zhuǎn)子極數(shù)轉(zhuǎn)子極數(shù) = 定子極數(shù)定子極數(shù) 因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子

39、中的電動(dòng)勢(shì)和電流是感應(yīng)出來的。因?yàn)椋恨D(zhuǎn)子中的電動(dòng)勢(shì)和電流是感應(yīng)出來的。 六、籠型繞組的相數(shù)和極數(shù)六、籠型繞組的相數(shù)和極數(shù)NSn1nNSSNNSSN NSp1 = p2 = p 如果兩者不相等，如果兩者不相等， 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。2. 相數(shù)相數(shù) 籠型轉(zhuǎn)子是對(duì)稱多相繞組。籠型轉(zhuǎn)子是對(duì)稱多相繞組。(1) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：m2 =Q2p 每對(duì)極下的每一根導(dǎo)條就構(gòu)每對(duì)極下的每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相；成一相； 各對(duì)極下占相同位置的導(dǎo)條各對(duì)極下占相同位置的導(dǎo)條可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條，可看作是屬于一相的并聯(lián)導(dǎo)條，即每相有即每相有 p 根導(dǎo)條并聯(lián)。根導(dǎo)條并聯(lián)。

40、m2 = 6(2) 轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)：轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)： m2 = Q2 即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。即每一根導(dǎo)條就構(gòu)成一相。SSNN3. 匝數(shù)匝數(shù) N2=12（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝）（一根導(dǎo)條相當(dāng)于半匝）kW214.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩 I1 R1 U1 X1 Xm Rm Im R2 X2 I2 R2 1-s s PCu1 PFe PCu2 Pm Pe 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率一、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率 1. 輸入功率輸入功率P1 P1 = 3 U1I1cos 12. 定子銅損耗定子銅損耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I1

41、23. 鐵損耗鐵損耗 PFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)）（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)） PFe = m1RmIm2 = 3RmIm24. 電磁功率電磁功率PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 2R2 s= m1 I221ss= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 5. 轉(zhuǎn)子銅損耗轉(zhuǎn)子銅損耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe第第 3 章章 異步電機(jī)的基本理論異步電機(jī)的基本理論8. 輸出功率輸出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 總機(jī)械功率總機(jī)械功率 PmPm = PePCu2 1ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空載損耗