電機與拖動技術(shù) 項目2 異步電機4

項目2三相異步電動機的運行與維護單元1三相異步電動機的基本知識概述異步電動機的用途和分類異步電動機是一種交流電機，也叫感應(yīng)電機。三相異步電機主要用作電動機，拖動各種生產(chǎn)機械，例如：風(fēng)機、泵、壓縮機、機床、輕工及礦山機械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機和粉碎機、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機械等等。

在民用生活中，電扇、洗衣機、電冰箱和空調(diào)器等一般由單相異步電動機來拖動。異步電動機

優(yōu)點：直流電動機具有良好的調(diào)速性能、較大的啟動轉(zhuǎn)矩和過載能力。

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、運行維護較困難

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造容易、價格低廉、堅固耐用，有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。故能在生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。缺點：調(diào)速平滑性差；效率較低。

直流電動機

異步電動機的種類很多，從不同的角度看，有不同的分類法，常見的有：按定子相數(shù)分：單相異步電動機三相異步電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機2.1三相異步電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)2.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)下面是它主要部件的拆分圖。一、定子部分1、定子鐵心——導(dǎo)磁部分。定子鐵心是電機磁路的一部分，并起固定定子繞組的作用。為了增強導(dǎo)磁能力和減小鐵耗，定子鐵心常選用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成，片間涂上絕緣漆。定子鐵心內(nèi)圓均勻沖出許多形狀相同的槽，用以嵌放定子繞組。

2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。定子繞組是異步電動機的電路部分，其材料主要采用紫銅。小型異步電動機常采用三相單層繞組，大中型異步電動機常采用三相雙層短矩疊繞組形式，三相繞組的六個出線端子均接在機座側(cè)面的接線板上，可根據(jù)需要將三相繞組接成Y形或△形。

3、機座機座是電動機的外殼，支撐電機各部件，并通過機座的底腳將電機安裝固定。全封閉式電機的定子鐵心緊貼機座內(nèi)壁，故機座外殼上的散熱筋是電機的主要散熱面。中小型電機采用鑄鐵機座。大型電機一般采用鋼板焊接機座。

定子繞組機座二、轉(zhuǎn)子部分1、轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心也是電機磁路的組成部分，并用來固定轉(zhuǎn)子繞組。鐵心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成，故通常用沖制定子鐵芯沖片剩余下來的內(nèi)圓部分制作。轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上，其外圓上開有槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組。

2、轉(zhuǎn)子繞組——根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)型式可分為1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組。2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。

異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達(dá)到的最小值。三、氣隙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖一、三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場

三相線圈的首端標(biāo)識為：U1、V1、W1

尾端標(biāo)識為：U2、V2、W22.1.2三相異步電動機的基本工作原理（1）繞組正向規(guī)定

繞組正向的確定符合右手螺旋定則，即四指從每相的首端進(jìn)，尾端出，則大拇指所指的方向代表繞組軸線的正方向。（2）三相繞組電流的解析表達(dá)式（3）繞組電流正向的規(guī)定電流從線圈的首端（U1、V1、W1）流入，從線圈的尾端（U2、V2、W2）流出時為正，相反為負(fù)。（4）三相合成磁場的方向1）當(dāng)時:2）當(dāng)時:

3）當(dāng)時:4）當(dāng)時:通過以上分析可知：對稱三相電流通過對稱三相繞組時，必然會產(chǎn)生一轉(zhuǎn)速一定的磁場，該磁場為旋轉(zhuǎn)磁場。

當(dāng)電流的相序為U-V-W時，磁場便沿著U相繞組軸線、V相繞組軸線、W相繞組軸線的正方向旋轉(zhuǎn)，若將三相繞組中的電流相序就將改變?yōu)閁-W-V，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向又如何呢？

結(jié)論：

當(dāng)電流的相序為U-V-W時，合成磁動勢旋轉(zhuǎn)方向便沿著U相繞組軸線、V相繞組軸線、W相繞組軸線的正方向旋轉(zhuǎn)。若要改變電機定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向，只要改變?nèi)嘟涣麟娏鞯南嘈颍窗讶嚯娫唇拥诫姍C三相繞組的任意兩根導(dǎo)線對調(diào)，三相繞組中的電流相序就將改變?yōu)閁-W-V，旋轉(zhuǎn)磁動勢隨之變?yōu)榉捶较蛐D(zhuǎn)。

（5）三相合成磁通勢F單相交流電通入單相繞組時即產(chǎn)生磁通勢，其大小與電流成正比，磁通勢的方向由右手定則來判斷。磁通勢的計算公式為：式中：N為線圈的匝數(shù)；i為通入線圈的電流；

因此當(dāng)三相繞組線圈中通入電流時，在線圈中產(chǎn)生的磁通勢為：

由上可知：磁通勢的大小和方向取決于線圈中電流的大小和方向。

1）三相基波合成磁場在空間為正弦分布，其軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場，其幅值等于，且恒定不變，因此稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁場；

2）當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時，合成磁場的矢量也正好轉(zhuǎn)到該相的相軸上，且與該相軸方向一致；（6）三相合成磁場的特點3）圓形旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相繞組電流的相序有關(guān)，即從超前電流的相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后電流的相繞組軸線旋轉(zhuǎn)。4）合成磁通勢的轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和磁極對數(shù)，即同步轉(zhuǎn)速：

1對極（P＝1）時：

p對極時：

p123456n0/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

時，不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:二、三相異步電動機的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n1、電生磁：三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。2、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。3、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1相等時，在電動機的轉(zhuǎn)子上會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T嗎？NS電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生▲

用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向▲

用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉(zhuǎn)矩TT與n0同方向。異步電動機的“異步”二字的含義就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之間存在著轉(zhuǎn)速差，此轉(zhuǎn)速差正是旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度，它的大小決定著轉(zhuǎn)子電動勢及其頻率的大小，直接影響到異步電機的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速差可用轉(zhuǎn)差率s這一重要物理量來表示。三、轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種運行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，電機理想空載時，作為電動機，轉(zhuǎn)速在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0~1范圍內(nèi)變。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機的轉(zhuǎn)速為：額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.01~0.06之間，即電機轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。

同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：四、異步電機的三種運行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù),異步電機有三種運行狀態(tài)機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C械能變成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能能量關(guān)系制動制動驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機快速旋轉(zhuǎn)外力使電機沿磁場反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對稱電源實現(xiàn)發(fā)電機電磁制動電動機狀態(tài)2.1.3銘牌和額定值一、銘牌型號額定值關(guān)系有：額定運行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓.額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率。在額定運行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流.額定運行時電動機的轉(zhuǎn)速.二、額定值

三相異步電動機的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機的定子部分完全相同。對中、小容量的低壓異步電動機，通常定子三相繞組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成“Y”形或“D”形。U1V1W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)三、接線工作制

是對電機各種負(fù)載，包括空載、停機和斷電及其持續(xù)時間和先后次序情況的說明。分類：連續(xù)工作制（S1）短時工作制（S2）斷續(xù)周期工作制（S3）額定條件下，能長時間連續(xù)運行。適用于風(fēng)機、水泵、紡織機等。額定條件下，在限定時間內(nèi)短時運行，如15min、30min、60min、90min。適用于水閘閘門啟閉機等。額定條件下，只能斷續(xù)周期性的運行。由于頻繁啟動，電機的過載能力強、轉(zhuǎn)動慣量小、機械強度高。適用于電梯、起重機械、自動機床等。防護等級電機外殼防護型式有兩種：第一種：防止固體異物進(jìn)入電機內(nèi)部及防止人體觸及電機內(nèi)的帶電或運動部分的防護。第二種：防止水進(jìn)入電機內(nèi)部程度的防護表示方法：IP+兩個數(shù)字?jǐn)?shù)字越大，防護能力越強常見的幾種防護型式：IP11（開啟式）、IP23（防護式）、IP44（封閉式）2.2交流電機的繞組2.2.1交流繞組的基本知識一、基本要求和分類1）三相繞組對稱；2）力求獲得最大的電動勢和磁動勢；3）繞組的電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦；4）節(jié)省用銅量；5）繞組的絕緣和機械強度可靠，散熱條件好；6）工藝簡單、便于制造、安裝和檢修。交流繞組的分類相數(shù)單相繞組多相繞組槽內(nèi)層數(shù)單層繞組多層繞組每極每相槽數(shù)整數(shù)槽繞組分?jǐn)?shù)槽繞組同心式繞組、鏈?zhǔn)嚼@組和交叉式繞組二、交流繞組的基本概念2、極距

兩個相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。若定子的槽數(shù)為Z，磁極對數(shù)為p，則極距：3、線圈節(jié)距一個線圈的兩個有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。1、電角度注：一個極距τ占有180°空間電角度。在電機里，我們把一對主磁極表面所占的空間距離用空間電角度表示時，定為360°。電機只有一對主磁極，則空間電角度與機械角度相等；如果電機有P對主磁極，則對應(yīng)的空間電角度為y>τ—長距線圈（一般不用）

4、槽距角相鄰兩個槽之間的電角度：6、相帶

每個極面下的導(dǎo)體平均分給各相，則每一相繞組在每個極面下所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。對于三相交流電機，即為60°相帶。

每一個極面下每相所占的槽數(shù)為5、每極每相槽數(shù)m---相數(shù)P---極對數(shù)

動畫60。相帶三繞組2極4極劃分相帶每相繞組在每個磁極下所連續(xù)占有的電角度qα稱為繞組的相帶。因為每個磁極占有的電角度為180°，所以對于三相繞組而言，每相繞組在每個磁極下所占有60°電角度。顯然，每對磁極360°電角度可分為6個相帶，若一臺電機有p對磁極，就可劃分為6p個相帶。三相對稱繞組在一對磁極中相帶應(yīng)按A-Z-B-X-C-Y的分布規(guī)律排列。A、X，B、Y，C、Z，分別為一對磁極中各自一相的兩個相帶，相距180°電角度，且A、B、C三相互差120°電角度。p對極的電機，相帶的排列為一對極情況的p次重復(fù)。2.2.2三相單層繞組

單層繞組的每個槽內(nèi)只放一個線圈邊，電機的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。單層繞組分為同心式、鏈?zhǔn)胶徒徊媸嚼@組。繞組展開圖

由于電動機是圓周形的，在分析討論繞組時很不方便，所以，一般都采用繞組展開圖的形式，分析繞組的連線規(guī)律。所謂的繞組展開圖就是設(shè)想把定子(或轉(zhuǎn)子)沿軸向切開、沿橫向拉平，再略去鐵心，把繞組連接規(guī)律用平面圖形展示出來。一、單層同心式繞組

同心式繞組由幾個幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。

同心式繞組端部連線較長，適用于q=4、6、8等偶數(shù)的2極小型三相異步電動機。二、單層鏈?zhǔn)嚼@組

單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個外形如長鏈。

鏈?zhǔn)嚼@組的每個線圈節(jié)距相等并且制造方便；線圈端部連線較短并且省銅。主要用于q=2的4、6、8極小型三相異步電動機。

繞組采用單層60°相帶，則每個相帶包含兩個槽（即等于q），分相列表如下。

設(shè)有一臺4極電動機，定子槽數(shù)Z=24，則極距、每極每相槽數(shù)和槽距角為別為：

相帶

槽號AZBXCY第一對極1，23，45，67，89，1011，12第二對極13，1415，1617，1819，2021，2223，24單層鏈U相繞組展開圖

為了維持導(dǎo)體中的電流方向不變，導(dǎo)體電動勢相加，則圈間的聯(lián)接應(yīng)為“尾-尾”相聯(lián)、“頭-頭”相聯(lián)。這種聯(lián)接方式的繞組稱為鏈?zhǔn)嚼@組。每個線圈的節(jié)距為短距y=5<τ。

鏈?zhǔn)嚼@組的線圈雖然是短距的，但在電氣性能方面和整距繞組一樣。

從電氣性能來看，鏈?zhǔn)嚼@組仍然是一種整距繞組。

用同樣的方法，可以得到另外兩相繞組的聯(lián)接規(guī)律。一般當(dāng)q=2時，三相單層繞組都采用鏈?zhǔn)嚼@組。下圖為三相單層鏈?zhǔn)嚼@組的展開圖。三、單層交叉式繞組

單層交叉式繞組由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互相交叉。

交叉式繞組由兩大一小線圈交叉布置。線圈端部連線較短，有利于節(jié)省材料，并且省銅。廣泛用于q>1的且為奇數(shù)的小型三相異步電動機。

繞組采用單層60°相帶，則每個相帶包含3個槽（即等于q），分相列表如下。

設(shè)有一臺4極電動機，定子槽數(shù)Z=36，則極距、每極每相槽數(shù)和槽距角為別為：

相帶

槽號AZBXCY第一對極1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二對極19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36A相繞組連接如下：將2-10，3-11構(gòu)成兩個節(jié)距y1=8的大線圈（雙包線圈）；1-30構(gòu)成一個y1=7的小線圈（單包線圈）。同理，20-28，21-29構(gòu)成兩個大線圈，19-12構(gòu)成一個小線圈，形成兩對極下依次出現(xiàn)兩大一小的交叉布置，如圖所示。

為了保持導(dǎo)體的電流方向不變，根據(jù)電動勢相加的原則，線圈之間的聯(lián)接規(guī)律如下：兩個相鄰的大線圈之間應(yīng)按“頭-尾”相聯(lián)，大線圈和小線圈之間應(yīng)按“尾-尾”相聯(lián)，小線圈與大線圈之間應(yīng)按“頭-頭”相聯(lián)。這種聯(lián)接方式的繞組為交叉式繞組。交叉式繞組不是等元件繞組，線圈的平均節(jié)距小于極距。從電氣性能來看，交叉式繞組仍然屬于整距繞組。2.2.3三相雙層繞組

雙層繞組每個槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊，線圈的每一個有效邊放在某一槽的上層，另一個有效邊則放置在相隔為y的另一槽的下層。雙層繞組分雙層疊繞組（如圖2a=1）和雙層波繞組。線圈組（極相組）一條并聯(lián)支路疊繞組中，每個線圈組中的線圈是依次串聯(lián)的，不同磁極下的各線圈組視具體情況可串聯(lián)也可并聯(lián)。串聯(lián)時各線圈組尾尾相連，首首相連。兩條并聯(lián)支路疊繞組線圈數(shù)等于槽數(shù)，其優(yōu)點是短距時能節(jié)省端部用銅及得到較多的并聯(lián)支路，缺點是由于極相組間連接線較長，在極相組較多時浪費銅材。主要用在10千瓦以上的中小型同步電機和異步電機的定子繞組中。2.3交流電機繞組的感應(yīng)電動勢2.3.1定子線圈的感應(yīng)電動勢及短距系數(shù)一、整距線圈的電動勢

每個整距繞組由Nc個相同匝數(shù)的線圈組成。(a)二極異步電機(b)主極磁場在空間的分布(c)導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的波形圖2.3.1氣隙磁場正弦分布時導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動勢

a.導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢設(shè)主極磁場在氣隙內(nèi)按正弦規(guī)律分布，則：Bm：磁場幅值α：離開原點的電角度設(shè)----有效值b.導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的頻率若p=1，電角度=機械角度，磁場轉(zhuǎn)一周感應(yīng)電勢交變一次，設(shè)磁場每分鐘轉(zhuǎn)n1轉(zhuǎn)（即每秒轉(zhuǎn)n1/60轉(zhuǎn)），于是導(dǎo)體中電勢交變的頻率應(yīng)為：若電機為P對極，則磁場每旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體中感應(yīng)電勢將交變P次，此時電勢頻率為：在我國，工業(yè)用電的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，所以c.導(dǎo)體感應(yīng)電動勢有效值：一極下磁通量

：平均磁密，則線圈的一根導(dǎo)體位于N極下最大磁密處時，另一根導(dǎo)體恰好處于S極下的最大磁密處。所以兩導(dǎo)體感應(yīng)電勢瞬時值總是大小相等，方向相反，設(shè)線圈匝數(shù)NC=1，則整距線圈的電勢為d.整距線圈的感應(yīng)電動勢

（a）整距與短距線圈（b）整距線圈的感應(yīng)電動勢（c）短距線圈的感應(yīng)電動勢圖2.3.2整距和短距線圈的感應(yīng)電動勢若線圈有NC匝，則二、短距線圈的感應(yīng)電動勢基波電動勢短距系數(shù)，線圈短距時電動勢比整距時減小的倍數(shù)．y1<τ,線圈兩導(dǎo)體的電動勢相位差小于180°，電角度為由向量圖可得，線圈采用短距時的感應(yīng)電動勢為：2.3.2線圈組的感應(yīng)電動勢及分布系數(shù)一組線圈由q個線圈組成,若q個線圈為集中繞組時,各線圈電動勢大小相等、相位相同，線圈組電動勢為:若q個線圈為分布繞組,放在q個槽內(nèi),各線圈電動勢大小相同,相位相差α電角度,電動勢為:稱為基波電動勢分布系數(shù):指分布線圈組電動勢比集中線圈組電動勢減小的倍數(shù).稱為基波電動勢繞組系數(shù)。2.3.3單相繞組的基波感應(yīng)電動勢一繞組有2a條支路，一條支路由若干個線圈組路串聯(lián)組成。一相繞組的基波電動勢為一條支路的基波電動勢，一、一相繞組的基波電動勢對單層繞組：對雙層繞組：為單層繞組每相串聯(lián)的總匝數(shù)為雙層繞組每相串聯(lián)的總匝數(shù)

二、短距繞組、分布繞組對電動勢波形的影響

繞組中除了感應(yīng)有基波電動勢外，同時也感應(yīng)有高次諧波電動勢。高次諧波電動勢對電動勢的大小的影響一般不是很大，主要是影響電動勢的波形，而采用短距繞組可以消除一部分高次諧波電動勢。右圖表示采用短距繞組消除5次諧波磁場在線圈兩個有效邊中感應(yīng)的電動勢大小相等、方向相反，沿線圈回路，兩個電動勢正好相加。采用短距繞組消除5次諧波電動勢

對三相繞組，不論采用星形聯(lián)接還是采用三角形聯(lián)接，線電壓中都不存在3次或3的倍數(shù)次諧波。因此在選擇線圈節(jié)距時，主要考慮削弱5次和7次諧波電動勢，通常采用

左右，這時5次和7次諧波電動勢約只有整距時的1/4左右，至于更高次諧波電動勢，由于幅值很小，影響已不大。采用分布繞組，同樣可以起到削弱高次諧波的作用。通過計算（P104）可知，q增加時，基波的分布因數(shù)減小不多，而諧波的分布因數(shù)卻顯著減小。但是隨著q的增大，電動機的槽數(shù)也增多，使電動機的成本提高。事實上，當(dāng)?shù)貢r間q＞6時，高次諧波分布因數(shù)的下降已不太顯著，因些一般交流電動機的每極每相槽數(shù)q均在2-6之間，小型感應(yīng)電動機的q一般為2-4。改善電動勢波形的方法:（１）采用短距繞組來削弱高次諧波（２）采用分布繞組來削弱高次諧波１．改善主磁極磁場的分布２．改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧波電動勢2.4交流電機繞組的磁動勢2.4.1單相繞組的磁動勢一、整距線圈的磁動勢一臺兩極氣隙均勻的交流電機,一個整距線圈通入交流電流,線圈磁動勢在某瞬間的分布如圖,由全電流定律得:忽略鐵心磁阻,磁動勢完全降落在兩個氣隙上.每個氣隙的磁動勢為:

因組成一相繞組的基本單元是線圈，所以在分析單相繞組產(chǎn)生的磁勢時，我們先從分析一個線圈的磁勢入手，進(jìn)而分析一個線圈組的磁勢，最后推出一相繞組產(chǎn)生的磁勢。

空間分布為矩形波,隨時間按正弦規(guī)律變化.變化頻率為電流頻率。空間位置不變而幅值和方向隨時間變化的磁動勢稱為脈動磁動勢，對應(yīng)的磁場稱為脈振磁場。矩形波磁動勢可能分解為基波和一系列高次諧波:基波磁動勢為:基波磁動勢最大值為:整距繞組基波磁動勢在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線，空間每一點的磁動勢大小按正弦規(guī)律變化——仍然為脈動磁動勢。二、單相脈動磁動勢1、整距分布繞組的磁動勢每個繞組由q個線圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯開槽距角α,繞組的基波磁動勢為q個線圈基波磁動勢的空間矢量和：2、一組雙層短距分布繞組的基波磁動勢雙層短距分布繞組的基波磁動勢為兩個等效繞組基波磁動勢的相量和，用短距系數(shù)計入繞組短距的影響：kq1----基波磁動勢的分布系數(shù)，表示采用分布繞組使基波磁通勢減小的倍數(shù)kw1----基波磁動勢的繞組系數(shù)ky1------短距系數(shù)3、單相繞組的磁動勢

每個極下的磁動勢和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機有p對磁極，就有p條并聯(lián)的對稱分支磁路，所以一相繞組的基波磁動勢就是該繞組在一對磁極下線圈所產(chǎn)生的基波磁動勢，若每相電流為Ip:

單相繞組的基波磁動勢是在空間按余弦規(guī)律分布，幅值大小隨時間按正弦規(guī)律變化的脈動磁動勢。三、單相脈動磁動勢的分解(1)單相繞組的基波磁動勢為脈動磁動勢,它可以分解為大小相等、轉(zhuǎn)速相同而轉(zhuǎn)向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁場。(2)反之,滿足上述性質(zhì)的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢的合成即為脈動磁動勢。(3)由于正方向或反方向的旋轉(zhuǎn)磁動勢在旋轉(zhuǎn)過程中，大小不變，兩矢量頂點的軌跡為一圓形，所以這兩個磁動勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。2.4.2三相繞組基波合成磁動勢——旋轉(zhuǎn)磁動勢三相的合成磁動勢：取U相繞組軸線位置作為空間坐標(biāo)原點、以相序的方向作為x的參考方向、U相電流為零時作為時間起點，則三相基波磁動勢為：可見：三相合成磁動勢也是一個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。

交流電機三相對稱繞組,通入三相對稱電流，磁動勢是三相的合成磁動勢。

產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件：一是三相或多相對稱繞組；二是三相或多相對稱電流。兩個條件有一個不滿足，即產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。三相對稱繞組通入三相對稱電流，產(chǎn)生的基波合成磁動勢是一個幅值恒定不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，它有以下主要性質(zhì)(1)幅值是單相脈動磁動勢最大幅值的3/2倍。(2)轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機的磁極對數(shù)(4)旋轉(zhuǎn)磁場的位置：當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時，旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值恰好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上。(3)旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向與電流相序一致，由載有超前電流相轉(zhuǎn)向載有滯后電流相；2.5.1空載運行時的電磁關(guān)系2.5三相異步電動機的空載運行一、主、漏磁通的分布

為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動機的磁通分為主磁通和漏磁通。

主磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路徑為：定子鐵心→氣隙→轉(zhuǎn)子鐵心→氣隙→定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。

除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。四極感應(yīng)電機主磁通分布圖槽漏磁通和端部漏磁通注：由于鐵磁材料存在飽和現(xiàn)象，主磁通與建立它的電流之間呈非線性的關(guān)系；漏磁通的磁路一般無飽和現(xiàn)象，與電流保持線性關(guān)系。主磁通起傳遞能量的媒介作用，參與機電能量轉(zhuǎn)換；漏磁通只在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，起漏抗壓降的作用，不參與機電能量轉(zhuǎn)換。二、空載電流和空載磁動勢異步電動機空載運行時的定子電流稱為空載電流。三、電磁關(guān)系4.5.2空載運行時的電壓平衡方程一、感應(yīng)電動勢與變壓器一樣,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動勢引入漏電抗來表征漏磁通對電路的電磁效應(yīng)。X1為定子漏電抗，X1=2πf1L1，L1為定子漏電感。二、電壓平衡方程與等效電路與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時定子每相電壓方程式：同樣也有：根據(jù)上兩式，可以作出空載時等效電路。Z1-----定子繞組的漏阻抗，Z1=R1+jX1。勵磁阻抗

盡管異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈動磁場.3）由于存在氣隙,異步電動機漏抗較變壓器的大.4)異步電動機通常采用短距和分布繞組,計算時需考慮繞組系數(shù),變壓器則為整距集中繞組,可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.2）異步電動機空載時，變壓器。2.6.1負(fù)載運行時的電磁關(guān)系2.6三相異步電動機的負(fù)載運行2.6.2轉(zhuǎn)子繞組各電磁量一、轉(zhuǎn)子電動勢的頻率感應(yīng)電動勢的頻率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度,故轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,理想空載時,二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:二者關(guān)系為:三、轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率成正比,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:二者關(guān)系:轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗:四、轉(zhuǎn)子繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,轉(zhuǎn)差率增大,轉(zhuǎn)子電流也增大.五、轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān),當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時,轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小。六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢.1)幅值2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢方向相同,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致.3)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對定子的速度為同步轉(zhuǎn)速n1

可見,無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化,定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是以同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對靜止。2.6.3磁動勢平衡方程磁動勢的平衡方程為：可以改寫為：寫成磁動勢幅值公式：2.6.4電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢平衡方程：2.7.1折算2.7三相異步電動機的等效電路

頻率折算就是用一個等效的轉(zhuǎn)子電路代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率（轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，感應(yīng)電動勢頻率與定子的一致）。一、頻率折算

在折算的過程中，電機的電磁效應(yīng)不變，因而有兩個條件：一個是保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。轉(zhuǎn)子回路電流實際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機械損耗和機械功率輸出。頻率折算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機械損耗和機械功率輸出，但電路中多了一個附加電阻。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功率等效機械損耗和機械功率之和——總的機械功率。從等效電路角度，可以把