第四章電機拖動.ppt

1、Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第四章 異步電機（一）三相異步電動機的基本原理,交流電機的優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單， 制造方便， 運行可靠， 價格低廉， 重量較輕， 。,交流電機的缺點： 不能經(jīng)濟地實現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速； 必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵磁電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流電機有兩大類：異步電機和同步電機。 同步電機：轉(zhuǎn)速與交流電源頻率之間存在嚴格不變的對應(yīng)關(guān)系； 異步電機：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

2、，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。（感應(yīng)電機）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,異步（感應(yīng)）電機分類,按定子繞組供電電源相數(shù),按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單，堅固，成本低，運行性能不如繞線式,通過外串電阻改善電機的起動，調(diào)速等性能,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第一節(jié) 三相異步電動機的工作原理及結(jié)構(gòu),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,軸承架,

3、Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,繞線轉(zhuǎn)子異步電機剖面圖 1轉(zhuǎn)子繞組 2端蓋 3軸承 4定子繞組 5轉(zhuǎn)子鐵心 6定子鐵心 7集電環(huán) 8出線盒,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,1、定子,異步動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。,主磁通磁路的一部分,定子部分的電路,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,定子沖片,定子線圈,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,定子鐵心和機座,Copyri

4、ght 2008, , TW. All rights reserved.,1）籠型繞組,轉(zhuǎn)子繞組分籠型繞組和繞線型繞組,各相均由單根導(dǎo)條組成，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條間相對轉(zhuǎn)速不大，所以導(dǎo)條中感應(yīng)電動勢不大，導(dǎo)條和鐵心間一般無需絕緣材料，工藝極為簡單，由插入每個轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)組成。去掉鐵心，外形就像一個關(guān)松鼠的籠子。 籠形轉(zhuǎn)子既無集電環(huán)又無絕緣，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運行可靠。,主磁通磁路的一部分,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,為節(jié)約用銅并提高生產(chǎn)率，小容量都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子，其導(dǎo)條和端環(huán)一次鑄出。,a、鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子,Copyrigh

5、t 2008, , TW. All rights reserved.,對容量大于100kw的電機，由于鑄鋁質(zhì)量不易保證，常用銅條插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，在兩端焊上端環(huán)，構(gòu)成銅條籠形繞組。,b、銅條籠型轉(zhuǎn)子,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,籠型轉(zhuǎn)子,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2）繞線型繞組,1)對稱三相繞組接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸三個集電環(huán)上，再通過電刷與外電路接通 2）可以通過集電環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻或其它控制裝置，改善起動或調(diào)速特性。,Copyright 2008, , TW. A

6、ll rights reserved.,繞線轉(zhuǎn)子照片,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、氣隙,氣隙大小與異步電動機的性能關(guān)系極大。 氣隙越大，磁阻也越大，產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場就需要較大勵磁電流，這樣會使電機的功率因數(shù)變壞。然而，磁阻大可以減少氣隙磁場中的諧波含量，從而減少附加損耗，改善起動性能。 氣隙過小，裝配困難和運轉(zhuǎn)不安全。 一般異步電動機的氣隙以較小為宜。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,二、三相異步電動機的工作原理與運行狀態(tài),1、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,旋轉(zhuǎn)磁場 一種極性和大小不變，

7、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120分布在定子鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對稱三相繞組。當其接上對稱的三相電源，則在該繞組中通過對稱三相電流。,規(guī)定：電流為正時，從每相線圈的首端（A、B、C）流出，由線圈末端（X、Y、Z）流入；電流為負時，從每相線圈的末端流出，由首端流入。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,B相從A相后移120 C相從B相后移120 A相從C相后移120,當三相對稱繞組接上三相對稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。,兩極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖,Copyright 2008, , TW. All right

8、s reserved.,ns為同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；,p為極對數(shù)； f1為交流電源的頻率。,四極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖,特例：P=1,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、三相異步電動機的工作原理,三相異步電動機圓柱形的轉(zhuǎn)子鐵心上，嵌有均勻分布的導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別用銅環(huán)將它們連接成一個整體。 三相異步電動機的定子鐵心上嵌有三相對稱繞組，接通三相對稱電源后，在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)產(chǎn)生了以同步轉(zhuǎn)速ns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)條內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流（右手定則），帶電導(dǎo)體在磁場中必然會受到電磁力（左手定則）。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場

9、以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)。,NEXT,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、三相異步電動機的轉(zhuǎn)速與運行狀態(tài),異步電動機的工作原理決定了它的轉(zhuǎn)速一般略低于同步轉(zhuǎn)速。如果異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到同步轉(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)矩來拖動機械負載。,轉(zhuǎn)差ns-n的存在是異步電動機運行的必要條件。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s表示。,同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子異步轉(zhuǎn)速,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,Copyright 2008, ,

10、 TW. All rights reserved.,異步電機的三種運行狀態(tài),電磁制動狀態(tài),電動機狀態(tài),發(fā)電機狀態(tài),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第二節(jié) 三相異步電動機 的銘牌數(shù)據(jù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,額定功率 電動機在額定運行時輸出的機械功率,單位為 kW,額定電壓 在額定運行狀態(tài)下，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓， 單位為V,額定電流 電動機在額定電壓下使用，輸出額定功率時， 定子繞組中的線電流，單位為 A,額定頻率 我國的電網(wǎng)標準頻率為 50Hz,額定轉(zhuǎn)速 電動機在額定電壓、

11、額定頻率及額定功率下的 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min,此外，銘牌上還標明繞組的相數(shù)與接法（星形還是三角形）、絕緣等級及允許溫升等。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，還標明轉(zhuǎn)子的額定電動勢及額定電流。,額定數(shù)據(jù)（銘牌數(shù)據(jù)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流電機的共同問題,是交流電機（感應(yīng)電機和同步電機）的共同問題,三相交流繞組的結(jié)構(gòu)； 三相交流繞組產(chǎn)生的磁動勢分析； 三相交流繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分析；,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第三節(jié) 三相異步電動機 的定子繞組,Copyright 200

12、8, , TW. All rights reserved.,1、電角度與機械角度 轉(zhuǎn)子鐵心的橫截面是一個圓，其幾何角度為360，稱為機械角度。 從電磁角度看，一對N,S極構(gòu)成一個磁場周期，即1對磁極為360電角度； 電機的極對數(shù)為p時，電機圓周的角度數(shù)為p 360電角度。,電角度= p機械角度,一、交流繞組的一些基本知識和基本量,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、線圈組成交流繞組的基本單元。繞組就是線圈按一定規(guī)律的排列和聯(lián)結(jié)。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。,一、交流繞組的一些基本知識和基本量,3

13、、極距沿定子鐵心內(nèi)圓每個磁極所占的范圍； 用長度表示： 用槽數(shù)表示：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,單層繞組：一個槽中只放一個線圈邊； 雙層繞組：一個槽中放兩個線圈邊。,5、單層繞組和雙層繞組,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,6、槽距角 相鄰槽之間的電角度稱為槽距角 若Q1為定子槽數(shù)，p為極對數(shù)，則槽距角,7、每極每相槽數(shù)q 每一極每相繞組所占槽數(shù)，用符號q表示 （m相數(shù)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,均勻原則：每個極距內(nèi)的槽數(shù)

14、（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極距內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等； 對稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機的圓周空間互相錯開120電角度。 如槽距角為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)為120/。 電勢相加原則：線圈兩個邊的感應(yīng)電勢應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 如線圈的一個邊在N極下，另一個應(yīng)在S極下。,交流繞組的構(gòu)成原則,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,對交流繞組的要求,（1）交流繞組通電后， 必須形成規(guī)定的磁場極數(shù)； （2）多相繞組必須對稱， 不僅要求m相繞組的匝數(shù)N、節(jié)距y1、線徑及在圓周上的分布情況相同， 而且m相繞組的軸線在空間

15、上互差3600/m的電角度。 （3）交流繞組通過電流所建立的磁場在空間的分布為正弦分布，且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中感應(yīng)電動勢必須隨時間按正弦規(guī)律變化。 采用分布繞組和短距繞組。 （4）在一定的導(dǎo)體數(shù)之下， 建立的磁場最強而且感應(yīng)電動勢最大。 因此線圈的節(jié)距y1盡可能接近極距， 而且對于三相繞組盡可能采用600相帶。（每個極距內(nèi)屬于同一相的槽在圓周上連續(xù)所占有的電角度區(qū)域稱為相帶）。 （5）用銅少；下線方便；強度好。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流繞組的形式,按相數(shù)分：有單相、兩相和三相繞組； 按槽內(nèi)層數(shù)分：,Copyright 2008,

16、 , TW. All rights reserved.,為了便于說明問題，以下假設(shè)給定電機極數(shù)2p=4，槽數(shù)Q1=24,1、極距的計算 若2p=4，Q1=24，則 =6,二、交流繞組的排列和連接,兩極磁動勢圖,四極磁動勢圖,2、線圈中的電流方向,相鄰極距內(nèi)屬于一相繞組，而相鄰一個極距的線圈內(nèi)，為建立極數(shù)符合給定的磁動勢和磁場的要求，必須有相反方向的電流。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、確定相帶 每個極距內(nèi)屬于同相的槽在圓周上所占有的電角度區(qū)域稱為“相帶”，q=Q1/(2mp)=2， ；一般的三相異步電動機每個相帶為60電角度。,確定相

17、帶和應(yīng)有的電流相對方向,單層相繞組的一種連接方法,4、畫定子槽展開圖,根據(jù)q=2，則第一個線圈組中兩個線圈邊嵌入1、2槽，又=6，所以另外兩個線圈邊嵌入7、8槽 因為是三相，且q=2，所以第二個線圈組中兩個線圈邊應(yīng)嵌入7+3*2=13、8+3*2=14槽，另外兩個線圈邊嵌入19、20槽 第一、二線圈組按電流方向要求進行串聯(lián)（或并聯(lián)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相繞組排列和連接的一般方法為: 計算極距； 計算每極每相槽數(shù)q； 劃分相帶； 組成線圈組； 按極性對電流方向的要求分別構(gòu)成各相繞組。,Copyright 2008, , TW.

18、 All rights reserved.,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。 以下用定子槽數(shù) ，兩極電機（ ）的定子繞組為例，說明單層繞組構(gòu)成。,1、計算極距,2、計算每極每相槽數(shù),3、劃分相帶,電機為兩極，每個極距內(nèi)有12/4=3個相帶，整個定子共有6個相帶，每個相帶有4個槽,三、三相單層繞組,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,4、組成線圈組,圖端接部分重疊層數(shù)較多 根據(jù)形成磁動勢僅與線圈中電流方向有關(guān)，與線圈的聯(lián)接次序無關(guān)，由此引出b）圖，即同心式繞組 特點：繞組中各線圈節(jié)距不等，各線圈的軸線重合。

19、優(yōu)點：端接部分互相錯開，重疊層數(shù)較少，便于布置，散熱較好 缺點：線圈大小不等，繞線不便,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相單層同心式繞組展開圖,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,雙層繞組的每個槽內(nèi)都有上下兩個線圈邊，每個線圈的一個邊放在某一個槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距y1的另一個槽的下層。整個繞組的線圈數(shù)等于槽數(shù)。 以下用3相(m=3)4極(p=2)36槽(Q1=36)的雙層疊繞組為例，說明3相雙層繞組的排列和聯(lián)接。,1、計算極距,2、選擇節(jié)距,選擇短節(jié)距,3、計算每極每相槽數(shù),并且計

20、算槽距角,四、三相雙層繞組,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,4、畫展開圖,畫出槽內(nèi)線圈邊（上層邊用實線，下層邊用虛線表示），并且編號 1號線圈的一個邊放1號槽上層，另一個邊放1+8=9號槽的下層，同理可畫出其它。 定義線圈組中的上層邊在N極極距內(nèi)屬于“+A”相帶，上層邊在S極極距內(nèi)屬于“-A”相帶 +A：1、2、3號和19、20、21號 -A：10、11、12號和28、29、30號,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,按每極每相槽數(shù)劃分相帶,Copyright 2008, , TW. All

21、 rights reserved.,5、組成線圈組,串聯(lián)：”+A“相帶的線圈與”-A“相帶的線圈應(yīng)反向串聯(lián)，即末端與末端相連，首端引出，或首端與首端相連，末端引出 A-1-2-3 10-11-12 X,串聯(lián),并聯(lián),分析課本圖4-18和圖4-19,并聯(lián)：+A的首端與-A的末端、 +A的末端與-A的首端連接,A,1-2-3,10-11-12,X,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,工廠中連接圖表示方法,三相雙層疊繞組,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,疊繞組線圈組間連接線較長，極數(shù)較多，連接線就多

22、，不易綁扎固定，重量不易平衡，為避免采用波繞組 波繞組相帶劃分與槽號分配，與疊繞組相同，連接規(guī)則與直流電機波繞組相似，即分別把同一極性下屬于同一相的線圈按一定次序串聯(lián)起來，組成兩組，最后把這兩組按需要串聯(lián)或并聯(lián),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第四節(jié) 三相異步電動機 的定子磁動勢及磁場,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流繞組的構(gòu)成：導(dǎo)體-線圈-線圈組-一相繞組-三相繞組 。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,（一）整距線圈的磁動勢,一

23、、單相繞組的磁動勢 脈振磁動勢,b）圖由來：放置A線圈邊的地方切開并展平，磁極軸線為y軸，定子內(nèi)圓圓周為x軸,線圈通交流電,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,整距線圈所形成的磁動勢在任何瞬時，空間的分布總是一個矩形波。 這種從空間上看位置固定，從時間上看大小在正負最大值之間變化的磁動勢，稱為脈振磁動勢。脈振的頻率就是交流電流的頻率。,t=0,i=Im,t=90,i=0,t=180, i=-Im,線圈通交流電 ，磁動勢分布的矩形波幅值一般表達式：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,四極整距線圈

24、的磁動勢,磁場分布,磁動勢分布,多極電機的一對極內(nèi)的磁動勢與兩極電機的磁動勢完全相同。即p對極磁動勢分布波形僅是周期數(shù)增加為p倍而已。,整距線圈磁動勢分布和大小變化規(guī)律：空間按矩形分布，大小隨時間做正弦變化,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,為便于分析，應(yīng)用傅氏級數(shù)對矩形波進行分解。矩形波中含有1，3，5，奇次諧波，且僅含有余弦項。,其中：,由此，一個整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢表達式為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,各線圈磁動勢波,（二）線圈組的磁動勢,合成磁動勢的基波,整距線圈的線圈

25、組的磁動勢,1、整距線圈的線圈組磁動勢,工程上為分析方便，用c）圖的矢量相加代替b）圖的波形逐點相加。 矢量的長度代表基波磁動勢的幅值Fy1，各基波磁動勢間空間位移，代表各基波磁動勢的矢量間的位移。 長度為Fy1的q個線圈數(shù)的線圈組互差a角的基波合成磁動勢為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,得到線圈組的合成基波磁動勢為,為基波磁動勢的分布因數(shù),由,其中：,同理高次諧波磁動勢的幅值：,為 次諧波磁動勢的分布因數(shù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例4-2 一臺四極三相異步電動機，定子槽數(shù)為

26、36，計算其基波和5次、7次諧波磁動勢的分布因數(shù)。,解 計算每相每極槽數(shù)q和值,基波分布因數(shù),五次諧波分布因數(shù),七次諧波分布因數(shù),結(jié)論：分布繞組會減少諧波含量，使得磁動勢波形會趨近于正弦波形，所以采用分布繞組是改善磁動勢波形的有效措施之一。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、短距線圈的線圈組磁動勢,q=2,=6,y1=5的雙層短距疊繞組,依據(jù)：線圈邊通過電流產(chǎn)生磁動勢與線圈邊中的電流方向有關(guān)，與線圈邊連接次序無關(guān),等效,等效后成為整距線圈的線圈組，空間相互間的位移電度角正好等于線圈節(jié)距縮短的角度，即：,Copyright 2008, ,

27、TW. All rights reserved.,式中,稱為基波磁動勢的節(jié)距因數(shù),矢量疊加，得基波合成的磁動勢：,同理，對于v 次諧波,式中,稱為諧波磁動勢的節(jié)距因數(shù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,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kq1； 采用分布繞組，可改善磁動勢的波形。 線圈由整距改為短距的基波合成磁動勢幅值應(yīng)該打一個折扣ky1； 采用短距線圈組，可改善磁動勢的波形。 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)的整距集中繞組的基波合成磁動勢幅值乘以系數(shù)kw1=kq1ky1，稱為基波繞組因數(shù)。,

28、對于v 次諧波 kwv=kqvkyv,整距線圈和線圈組磁動勢結(jié)論：,稱為諧波磁動勢的繞組因數(shù)。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,一相繞組的總磁動勢平均作用于各個磁極， 一相繞組建立的每極氣隙磁動勢由該相繞組在一對極范圍內(nèi)交鏈的線圈組電流決定。 相繞組的磁動勢等于線圈組的磁動勢。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,（三）相繞組的磁動勢,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,單相繞組的磁動勢方程式為：,一個相繞組一對極下的基波合成磁動勢幅值所在的

29、軸線，即為該相繞組在該對極下的軸線。以一對極考慮，這就是相繞組的軸線。 假設(shè)空間坐標原點取在相繞組的軸線處，則,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,對于單相繞組磁動勢，可以歸納以下幾點： 1）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。 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。 3）單相繞組脈振磁動勢中的基波磁動勢幅值為 ； 而v 次諧波磁動勢幅值為 ， 諧波次數(shù)越高，幅值越小。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,取A相繞組的軸線處作為空間坐標的原點，并且

30、以正相序方向作為x的正方向，同時選擇A相電流達到最大值的瞬間為時間的起始點。,二、三相繞組的磁動勢 旋轉(zhuǎn)磁動勢,三相對稱電流通過三相對稱繞組時各自產(chǎn)生的基波磁動勢為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,利用三角公式,將三相基波磁勢相加，得出三相繞組的基波合成磁動勢,式中,（m1為相數(shù)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,得出結(jié)論： 表示一個幅值恒定、 正弦分布的行波,三相對稱交流繞組通過三相對稱電流時將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢。,三相繞組基波合成磁動勢 圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢,Copyright 2008, ,

31、 TW. All rights reserved.,三相繞組合成磁動勢是一個大小不變、旋轉(zhuǎn)的行波，可以通過確定波上的特殊點（例如波幅這點）確定其轉(zhuǎn)速。 對于波幅這一點，其幅值恒為F1，當cos(t-x/)=1時滿足這一點,即 t-x/=0， t=x/， 把空間角度=x/對時間t求導(dǎo)，可求出波幅這點旋轉(zhuǎn)的角速度,旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速,證實了三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁動勢及旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,可以得出結(jié)論，當某相電流達到最大值，旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值就將轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線處。,分別討論：,Copyright 2008, ,

32、TW. All rights reserved.,如果電流是正序的，則磁動勢波旋轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)向B相，再轉(zhuǎn)向C相。如果電流是負序的，則磁動勢波旋轉(zhuǎn)方向是從A相轉(zhuǎn)向C相，再轉(zhuǎn)向B相。因此，如果要改變?nèi)喈惒诫妱訖C磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流的相序，把定子繞組三個出線端的任意兩個（例如B端和C端）對調(diào)即可。,從而可得出,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,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解為兩個波長相同、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F1/2，轉(zhuǎn)速均為同步轉(zhuǎn)速。 所以將三相脈振磁動勢分解以后

33、，再合成，三個反向旋轉(zhuǎn)磁動勢波互相抵消而消失；三個正向旋轉(zhuǎn)磁動勢互相疊加而加強。于是三相基波合成磁動勢成為一個正向旋轉(zhuǎn)、幅值等于 的旋轉(zhuǎn)磁動勢。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,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 ，旋轉(zhuǎn)方向決定于電流的相序。 2）幅值F1不變，為各相脈振磁動勢幅值的3/2倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是一個圓。 3）三相電流中任意一相電流瞬時值達到最大值時，三相基波合成磁動勢的幅值，恰好在這一相繞組的軸線上。,Co

34、pyright 2008, , TW. All rights reserved.,對于任意m相對稱繞組，與三相繞組的分析類似，只是各相電流初相角和相軸的空間相角不同。 m相對稱繞組中通以m相對稱電流時，反轉(zhuǎn)磁動勢相消為零，正轉(zhuǎn)磁動勢同相相加，所形成的m相合成磁動勢也是圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為各相脈振磁動勢幅值的m/2，其轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。,任意m相對稱繞組產(chǎn)生的磁勢,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,當v=6K-1, (K=1、2、3、)（即：v=5、11、），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； 當v=6K+1, (K=1、

35、2、3、)（即：v=7、13、），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； 諧波合成磁動勢仍為旋轉(zhuǎn)磁動勢，其轉(zhuǎn)速為nsv=ns/v ； 當v=6K-3,(K=1、2、3、)（即：v=3、9、），諧波合成磁動勢等于零。,各次諧波磁動勢,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例如，三次諧波表達式為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,當對稱三相繞組接通對稱三相電源后，在氣隙內(nèi)建立一種以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場，是由三相基波合成磁動勢所建立，異步電機依靠這種旋轉(zhuǎn)磁場對定子繞組的反作用實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換

36、，它是異步電動機的主磁場。 三相合成磁動勢中還含有奇次諧波分量建立諧波磁場，此分量一般很小，異步電動機中的諧波磁場作為漏磁場來處理。 漏磁通在轉(zhuǎn)子繞組里也會感應(yīng)電動勢，其頻率與主磁通所感應(yīng)的電動勢頻率不同，因而它與轉(zhuǎn)子電流作用時產(chǎn)生無效的轉(zhuǎn)矩。但在定子繞組中所感應(yīng)的電動勢的頻率為 （影響定子電流） ： 諧波磁動勢的極對數(shù)， ： 諧波磁動勢的轉(zhuǎn)速，,三、三相異步電動機的定子磁場,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第五節(jié) 三相異步電動機 定子繞組的電動勢,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流繞

37、組的構(gòu)成：導(dǎo)體-線圈-線圈組-一相繞組-三相繞組 。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,氣隙磁密分布,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。,一、線圈的感應(yīng)電動勢,定子,轉(zhuǎn)子,定子內(nèi)圓圓周為x軸，y軸在兩極之間且在N極左邊,s,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,瞬時值的表達式,有效值的表達式,1、整距線圈的電動勢,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,推導(dǎo)過程：,電角度 通

38、過的磁通:,L：線圈的有效長度 r:定子內(nèi)圓的半徑,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,其中 為線圈的節(jié)距因數(shù),有效值的表達式,2、短距線圈的電動勢,瞬時值的表達式,匝的短距線圈的節(jié)距所縮短的角度為,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,推導(dǎo)過程：,瞬時值的表達式,有效值的表達式,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,另一種推導(dǎo)過程：,兩線圈邊的電動勢相位上差 電角度，短距線圈電動勢相量為：,根據(jù)相量的幾何關(guān)系，短距線圈電動勢的有效值為：,Copyr

39、ight 2008, , TW. All rights reserved.,一個線圈組電動勢的有效值為:,二、線圈組的感應(yīng)電動勢,q個線圈電動勢的相量和為線圈組的總電動勢：,于是：,：繞組的分布因數(shù),：q個線圈的總串聯(lián)匝數(shù),：繞組的繞組因數(shù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,對單層繞組而言，每個相繞組有p個線圈組，并聯(lián)支路數(shù)為a，每個線圈的匝數(shù)為Ny，則每個相繞組串聯(lián)匝數(shù)為,所以單層繞組相電動勢基波的有效值為:,對雙層繞組而言，每個相繞組有2p個線圈組，每個相繞組串聯(lián)匝數(shù)為:,所以雙層繞組相電動勢基波的有效值為,三、相繞組的感應(yīng)電動勢相電勢,例4-3一臺四極三相異步電動機的定子繞組為雙層疊繞，定子槽數(shù)Q1=36，線圈節(jié)距y1=8槽，支路數(shù)為a=2，已知電動機的定子繞組為星形接法，線電壓380V，工作時每相繞組的感應(yīng)電動勢為相電壓的87.7%，氣隙基波密度為0.738T，定子內(nèi)徑D=10.4