1、1第五章第五章 三相異步電動機電三相異步電動機電機原理機原理2 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機的電子繞組三相異步電動機的電子繞組 第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢 第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動機的參數(shù)測定三相異步電動機的參數(shù)測定3本章要求本章要求 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機的工作原理與運行狀態(tài)三相異步電動機的工作原理與運行狀態(tài) 了解了解三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 掌握掌握三相

2、異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)含義三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)含義 掌握掌握三相異步電動機定子繞組的基本量三相異步電動機定子繞組的基本量 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機定子磁動勢的計算三相異步電動機定子磁動勢的計算 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機定子繞組電動勢的計算三相異步電動機定子繞組電動勢的計算交流電機有兩大類：異步電機和同步電機。同步電機的轉(zhuǎn)速交流電機有兩大類：異步電機和同步電機。同步電機的轉(zhuǎn)速與交流電源頻率之間存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機則不然。與交流電源頻率之間存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機則不然。異步電動機定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場，依靠電磁異步電動機定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場，依靠電

3、磁感應(yīng)作用，使轉(zhuǎn)子繞組感生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電感應(yīng)作用，使轉(zhuǎn)子繞組感生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換。因其轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的，因而因其轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的，因而也稱為感應(yīng)電機。也稱為感應(yīng)電機。異步電機一般都作電動機用，因為異步發(fā)電機的性能較差。異步電機一般都作電動機用，因為異步發(fā)電機的性能較差。異步電動機在工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防工業(yè)以及其它各行各異步電動機在工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防工業(yè)以及其它各行各業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。原因就在于它和其他各種電動機比較，業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。原因就在于它和其他各種電動機比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠、價格低廉等優(yōu)

4、點，特具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠、價格低廉等優(yōu)點，特別是和別是和直流電動機相比直流電動機相比。但是異步電機不能經(jīng)濟地實現(xiàn)平滑。但是異步電機不能經(jīng)濟地實現(xiàn)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。壞。結(jié)構(gòu)簡單，堅固，結(jié)構(gòu)簡單，堅固，成本低，但是運行成本低，但是運行性能不如繞線式性能不如繞線式可以通過外串電阻可以通過外串電阻改善電機的啟動和改善電機的啟動和調(diào)速性能調(diào)速性能異步電機分類異步電機分類 電機要旋轉(zhuǎn)電機要旋轉(zhuǎn)-需要產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩需要產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的條轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的條件是磁場與通電線圈件是磁場與通電線圈。 交流電：交流電：

5、大小是變化的、方向是變化的大小是變化的、方向是變化的-幅值、幅值、頻率、相位頻率、相位 單個線圈通入單相交流電將會產(chǎn)生怎樣的磁場？單個線圈通入單相交流電將會產(chǎn)生怎樣的磁場？6 從兩方面進行分析：從兩方面進行分析： 某一個瞬間，磁場的空間分布是對稱的，磁場最大值出現(xiàn)某一個瞬間，磁場的空間分布是對稱的，磁場最大值出現(xiàn)的點是線圈的中心線（軸線）方向；的點是線圈的中心線（軸線）方向； 從時間變化，隨時間變化從時間變化，隨時間變化-電流大小變化電流大小變化-磁場的大小磁場的大小和方向也是變化的和方向也是變化的-單最大值出現(xiàn)的點不變單最大值出現(xiàn)的點不變 即磁場是脈動的即磁場是脈動的-稱為脈振磁場稱為脈振磁

6、場 那么，通電線圈在該磁場中是否會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩？那么，通電線圈在該磁場中是否會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩？7 顯然，不管通電線圈中是什么樣的電流，由于磁顯然，不管通電線圈中是什么樣的電流，由于磁場是周期性變化的，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是零場是周期性變化的，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是零 所以在該磁場中通電線圈不會旋轉(zhuǎn)所以在該磁場中通電線圈不會旋轉(zhuǎn) 那么磁場需要怎樣處理才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩呢？那么磁場需要怎樣處理才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩呢？8 從以上分析，脈振磁場不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原因是產(chǎn)從以上分析，脈振磁場不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原因是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的疊加是零，因此希望不同時間磁場最大生轉(zhuǎn)矩的疊加是零，因此希望不同時間磁場最大值出現(xiàn)的點是變化的，這樣才可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的疊值出現(xiàn)

7、的點是變化的，這樣才可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的疊加不為零。加不為零。 因此需要磁場最大值（軸線）是變化的。因此需要磁場最大值（軸線）是變化的。910 一個磁場中放置一個線圈。一個磁場中放置一個線圈。 分析線圈要旋轉(zhuǎn)的條件：分析線圈要旋轉(zhuǎn)的條件：交流異步電動機的基本原理分析交流異步電動機的基本原理分析 磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)-切割線圈切割線圈-線圈產(chǎn)生電勢線圈產(chǎn)生電勢-產(chǎn)生產(chǎn)生電流電流-在磁場中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩在磁場中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩-線圈旋轉(zhuǎn)線圈旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)方向：旋轉(zhuǎn)方向： 旋轉(zhuǎn)的速度：旋轉(zhuǎn)的速度：11 因此，交流電機能夠旋轉(zhuǎn)的條件：因此，交流電機能夠旋轉(zhuǎn)的條件： 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場+閉合的線圈閉合的線圈 結(jié)果：線圈與磁場同方向旋

8、轉(zhuǎn)，速度小于磁場的結(jié)果：線圈與磁場同方向旋轉(zhuǎn)，速度小于磁場的速度，同時線圈的旋轉(zhuǎn)速度與負載的大小有關(guān)。速度，同時線圈的旋轉(zhuǎn)速度與負載的大小有關(guān)。1213第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理交流電機類型交流電機類型異步電機和同步電機異步電機和同步電機同步電機同步電機的轉(zhuǎn)速與交流電源頻率之間存在嚴(yán)格不變的關(guān)系的轉(zhuǎn)速與交流電源頻率之間存在嚴(yán)格不變的關(guān)系異步電機異步電機的轉(zhuǎn)速與速度沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。的轉(zhuǎn)速與速度沒有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。異步電機異步電機一般都作電動機使用，應(yīng)用廣泛一般都作電動機使用，應(yīng)用廣泛同步電機同步電機一般作為發(fā)電機使用。一般作為發(fā)電機使用。 按電源相數(shù)：單相電

9、機和三相電機；按電源相數(shù)：單相電機和三相電機；交流電機的分類交流電機的分類14一、三相異步電動機的工作原理與運行狀態(tài)一、三相異步電動機的工作原理與運行狀態(tài)直流電動機和異步電動機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的區(qū)別直流電動機和異步電動機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的區(qū)別直流電動機直流電動機 靜止磁場靜止磁場+ +電源導(dǎo)入電樞繞組的電流電源導(dǎo)入電樞繞組的電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機三相異步電動機 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場+ +在轉(zhuǎn)子繞組中的感生電流在轉(zhuǎn)子繞組中的感生電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機中實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的三相異步電動機中實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的前提前提是產(chǎn)生一種是產(chǎn)生一種旋旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)磁場第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三

10、相異步電動機的工作原理15 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場極性和大小不變，且極性和大小不變，且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場 對稱三相繞組對稱三相繞組A-X、B-Y、C-Z三個線圈分布在定子鐵心內(nèi)圓圓周三個線圈分布在定子鐵心內(nèi)圓圓周上，從空間上看，三相互差上，從空間上看，三相互差120 該繞組接上對稱三相電源后通過對該繞組接上對稱三相電源后通過對稱三相電流稱三相電流1.1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生BiA AX XB BY YC CZ ZAiCiAmBmCmcoscos(120 )cos(240 )iItiItiIt第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理16 三相電流合成磁

11、場三相電流合成磁場 電流方向：電流方向： “+ +”首端流出、末端流入；首端流出、末端流入； “- -”末端流出、首端流入。末端流出、首端流入。SNSNSN120 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)對稱三相電流通入對稱三相繞組時，產(chǎn)生一個大當(dāng)對稱三相電流通入對稱三相繞組時，產(chǎn)生一個大小不變、轉(zhuǎn)速一定的旋轉(zhuǎn)磁場。小不變、轉(zhuǎn)速一定的旋轉(zhuǎn)磁場。第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理17 三相電流：三相電流： 任意調(diào)換兩根電源進線（任意調(diào)換兩根電源進線（B B相和相和C C相互換）相互換）2.2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向AmBmCmsinsin(120 )sin(240 )iItiIti

12、ItCiBiAii60omIo tSN0 t 60t 0n60NS結(jié)論：結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進線則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)磁任意調(diào)換兩根電源進線則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的場的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序相序。CiA AX XC CZ ZB BY YAiBi第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理18 每相一個線圈：每相一個線圈：繞組的首末端之間互差繞組的首末端之間互差180180o o3.3.旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)CiA AX XC CZ ZB BY YAiBi0t 1p 極對數(shù)：極對數(shù)：第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動

13、機的工作原理19 每相兩個線圈串聯(lián)：每相兩個線圈串聯(lián)：繞組的首末端之間互差繞組的首末端之間互差9090o oBBZZA AC CB BX XZ ZY YAAXXCCYYAiCiBi2p 極對數(shù)：極對數(shù)：結(jié)論：結(jié)論：旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列規(guī)則有關(guān)。旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列規(guī)則有關(guān)。SSNN第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理20 p=1： 三相電流經(jīng)過一個周期三相電流經(jīng)過一個周期T，旋轉(zhuǎn)磁場在空間上轉(zhuǎn)過，旋轉(zhuǎn)磁場在空間上轉(zhuǎn)過360o，即電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)速即電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)速ns與交流與交流電流頻率電流頻率f

14、1的關(guān)系：的關(guān)系：4.4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速160rsnf （ /m）NNNN21N1r2sfn （ /s）NNN 結(jié)論：結(jié)論：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns（同步轉(zhuǎn)速）與電源頻率（同步轉(zhuǎn)速）與電源頻率f1、極對數(shù)、極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。1160rr minsffnpp（ /s）（ /） p=2：三相電流經(jīng)過一個周期三相電流經(jīng)過一個周期T，即電流變化一次，旋轉(zhuǎn)，即電流變化一次，旋轉(zhuǎn)磁場在空間上僅轉(zhuǎn)過磁場在空間上僅轉(zhuǎn)過1/2轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速ns與交流電流頻率與交流電流頻率f1的關(guān)系：的關(guān)系： 類推，對于類推，對于p對磁極的旋轉(zhuǎn)對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流變化一次，磁場磁場，電流變化一

15、次，磁場轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過1/p轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。222p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理23 在定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙中建立在定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙中建立以同以同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速n ns s旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場； 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條構(gòu)成閉合回路；轉(zhuǎn)子導(dǎo)條構(gòu)成閉合回路； 導(dǎo)條切割旋轉(zhuǎn)磁場導(dǎo)條切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢； 導(dǎo)條構(gòu)成閉合回路有導(dǎo)條構(gòu)成閉合回路有感生電流感生電流流過

16、；流過； 導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場中、并流過感生電導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場中、并流過感生電流，必受到流，必受到電磁力電磁力； 所有導(dǎo)條的電磁力所有導(dǎo)條的電磁力合成為電磁轉(zhuǎn)矩合成為電磁轉(zhuǎn)矩； 轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為n n，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。5.5.三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理右手定則決定電動勢和電流方向左手定則決定電磁力和轉(zhuǎn)矩方向旋轉(zhuǎn)磁場以旋轉(zhuǎn)磁場以n ns s逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動感應(yīng)電動勢和電流方向：感應(yīng)電動勢和電流方向：N N極下流入、極下流入、S S極下流出極下流出電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩方向：逆電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩方向：逆時針時針轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時

17、針轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時針第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理24 問題：問題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n為多大？能否與為多大？能否與n ns s相同？能否超過相同？能否超過n ns s ？ 異步電動機轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵異步電動機轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵在于導(dǎo)條受到電磁力的作用在于導(dǎo)條受到電磁力的作用 產(chǎn)生電磁力的條件產(chǎn)生電磁力的條件 導(dǎo)條中有電流流過導(dǎo)條中有電流流過 導(dǎo)條中電流來源導(dǎo)條中電流來源 導(dǎo)條中的感應(yīng)電動勢導(dǎo)條中的感應(yīng)電動勢 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件 導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運動相對運動，導(dǎo)條切割旋轉(zhuǎn)磁場，導(dǎo)條切割旋轉(zhuǎn)磁場而發(fā)生電磁感應(yīng)作用而發(fā)生電磁

18、感應(yīng)作用 結(jié)論：結(jié)論：異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n總是略小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步總是略小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n ns s，即與旋轉(zhuǎn)磁場，即與旋轉(zhuǎn)磁場“異步異步”地轉(zhuǎn)動地轉(zhuǎn)動“異步異步”電動機電動機6.6.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速三相異步電動機的轉(zhuǎn)速第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理25 轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n ns s與與n n之差之差結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)差的存在是異步電動機運行的必要條件轉(zhuǎn)差的存在是異步電動機運行的必要條件 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差n ns s-n-n與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n ns s之比的百分值之比的百分值 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：與

19、轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：100%ssnnsn(1)sns n第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理26討論討論 從異步機的工作原理看，對異步機的結(jié)構(gòu)有何要求？從異步機的工作原理看，對異步機的結(jié)構(gòu)有何要求？ 異步機的轉(zhuǎn)子如何實現(xiàn)閉合？異步機的轉(zhuǎn)子如何實現(xiàn)閉合？ 異步機轉(zhuǎn)子的電流是交流還是直流？異步機轉(zhuǎn)子的電流是交流還是直流？ 對異步機轉(zhuǎn)子的相數(shù)是否有要求？對異步機轉(zhuǎn)子的相數(shù)是否有要求？27二二 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 繞線轉(zhuǎn)子異步電機剖面圖繞線轉(zhuǎn)子異步電機剖面圖 1 1轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 2 2端蓋端蓋 3 3軸承軸承 4 4定子繞組定子繞組 5 5轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵

20、心 6 6定子鐵心定子鐵心 7 7集電環(huán)集電環(huán) 8 8出線盒出線盒第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理28第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理29第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理30 異步電機的定子由異步電機的定子由定子鐵心定子鐵心、定子繞組定子繞組和和機座機座三部分組成三部分組成 定子鐵心定子鐵心：是異步電機主磁通磁路的一部分：是異步電機主磁通磁路的一部分1 1、定子、定子第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理31 定子繞組定子繞組：是異步電機定子部分的電路：是異步電機定子部分的電路由許多線圈按

21、一定規(guī)律連接而成，單層或雙層形式由許多線圈按一定規(guī)律連接而成，單層或雙層形式定子沖片定子沖片減少減少旋轉(zhuǎn)磁場的渦流損旋轉(zhuǎn)磁場的渦流損耗和磁滯損耗耗和磁滯損耗第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理32 機座：機座：固定和支撐定子鐵心固定和支撐定子鐵心2 2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 異步電機的轉(zhuǎn)子由異步電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組和和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸組成。組成。 轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心：也是異步電機主磁通磁路的一部分。也是異步電機主磁通磁路的一部分。第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理33 轉(zhuǎn)子繞組：分為鼠籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子繞組：分為鼠籠型和繞線型兩

22、種結(jié)構(gòu)。 鼠籠型繞組鼠籠型繞組 繞組可自行閉合，繞組的相數(shù)亦不必限定為三相，籠型繞繞組可自行閉合，繞組的相數(shù)亦不必限定為三相，籠型繞組的各相均由單根導(dǎo)條組成。組的各相均由單根導(dǎo)條組成。 s5%，導(dǎo)條中的感應(yīng)電動勢不大，無需對導(dǎo)條和鐵心絕，導(dǎo)條中的感應(yīng)電動勢不大，無需對導(dǎo)條和鐵心絕緣。因此，籠型繞組可由插入每個轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩端緣。因此，籠型繞組可由插入每個轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)組成。的環(huán)形端環(huán)組成。 特點：特點：無集電環(huán)，又無絕緣。無集電環(huán)，又無絕緣。銅條籠型轉(zhuǎn)子鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理 每一根導(dǎo)條在同一時間的電勢是否相同？每一根導(dǎo)條在

23、同一時間的電勢是否相同？3435鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理36 繞線型繞組繞線型繞組 也是一個對稱三相繞組，接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸上的三個也是一個對稱三相繞組，接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸上的三個集電環(huán)上，再通過電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。集電環(huán)上，再通過電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。 特點：特點：繞線型轉(zhuǎn)子通過集電環(huán)和電刷，可以在轉(zhuǎn)子回路中繞線型轉(zhuǎn)子通過集電環(huán)和電刷，可以在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻或其他控制裝置，從而改善電機的起動性能接入附加電阻或其他控制裝置，從而改善電機的起動性能或調(diào)速特性?；蛘{(diào)速特性。第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電

24、動機的工作原理37繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理38 氣隙大小對異步電動機性能的影響：氣隙大小對異步電動機性能的影響： 氣隙大氣隙大磁阻大磁阻大勵磁電流大勵磁電流大電機的功率因數(shù)變壞；電機的功率因數(shù)變壞； 氣隙大氣隙大磁阻大磁阻大減少氣隙磁場諧波含量減少氣隙磁場諧波含量減少附加損減少附加損耗，且改善起動性能。耗，且改善起動性能。 應(yīng)綜合考慮，一般異步電動機的氣隙以較小為宜應(yīng)綜合考慮，一般異步電動機的氣隙以較小為宜3 3、氣隙、氣隙第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理案例案例 1.單相繞組通以單相交流電，產(chǎn)生脈振磁場；那單

25、相繞組通以單相交流電，產(chǎn)生脈振磁場；那么能分析脈振磁場與圓形旋轉(zhuǎn)磁場之間的關(guān)系？么能分析脈振磁場與圓形旋轉(zhuǎn)磁場之間的關(guān)系？ 2.異步電動機有哪些運行狀態(tài)？這些運行狀態(tài)轉(zhuǎn)異步電動機有哪些運行狀態(tài)？這些運行狀態(tài)轉(zhuǎn)差率的取值范圍多大？差率的取值范圍多大？ 3.異步機旋轉(zhuǎn)方向改變的方法。異步機旋轉(zhuǎn)方向改變的方法。 4.異步電動機定子電流估計的方式。異步電動機定子電流估計的方式。 5.異步電動機負載增大異步電動機負載增大時時，定子電流是否發(fā)生變，定子電流是否發(fā)生變化？化？39例例6-16-1 有一臺有一臺50Hz的三相的三相異步電動機運行，異步電動機運行，空載轉(zhuǎn)差率為空載轉(zhuǎn)差率為0.267%0.267%

26、，額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為 求該電動機的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)求該電動機的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負載時的轉(zhuǎn)差率。速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負載時的轉(zhuǎn)差率。min/ r730Nn額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速16060 503000sfnppp考慮本題的額定轉(zhuǎn)速考慮本題的額定轉(zhuǎn)速750r/minsn 4p極對數(shù)極對數(shù)空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速0(1)750(1 0.267%)r/min748r/minssnns NNN750730100%100%2.67%750snnsn41 根據(jù)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的不同，異步電機分根據(jù)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的不同，異步電機分別對應(yīng)于三種不同的運行狀態(tài)：別對應(yīng)于三種不同的運行狀態(tài)： 電動

27、機狀態(tài)電動機狀態(tài)0nn0nns s或或0s10s00，發(fā)出機械功率，發(fā)出機械功率 定子側(cè)定子側(cè)：吸收電功率：吸收電功率 吸收電功率吸收電功率發(fā)出機械功率發(fā)出機械功率電動電動機機7.7.三相異步電動機的運行狀態(tài)三相異步電動機的運行狀態(tài)第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理42 發(fā)電機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)nnnns s或或s0s0 轉(zhuǎn)子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：T Te e與與n n反向，為制動轉(zhuǎn)矩，反向，為制動轉(zhuǎn)矩，T Te e00，吸收機械功率，吸收機械功率 定子側(cè)：定子側(cè)：發(fā)出電功率發(fā)出電功率 吸收機械功率吸收機械功率發(fā)出電功率發(fā)出電功率發(fā)電機發(fā)電機 電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài)n0n1s1

28、轉(zhuǎn)子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：TeTe與與n n反向，反向，TeTe為制動轉(zhuǎn)矩，為制動轉(zhuǎn)矩，TeTe00，吸收機械功率，吸收機械功率 定子側(cè)：定子側(cè)：吸收電功率吸收電功率 吸收電功率吸收電功率+ +吸收機械功率吸收機械功率轉(zhuǎn)子電阻熱轉(zhuǎn)子電阻熱損耗損耗電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài)第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理43 異步電機三種運行狀態(tài)對比：異步電機三種運行狀態(tài)對比：第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理44銘牌數(shù)據(jù)：銘牌數(shù)據(jù)：額定功率：額定功率：電動機在額定運行狀態(tài)時輸出的機械功率，電動機在額定運行狀態(tài)時輸出的機械功率，kW額定電壓：額定電壓：額定運行時，電網(wǎng)加

29、在定子繞組的線電壓，額定運行時，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓，V額定電流：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，電流，A額定頻率：額定頻率：我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率50Hz額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：電動機在額定電壓、額定頻率及額定功率下的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，電動機在額定電壓、額定頻率及額定功率下的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min此外，還標(biāo)明有相數(shù)與接法、絕緣等級、運行溫升、額定效率、額定功率此外，還標(biāo)明有相數(shù)與接法、絕緣等級、運行溫升、額定效率、額定功率因數(shù)等；對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，還標(biāo)明有額定電動勢、額定電流等。因

30、數(shù)等；對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，還標(biāo)明有額定電動勢、額定電流等。3cos3cosNNNNNPUIU I第一節(jié)三相異步電動機的工作原理第一節(jié)三相異步電動機的工作原理45 例例6-2 一臺三相繞線式異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：一臺三相繞線式異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：e 7.5，e 380，e 0.87，e0.85，e 1440轉(zhuǎn)分，轉(zhuǎn)分，fe50Hz。在額定轉(zhuǎn)速下運行時，空載損耗。在額定轉(zhuǎn)速下運行時，空載損耗等于等于1KW。求在額定狀態(tài)運行時：。求在額定狀態(tài)運行時： 同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)。同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)。額定電流額定電流Ie，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率Se46第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組

31、交流電機的共同理論問題交流電機的共同理論問題三相交流繞組的三相交流繞組的繞組結(jié)構(gòu)繞組結(jié)構(gòu)三相交流繞組產(chǎn)生的三相交流繞組產(chǎn)生的磁勢動分析磁勢動分析三相交流繞組產(chǎn)生的三相交流繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分析感應(yīng)電動勢分析對定子三相繞組的要求對定子三相繞組的要求通入三相交流電所建立的旋轉(zhuǎn)磁場具有一定的極數(shù)、通入三相交流電所建立的旋轉(zhuǎn)磁場具有一定的極數(shù)、大小，在空間呈正弦波分布大小，在空間呈正弦波分布旋轉(zhuǎn)磁場在繞組本身中所感應(yīng)的電動勢也是對稱的旋轉(zhuǎn)磁場在繞組本身中所感應(yīng)的電動勢也是對稱的47l 電動勢和磁動勢的勢波形要盡量接近正弦波，諧波含量要盡量小。l 三相繞組的電動勢、磁動勢要對稱，電阻、電抗要平衡。l

32、繞組利用率要高。在繞組用銅量一定時，要獲得較大的基波電動勢和磁動勢；在電動勢、磁動勢要求一定時，用銅量要節(jié)省，銅耗要小。l 絕緣可靠，機械強度高，散熱條件好，制造方便。48按繞法分類疊繞組、波繞組按槽內(nèi)層數(shù)分類單層繞組、雙層繞組按相數(shù)分類單相繞組、三相繞組、多相繞組按每極每相槽數(shù)分類整數(shù)槽繞組、分?jǐn)?shù)槽繞組49A相軸相軸CABZYXB相軸相軸C相軸相軸ABC5051節(jié)距節(jié)距y1=：整距線圈：整距線圈節(jié)距節(jié)距y1：長距線圈：長距線圈疊繞組線圈疊繞組線圈波繞組線圈波繞組線圈y1y152多匝線圈多匝線圈單匝線圈單匝線圈散散嵌嵌線線圈圈成成型型線線圈圈531個線圈個線圈(Nc匝匝)1個線圈組個線圈組(q

33、個線圈個線圈)1相繞組相繞組(2p個線圈組個線圈組)單匝線圈單匝線圈(2根導(dǎo)體根導(dǎo)體)1根導(dǎo)體根導(dǎo)體AXNc=4q=32p=21相繞組總匝數(shù)相繞組總匝數(shù)2pqNc極相組極相組54一、交流繞組的一些基本知識和基本量一、交流繞組的一些基本知識和基本量1 1、電角度與機械角度、電角度與機械角度電角度電角度= p機械角度機械角度 電機圓周在幾何上為電機圓周在幾何上為360o，該角度稱為該角度稱為機械角度機械角度 從電磁角度看，一對從電磁角度看，一對N、S極構(gòu)成一個磁場周期，即極構(gòu)成一個磁場周期，即一對磁極占有的空間為一對磁極占有的空間為360o電角度電角度 電機的極對數(shù)為電機的極對數(shù)為p時，電機時，電

34、機圓周按電角度計算就為圓周按電角度計算就為p360o，而機械角度總是，而機械角度總是360o，即：，即：第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組552 2、線圈、線圈 組成交流繞組的組成交流繞組的基本單元基本單元是線圈是線圈 線圈可以分為線圈可以分為單匝單匝線圈和線圈和多匝多匝線圈線圈 線圈有兩個引出線，一個叫線圈有兩個引出線，一個叫首端首端，另一個叫，另一個叫末端末端第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組563 3、節(jié)距、節(jié)距y y1 1 一個線圈的兩個邊所跨定子圓周上的距離稱為一個線圈的兩個邊所跨定子圓周上的距離稱為節(jié)距節(jié)距，用，用y1表示，一

35、般用表示，一般用槽數(shù)槽數(shù)計算。計算。 節(jié)距應(yīng)接近極距節(jié)距應(yīng)接近極距y1=整距繞組整距繞組y1長距繞組長距繞組 常用常用的是整距和短距繞組的是整距和短距繞組第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組574 4、槽距角、槽距角 相鄰槽之間的電角度稱為相鄰槽之間的電角度稱為槽距角槽距角，用，用表示表示 若若Q1為定子槽數(shù)、為定子槽數(shù)、p為極對數(shù)，則槽距角：為極對數(shù)，則槽距角：1360pQ 圖例中，圖例中，Q1=36機械角：機械角：槽距角：槽距角：113603601036Q13602 3602036pQ第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組585 5、每極每

36、相槽數(shù)、每極每相槽數(shù)q q 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)每一個極下每相繞組所占的槽數(shù)，用每一個極下每相繞組所占的槽數(shù)，用q表示表示 若若Q1為定子槽數(shù)、為定子槽數(shù)、p為極對數(shù)、為極對數(shù)、m為相數(shù)，則：為相數(shù)，則： 三相繞組中三相繞組中與與q之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：12Qqpm13603603606022 3ppQpmqqq 第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組596 6、相帶、相帶 相帶相帶每個極距內(nèi)屬于同一相的槽所占有的連續(xù)區(qū)域，每個極距內(nèi)屬于同一相的槽所占有的連續(xù)區(qū)域，用電角度表示用電角度表示 一般的三相異步電動機中都采用一般的三相異步電動機中都采用60o相帶繞組相帶

37、繞組 60o相帶繞組相帶繞組 三相繞組每個極距內(nèi)共有三三相繞組每個極距內(nèi)共有三個相帶；個相帶； 每個極距為每個極距為180o電角度；電角度； 則每個相帶為則每個相帶為60o電角度；電角度； 每相繞組的所有相帶均相隔每相繞組的所有相帶均相隔一個極距。一個極距。第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組60二、交流繞組的基本要求和構(gòu)成原則二、交流繞組的基本要求和構(gòu)成原則1 1、基本要求、基本要求 必須形成規(guī)定的必須形成規(guī)定的磁場極數(shù)磁場極數(shù)； 多相繞組必須多相繞組必須對稱對稱，不僅要求，不僅要求m相繞組的匝數(shù)、跨距、以相繞組的匝數(shù)、跨距、以及在圓周上的分布情況相同，而且及在圓周

38、上的分布情況相同，而且m相繞組的軸線在空間相繞組的軸線在空間上互差上互差360o/m電角度；電角度； 力求繞組磁場和感應(yīng)電動勢接近力求繞組磁場和感應(yīng)電動勢接近正弦波正弦波，因此采用分布繞，因此采用分布繞組和短距繞組；組和短距繞組； 力求繞組力求繞組磁場和感應(yīng)電動勢最大磁場和感應(yīng)電動勢最大，因此線圈跨距應(yīng)盡可能，因此線圈跨距應(yīng)盡可能接近極距、且對于三相繞組盡可能采用接近極距、且對于三相繞組盡可能采用60o相帶；相帶； 用銅?。幌戮€方便；強度好。用銅??；下線方便；強度好。第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組612 2、構(gòu)成原則、構(gòu)成原則 均勻原則：均勻原則：每個極域內(nèi)的槽

39、數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞每個極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等。組在每個極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等。每極槽數(shù)用極距每極槽數(shù)用極距表示表示 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù)q 對稱原則：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間互相錯開120o電角度。電角度。如槽距角為如槽距角為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)為，則相鄰兩相錯開的槽數(shù)為120o/ 電勢相加原則：電勢相加原則：線圈兩個邊的感應(yīng)電動勢應(yīng)該相加，線圈線圈兩個邊的感應(yīng)電動勢應(yīng)該相加，線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。如線圈的一個

40、邊在如線圈的一個邊在N極下，則另一個邊應(yīng)在極下，則另一個邊應(yīng)在S極下極下第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組62三、交流繞組的排列和連接三、交流繞組的排列和連接 為便于說明，假設(shè)給定電機極數(shù)為便于說明，假設(shè)給定電機極數(shù)2p=4，槽數(shù)，槽數(shù)Q1=241 1、極距計算、極距計算12Qp 對于對于2p=4、Q1=24，則，則=62 2、線圈中的電流方向、線圈中的電流方向兩極磁兩極磁動勢圖動勢圖四極磁四極磁動勢圖動勢圖 要求：要求：在相鄰在相鄰極距內(nèi)屬于同極距內(nèi)屬于同一相繞組，而一相繞組，而相鄰一個極距相鄰一個極距的線圈邊中電的線圈邊中電流方向相反流方向相反第二節(jié)第二節(jié) 三相

41、異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組633 3、確定相帶、確定相帶 按對稱性要求，每相繞組占有相等的槽數(shù)按對稱性要求，每相繞組占有相等的槽數(shù)Q1/m； 每相繞組按極距對稱而均勻地分組分布，每個極距內(nèi)一個每相繞組按極距對稱而均勻地分組分布，每個極距內(nèi)一個線圈組，每個組槽數(shù)即為線圈組，每個組槽數(shù)即為q=Q1/2pm； 對于對于Q1=24、m=3、2p=4，則，則q=2，即每個相帶占據(jù)，即每個相帶占據(jù)2個槽、個槽、對應(yīng)于對應(yīng)于60o電角度。電角度。4 4、畫定子槽的展開圖、畫定子槽的展開圖確定相帶和應(yīng)有的電流相對方向確定相帶和應(yīng)有的電流相對方向單層一相繞組的一種連接方法單層一相繞組的一種連接

42、方法第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組64三相繞組排列和連接的一般方法歸納為：三相繞組排列和連接的一般方法歸納為：計算極距計算極距；計算每極每相槽數(shù)計算每極每相槽數(shù)q；劃分相帶；劃分相帶；組成線圈組組成線圈組按極性對電流方向的要求分別構(gòu)成一相繞組按極性對電流方向的要求分別構(gòu)成一相繞組第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組65四、三相單層繞組四、三相單層繞組 特點：特點：單層繞組的每一個槽內(nèi)只有一個線圈邊，整個繞組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。的線圈數(shù)等于總槽數(shù)的一半。 假設(shè)假設(shè)Q1=24槽、槽、m=3相

43、、相、2p=4極，說明單層繞組構(gòu)成極，說明單層繞組構(gòu)成1 1、計算極距、計算極距124622 2Qp2 2、計算每極每相槽數(shù)、計算每極每相槽數(shù)124222 2 3Qqpm 分極：分極：將總槽數(shù)按給定極數(shù)將總槽數(shù)按給定極數(shù)均勻分開均勻分開 分相：分相：將每個極域槽數(shù)按給將每個極域槽數(shù)按給定相數(shù)均勻分開，三相在空定相數(shù)均勻分開，三相在空間錯開間錯開120o電角度電角度第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組663 3、劃分相帶、劃分相帶 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第

44、二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組674 4、組成線圈組、組成線圈組 將一對極域內(nèi)屬于同一相的某兩個線圈邊連成一個線圈，將一對極域內(nèi)屬于同一相的某兩個線圈邊連成一個線圈，共有共有q q個線圈個線圈 將一對極域內(nèi)屬于同一相的將一對極域內(nèi)屬于同一相的q q個線圈連成一個線圈組，共個線圈連成一個線圈組，共有有p p個線圈組個線圈組 以上連接應(yīng)符合以上連接應(yīng)符合電勢相加原則電勢相加原則第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組685 5、連相繞組、連相繞組 將屬于同一相的將屬于同一相的p p個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾

45、端 串聯(lián)與并聯(lián)：串聯(lián)與并聯(lián)： 電勢相加原則電勢相加原則 最大并聯(lián)支路數(shù)：最大并聯(lián)支路數(shù)： a=p第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組69 將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組 Y接法或接法或接法接法 等元件式整距疊繞組等元件式整距疊繞組 缺點：缺點：端接部分重疊層數(shù)較多端接部分重疊層數(shù)較多 由于所形成的磁動勢僅與線圈邊中的電流方向有關(guān)，而與由于所形成的磁動勢僅與線圈邊中的電流方向有關(guān)，而與線圈邊連接次序無關(guān)，可改成線圈邊連接次序無關(guān)，可改成同心式繞組同心式繞組第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組70

46、 同心式繞組同心式繞組 特點：特點：線圈組中各線圈節(jié)距不等，各線圈軸線重合線圈組中各線圈節(jié)距不等，各線圈軸線重合第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組71五、三相雙層繞組五、三相雙層繞組 特點：特點：整個繞組的線圈數(shù)等于總槽數(shù)。整個繞組的線圈數(shù)等于總槽數(shù)。 仍假設(shè)仍假設(shè)Q1=24槽、槽、m=3相、相、2p=4極，說明雙層疊繞組構(gòu)成極，說明雙層疊繞組構(gòu)成1 1、計算極距、計算極距124622 2Qp2 2、計算每極每相槽數(shù)、計算每極每相槽數(shù)124222 2 3Qqpm 分極：分極：將總槽數(shù)按給定極數(shù)將總槽數(shù)按給定極數(shù)均勻分開均勻分開 分相：分相：將每個極域槽數(shù)按給將每個極

47、域槽數(shù)按給定相數(shù)均勻分開，三相在空定相數(shù)均勻分開，三相在空間錯開間錯開120o電角度電角度第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組723 3、劃分相帶、劃分相帶 雙層繞組應(yīng)對每層線圈邊確定其所屬相帶雙層繞組應(yīng)對每層線圈邊確定其所屬相帶 通常用上層線圈邊的分相作為代表，稱為通常用上層線圈邊的分相作為代表，稱為槽的分相槽的分相 按照繞組節(jié)距按照繞組節(jié)距y1，下層線圈邊的分相隨即自動確定，下層線圈邊的分相隨即自動確定 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第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電

48、動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組734 4、組成線圈組：、組成線圈組：將同一極域內(nèi)屬于同一相的上層邊與相隔y1的下層邊連成一個線圈，共有q個線圈線圈邊之間的距離取決于選定的節(jié)距y1將同一極域內(nèi)屬于同一相的q個線圈連成一個線圈組，共有2p個線圈組以上連接應(yīng)符合電勢相加原則y1=6第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組745 5、連相繞組：、連相繞組： 將屬于同一相的將屬于同一相的2p個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端個線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端 串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)與并聯(lián)電勢相加原則電勢相加原則 最大并聯(lián)支路數(shù)最大并聯(lián)支路數(shù) a=2p 按照同樣方法構(gòu)造其他兩相按照同

49、樣方法構(gòu)造其他兩相 將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組將三個構(gòu)造好的單相繞組連成完整的三相繞組A相繞組連相繞組連接接第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機定子的繞組三相異步電動機定子的繞組75 相數(shù)：m=3 槽數(shù)：Q=36 極數(shù)：2p=4 極距：=Q/2p=9（槽） 每極每相槽數(shù)：q=Q/2mp=/m=3（槽） 機械角度：實際幾何角度 電角度：電角度=p機械角度 槽距機械角度：0=360/Q=10 槽距電角度：=p360/Q=2076相帶：每極下每相所占的區(qū)域。將360度圓周分成六等分，每等分占60度，稱為60度相帶。這種分法可以保證三相感應(yīng)電動勢對稱，且合成電動勢較大，是常用的方法。也可以將36

50、0度圓周分成三等分，每等分占120度，稱為120度相帶，但這種分法獲得的電動勢較小，不常用。槽電動勢星形圖：把電樞上各槽內(nèi)導(dǎo)體感應(yīng)電動勢用矢量表示，所構(gòu)成的星狀圖。77AZBXCY60相帶繞組相帶繞組7860相帶繞組相帶繞組120相帶繞組相帶繞組79 已知： 相數(shù)：m=3 槽數(shù)：Q=36 極數(shù)：2p=4 極距：=9 節(jié)距：y1=8 每極每相槽數(shù)：q=3 槽距電角度：=20 求： 畫出三相雙層疊繞組展開圖80畫出電樞鐵心與36個定子槽（可選）。l畫出槽電動勢畫出槽電動勢星形圖，按星形圖，按60度相帶度相帶分相分相。8182XAA1231011121920212829301011121232829

51、30192021AXXa=1電壓高電流小電壓高電流小a=2a=4電壓低電流大電壓低電流大每條并聯(lián)支路總匝數(shù)每條并聯(lián)支路總匝數(shù)N2pqNc /a101112123282930192021838485第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢 旋轉(zhuǎn)磁場由旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場由旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小、波形、其他屬性旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小、波形、其他屬性 磁動勢分析：磁動勢分析： 線圈線圈線圈組線圈組一個相繞組一個相繞組三個相繞組三個相繞組定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場86一、單相繞組的磁動勢一、單相繞組的磁動勢脈振磁動勢脈振磁動勢 2極整距

52、線圈的磁動勢極整距線圈的磁動勢：在空間分布是一個矩形波，周期為：在空間分布是一個矩形波，周期為兩個極距兩個極距2，幅值為磁回路所圍全電流的一半，幅值為磁回路所圍全電流的一半Nyiy/2 設(shè)交流電流：設(shè)交流電流： 則產(chǎn)生的磁動勢分布矩形波幅值為：則產(chǎn)生的磁動勢分布矩形波幅值為：1、整距線圈的磁動勢、整距線圈的磁動勢2 cosiIt12( , )cos22yyyfx tN iN Itx第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢t=0,i=Imt=90,i=0t=180, i=-ImtINiNtxfyyycos2221),( 整距線圈所形成的整距線

53、圈所形成的磁動勢在任何瞬時，空磁動勢在任何瞬時，空間的分布總是一個矩形間的分布總是一個矩形波。波。88 磁動勢幅值是時間的函數(shù)，大小隨電流變化：磁動勢幅值是時間的函數(shù)，大小隨電流變化： t=0，i=Im，磁動勢幅值達最大值，磁動勢幅值達最大值Fym； t=90o，i=0，磁動勢幅值為零；，磁動勢幅值為零； t90o，i0，磁動勢隨之改變方向。，磁動勢隨之改變方向。 這種從空間上看位置固定，從時間上看大小在正負最大值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，稱為之間變化的磁動勢，稱為脈振磁動勢脈振磁動勢 脈振的頻率脈振的頻率就是交流電流的頻率就是交流電流的頻率x第三節(jié)第

54、三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢89 4極整距線圈的磁動勢：極整距線圈的磁動勢：與與2極情況完全相同，磁動勢分布極情況完全相同，磁動勢分布波形的周期數(shù)增加為波形的周期數(shù)增加為p倍倍結(jié)論：結(jié)論：異步電動機一個整距線圈磁動勢分布和大小變化的規(guī)異步電動機一個整距線圈磁動勢分布和大小變化的規(guī)律是，在空間按矩形波分布，大小隨時間作正弦變化。律是，在空間按矩形波分布，大小隨時間作正弦變化。第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢90 應(yīng)用應(yīng)用傅氏級數(shù)傅氏級數(shù)將按矩形分布的磁動勢波進行分解將按矩形分布

55、的磁動勢波進行分解 由于由于磁動勢分布對橫軸的對稱性磁動勢分布對橫軸的對稱性，即，即f(x)=-f(x+)，因此矩，因此矩形波分解后形波分解后僅含有奇次諧波僅含有奇次諧波； 又由于又由于磁動勢分布對縱軸的對稱性磁動勢分布對縱軸的對稱性，即，即f(x)=f(-x)，因此矩，因此矩形波分解后形波分解后僅含有余弦項僅含有余弦項； 基波幅值基波幅值是矩形波幅值的是矩形波幅值的4/倍，倍， （奇數(shù)）次（奇數(shù)）次諧波幅值諧波幅值是是基波幅值的基波幅值的1/倍。倍。 按傅里葉級數(shù)展開的磁動勢幅值為：按傅里葉級數(shù)展開的磁動勢幅值為：135( )coscos3cos5ymyyyFxFxFxFx142sin,1,

56、3,5,22yvyFN Ivvv 其中，其中，第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢91 一個整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢表達式為：一個整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢表達式為：( , )( )cos4211coscos3cos5cos235110.9coscos3cos5cos35yymyyfx tFxtN IxxxtN Ixxxt把以把以2 2為周期的為周期的矩形磁動勢波用傅矩形磁動勢波用傅氏級數(shù)分解氏級數(shù)分解第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢92 組成線圈組的線圈，相互組成線圈組的

57、線圈，相互間隔一個槽距角間隔一個槽距角，且是，且是串聯(lián)的串聯(lián)的2、線圈組的磁動勢、線圈組的磁動勢 整距線圈的線圈組磁動勢整距線圈的線圈組磁動勢 以以q=3q=3的單層整距線圈組為例：的單層整距線圈組為例： 每個整距線圈形成一個矩形磁動勢波，共每個整距線圈形成一個矩形磁動勢波，共3 3個個 3 3個矩形波的幅值都相同，在空間彼此間隔個矩形波的幅值都相同，在空間彼此間隔電角度電角度 每個矩形波都可分解為基波及一系列奇次諧波：基波相加，每個矩形波都可分解為基波及一系列奇次諧波：基波相加，得到基波合成磁動勢；各次諧波相加，得到各次諧波合成得到基波合成磁動勢；各次諧波相加，得到各次諧波合成磁動勢磁動勢

58、逐點相加法；矢量相加法逐點相加法；矢量相加法第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢93 整距線圈的線圈組基波合成磁動勢幅值計算：整距線圈的線圈組基波合成磁動勢幅值計算：各線圈磁動勢波合成磁動勢的基波12 sin2qqFR12 sin2yFR 每個基波磁動勢幅值每個基波磁動勢幅值 基波合成磁動勢幅值基波合成磁動勢幅值第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢94 單層整距線圈組的單層整距線圈組的基波合成磁動勢幅值基波合成磁動勢幅值為：為： k kq1q1稱為基波磁動勢的稱為基波磁動勢的分布

59、因數(shù)分布因數(shù)： 它表示同樣匝數(shù)分布繞組的基波磁動勢，比有同樣匝數(shù)集它表示同樣匝數(shù)分布繞組的基波磁動勢，比有同樣匝數(shù)集中繞組（中繞組（q q個線圈集中在一個槽內(nèi)）的基波磁動勢，所減個線圈集中在一個槽內(nèi)）的基波磁動勢，所減小的系數(shù)。顯然，小的系數(shù)。顯然，k kq1q111。11111sin4222sin2qyyqyqqFqFqF kqN Ikq1sin2sin2qqkq第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢95 單層整距線圈組的高次諧波合成磁動勢幅值為：單層整距線圈組的高次諧波合成磁動勢幅值為： kqv稱為稱為v次諧波磁動勢的分布因數(shù)：次諧波

60、磁動勢的分布因數(shù)： 它表示同樣匝數(shù)分布繞組的高次諧波磁動勢，比有同樣匝它表示同樣匝數(shù)分布繞組的高次諧波磁動勢，比有同樣匝數(shù)集中繞組（數(shù)集中繞組（q個線圈集中在一個槽內(nèi)）的高次諧波磁動個線圈集中在一個槽內(nèi)）的高次諧波磁動勢，所減小的系數(shù)。顯然，勢，所減小的系數(shù)。顯然，kqv1。1 422qvyvqvyqvFqF kqN Ikvsin2sin2qvqvkvq第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢三相異步電動機的定子繞組的磁動勢和電動勢96 例例4-24-2 一臺一臺4 4極三相異步電動機，定子槽數(shù)為極三相異步電動機，定子槽數(shù)為3636，計算其基波和計算其基波和5 5次、次、7 7次