1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 交流電機(jī)主要分為同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)兩大類，它們的工作原理和運(yùn)行性能都有很大差別。同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)，目前交流發(fā)電機(jī)幾乎都是采用同步發(fā)電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)則主要用作電動機(jī)。 本篇主要分析討論三相感應(yīng)電動機(jī)并結(jié)合討論交流電機(jī)中的一般問題。關(guān)于同步電機(jī)將在第四篇中討論。 5.1 5.1 三相感應(yīng)電動機(jī)的基本原理及結(jié)構(gòu)三相感應(yīng)電動機(jī)的基本原理及結(jié)構(gòu) 5.2 5.2 三相感應(yīng)電動機(jī)的定子繞組三相感應(yīng)電動機(jī)的定子繞組 5.3 5.3 繞組的感應(yīng)電動勢繞組的感應(yīng)電動勢 5.4 5.4 繞組的磁動勢繞組的磁動勢目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出三相感應(yīng)電動機(jī)的工作

2、原理 如下圖所示，如在某種因素的作用下，使磁極以n1的速度逆時針方向旋轉(zhuǎn)，形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就會切割磁力線而感應(yīng)電動勢e。用右手定則可以判定，在轉(zhuǎn)子上半部分的導(dǎo)體中，感應(yīng)電動勢的方向為 ，下半部分導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢方向為。在感應(yīng)電動勢的作用下，導(dǎo)體中就有電流i，若不計電動勢與電流的相位差，則電流i與電動勢e同方向。載流導(dǎo)體在磁聲中將受到一電磁力的作用，由左手定則可以判定電磁力F的方向。由電磁力F所形成的電磁轉(zhuǎn)矩T使轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同。即感應(yīng)電動感應(yīng)電動機(jī)的基本工作原理機(jī)的基本工作原理。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之差

3、稱為轉(zhuǎn)差n,轉(zhuǎn)差與磁場轉(zhuǎn)速n1之比,稱為轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s s。 感應(yīng)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場是由裝在定子鐵心上的三相繞組，三相繞組，通入對稱的三相電流而產(chǎn)生通入對稱的三相電流而產(chǎn)生的11100%nnsn 感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子速度不可能等于磁場旋轉(zhuǎn)的速度，這感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子速度不可能等于磁場旋轉(zhuǎn)的速度，這種電動機(jī)一般也稱之為異步電動機(jī)：種電動機(jī)一般也稱之為異步電動機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n1稱為同步轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，所以如果n=n1，則磁場與轉(zhuǎn)子之間就沒有相對運(yùn)動，它們之間就不存在電磁感應(yīng)關(guān)系，也就不能在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢、產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。目

4、目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 感應(yīng)電動機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定轉(zhuǎn)子之間為氣隙，感應(yīng)電動機(jī)的氣隙比其它類型的電機(jī)要小得多，一般為（0.25-2.0）mm，氣隙的大小對感應(yīng)電動機(jī)的性能影響很大。 機(jī)座：機(jī)座：感應(yīng)電動機(jī)的機(jī)座僅起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵鑄造而成。根據(jù)電動機(jī)防護(hù)方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機(jī)座的形式也不同。 定子鐵心：定子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼 片沖片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有 均勻分布的槽，用以嵌放定子 繞組，沖片上涂有絕緣漆（小 型電動機(jī)也有不涂漆的）作為 片間絕緣以減少渦流損耗，感 應(yīng)電動機(jī)的定子鐵心是電動機(jī) 磁路的一部分。定子鐵心與機(jī)座目目

5、錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 定子繞組定子繞組：三相感應(yīng)電動機(jī)的定子繞組是一個三相對稱繞組， 它由三個完全相同的繞組所組成，每個繞組即為一相， 三個繞組在空間相差120電角度，每相繞組的兩端分別用u1-u2，v1-v2，w1-w2表示，可以根據(jù)需要接成星形或三角形。 轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心：作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機(jī)磁路一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是用厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組：感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，分為繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)與籠型感應(yīng)電動機(jī)。 1 1）繞線

6、型轉(zhuǎn)子繞組：）繞線型轉(zhuǎn)子繞組：它也是一個三相繞組，一般接成星形，三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相聯(lián)。這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻以改善電動機(jī)的運(yùn)行性能。 2 2）籠型繞組）籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一銅條，在銅條兩端各用一銅環(huán)（稱為端環(huán)），把導(dǎo)條聯(lián)接起來，這稱為銅排轉(zhuǎn)子銅排轉(zhuǎn)子。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)、風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子。 籠型繞籠型繞組組因結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)行結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)行可靠可靠，所以應(yīng)用廣泛集電環(huán)集電環(huán)電電 刷刷變阻器變阻器銅排轉(zhuǎn)子銅排轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻

7、器的聯(lián)接繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器的聯(lián)接目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 包括端蓋、風(fēng)扇等。 端蓋除了防護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。 風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻。軸軸出線盒出線盒風(fēng)罩風(fēng)罩風(fēng)風(fēng)扇扇轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子機(jī)座機(jī)座吊環(huán)吊環(huán)軸承軸承感應(yīng)電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖感應(yīng)電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出感應(yīng)電動機(jī)在銘牌上表明的主要額定值：1)額定容量額定容量PN 指轉(zhuǎn)軸上輸出機(jī)械功率，單位是kW.2)額定電壓額定電壓UN 指加在定子繞組上的線電壓，單位V、kV。3)額定電流額定電流IN 指輸入定子繞組的線電流，單位是A。4)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN 單位是轉(zhuǎn)/分（r/min）。

8、5)額定頻率額定頻率fN指電動機(jī)所接電源的頻率，單位是Hz。我國的工頻頻率為50Hz。第二種防護(hù)形式（防水）的等級第一種防護(hù)形式（防塵）的等級目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出6）絕緣等級）絕緣等級 絕緣等級決定了電動機(jī)的容許溫升，有時也不標(biāo)明絕緣等級而直接標(biāo)明容許溫升。7）接法）接法 用Y或表示。表示在額定運(yùn)行時，定子繞組應(yīng)采用的聯(lián)接方式 。8）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓 指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時轉(zhuǎn)子線電壓，單位是V。9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流 單位是A。 若是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，則還應(yīng)有： 銘牌上除了上述的額定數(shù)據(jù)外，還表明了電動機(jī)的型號，型 號

9、一般用來表示電動機(jī)的種類和幾何尺寸的大小等。 中心高表示電動機(jī)的直徑大小 防護(hù)形式的數(shù)字?jǐn)?shù)字越大，表示防護(hù)的能力越強(qiáng)。 對于系列電動機(jī)，銘牌上有時也不標(biāo)防護(hù)型式。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 Y Y系列系列 是一般用途的小型籠型電動機(jī)系列，取代了原先的JO2系列。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，功率范圍為（0.55-90）kW，同步轉(zhuǎn)速為（70-3000）r/min，外殼防護(hù)型式為IP44和IP23兩種，B級絕緣。 JDOJDO2 2系列系列 該系列是小型三相多速感應(yīng)電動機(jī)系列。它主要用于各式機(jī)床以及起重傳動設(shè)備等需要多種速度的傳動裝置。 JR JR系列系列 該系列是中型防

10、護(hù)式三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)系列，容量為（45-410）kW。 YRYR系列系列 是一種大型三相繞線子感應(yīng)電動機(jī)系列，容量為（250-2500）kW，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 1）每相繞組的阻抗要求相等，即每相繞組的匝數(shù)、形狀都是相同的。 2）在一定數(shù)目的導(dǎo)體下，能獲得較大的電動勢和磁動勢。 3）電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦波，為此要求電動勢和磁動勢中的諧波分量應(yīng)盡可能小。 4）對基波而言，三相電動勢和磁動勢必須對稱。 5）用銅少，絕緣性能可靠，制造、維修方便。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 單層繞組與雙層繞組相比，電氣性能稍差，但槽利用率

11、高，制造工時少，因此小容量的電動機(jī)中（PN10kW），一般都采用單層繞組。同心式繞組鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組等元件式整距疊繞組交流繞組單層繞組雙層繞組雙層疊繞組雙層波繞組目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1 1）電角度）電角度 電動機(jī)圓周在幾何上分成360，這稱為機(jī)械角度。從電磁觀點(diǎn)來看，若電動機(jī)的極對數(shù)為p，則經(jīng)過一對磁極，磁場變化一周，相當(dāng)于360電角度。因此，電動機(jī)圓周按角度計算p360，即 電角度電角度=p=p機(jī)械角度機(jī)械角度2 2）槽距角）槽距角 相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽距角。因為定子槽在定子內(nèi)圓上是均勻分布的，所以若定子槽數(shù)為Z1，電機(jī)極對數(shù)為p，則 除了極距，線圈節(jié)距y1等

12、的意義和直流電樞繞組是一樣外。在交流繞組中，還需要知道：1360paZ目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 3 3）每極每相槽數(shù)）每極每相槽數(shù)q q 每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)q，若繞組相數(shù)為m1，則 若q為整數(shù)，稱為整數(shù)槽繞組。若q為分?jǐn)?shù)，稱為分?jǐn)?shù)槽繞組。 分?jǐn)?shù)槽繞組一般用在大型、低速的同步電機(jī)中。 4 4）相帶）相帶 每相繞組在一對極下所連續(xù)占有的寬度（用電角度表示）稱為相帶。在感應(yīng)電動機(jī)中，一般將每相所占有的槽數(shù)均勻地分布在每個磁極下，因為每個磁極占有的電角度是180，對三相繞組而言，每相占有60 的電角度，稱為60 112Zqmp相帶。由于三相繞組在空間彼此要相距1

13、20 電角度，所以相帶的劃分沿定子內(nèi)圓應(yīng)依次為U1、W1、V1、U2、W2、V2，如圖。6060。相帶三繞組相帶三繞組2極極4極極目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 定子鐵心內(nèi)圓上共有Z1=2m1pq=6個槽，每個相帶中只有一個槽，其中U1、U2的線圈邊構(gòu)成一相繞組。V1、V2和W1、W2構(gòu)成另外兩組繞組。顯然，它們在空間互差120電角度，如下圖。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 從上圖中可以看出，每個線圈的節(jié)距y1都等于極距，三個線圈的引出端u1-u2，v1-v2，w1-w2可以根據(jù)需要接成星形或三角形，如下：三相感應(yīng)電動機(jī)的接線板三相感應(yīng)電動機(jī)的接線板目目 錄錄下下 頁頁上上

14、 頁頁退退 出出 定子槽數(shù)Z1=12，每對極下有6個槽，每對極下三相繞組的排列完全相同，這樣每相繞組就有兩個圈，它們可以并聯(lián)聯(lián)接，也可以串聯(lián)聯(lián)接。下圖是串聯(lián)聯(lián)接的情況。 q=1的繞組稱為集中繞組，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但電氣性能較差（電動勢和磁動勢的波形不是正弦波），且定子鐵心的內(nèi)圓沒有得到充分利用，散熱也困難，因此實(shí)際上并不采用。三相三相4極交流繞組展開圖極交流繞組展開圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 設(shè)有一臺4極電動機(jī)，定子槽數(shù)Z1=24，則每極每相槽數(shù) ，槽距角 。若繞組采用60相帶，則每個相帶包含兩個槽（即等于q），列表。1124222 3 2Zqmp 13602 3603024pa

15、Z 相相 帶帶 與與 槽槽 號號 對對 應(yīng)應(yīng) 表表 相帶相帶 槽槽號號U1W2V1U2W1V2第一對極1，23，45，67，89，1011，12第二對極13，1415，1617，1819，2021，2223，24U相繞組的4個線圈，依次串聯(lián)起來，構(gòu)成了一相繞組，其形狀、大小是完全一樣的，稱為等元件繞組等元件繞組，展開圖如圖所示目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出這就使端接部分長度縮短，節(jié)省了材料。同時也減少了端接部分的重疊現(xiàn)象，使端接部分的排列更加合理。 比較可見，導(dǎo)體中的電流方向未變，因而產(chǎn)生的磁動勢情況不變，每相繞組的電動勢大小也未變。但改變接法后，每個線圈的節(jié)距y1由原來的整矩（y1

16、=6=）變?yōu)槎叹啵▂1=5）， 單層鏈單層鏈U相繞組展開圖相繞組展開圖 把上圖的展開圖改接成下圖所示的情況，改變接法后，為了維持導(dǎo)體中的電流方向不變，導(dǎo)體電動勢仍是相加而不是相減，則線圈間的聯(lián)接應(yīng)由上圖的“頭-尾”相聯(lián)接成下圖的“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@組鏈?zhǔn)嚼@組。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 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。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁

17、頁退退 出出 設(shè)一臺4極電動機(jī)，定子槽Z1=36，則 ，槽距角 若采用60相帶，每個相帶包含三個槽，列表。1136322 3 2Zqmp 13602 3602036paZ 相相 帶帶 與與 槽槽 號號 對對 應(yīng)應(yīng) 表表 相帶相帶 槽槽號號U1W2V1U2W1V2第一對極1，2，34，5，67，8，910，11，1213，14，1516，17，18第二對極19，20，2122，23，2425，26，2728，29，3031，32，3334，35，36聯(lián)成一個等元件的整距繞組，下圖是U相繞組展開圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 因為導(dǎo)體12與導(dǎo)體30處于相同的磁場位置，U相繞相也可改接如

18、下：將2-10，3-11構(gòu)成兩個節(jié)距y1=8的大線圈；1-30構(gòu)成一個y1=7的小線圈。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。單層交叉式單層交叉式U相繞組展開相繞組展開圖圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 為了保持導(dǎo)體的電流方向不變，每相繞組的電動勢不變，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。交叉式繞組不是等元件繞組，線圈的平均節(jié)距 ，小于極距，因此端接部分較

19、等元件繞組短，所以當(dāng)q=3時，一般均采用交叉式繞組。 從電氣性能來看，交叉式繞組仍然屬于整距繞組整距繞組。23yyy大小目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 另外兩相繞組也可按同樣的方法聯(lián)接。下圖是三相交叉式繞 組的展開圖。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出設(shè)一臺2極電動機(jī)，Z1=24，則 ，槽距角=15，相帶的分布列表。1124422 3 1Zqmp 相相 帶帶U1W2V1U2W1V2槽 號1，2，3，45，6，7，89，10，11，1213，14，15，1617，18，19，2021，22，23，24相相 帶帶 與與 槽槽 號號 對對 應(yīng)應(yīng) 表表 可繪出等元件整距繞組的展開圖。為

20、了減小端接部分長度和重疊現(xiàn)象，以利于散熱，當(dāng)q=4時，一般采用如下的聯(lián)接方法。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同心式同心式U U相繞組展開圖相繞組展開圖 同心式繞組從電氣性能方面來看，也仍然屬于一種整距繞組。把3-14構(gòu)成一個大線圈，4-13構(gòu)成一個小線圈，它們“頭-尾”相聯(lián)，組成一個同心式的線圈組，再把15-2、16-1構(gòu)成另一個同心式線圈組。兩個線圈組之間反串聯(lián)，即“尾-尾”相聯(lián)，把兩個線圈組的首端作為一相繞組的兩個端點(diǎn)，如下圖所示。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 用一具體例子說明雙層疊繞組的構(gòu)成。 設(shè)一臺4極電動機(jī)，定子槽數(shù)Z1-24，每極每相槽數(shù) ，槽距 ，采用60相

21、帶，則每一相帶占有兩個槽，列表。11242212Zqm p136030paZ 相相 帶帶 與與 槽槽 號號 對對 應(yīng)應(yīng) 表表 相帶相帶 槽槽號號U1W2V1U2W1V2第一對極1，23，45，67，89，1011，12第二對極13，1415，1617，1819，2021，2223，24以U1-U2相繞組為例：1號線圈的一個有效邊放在1號槽的上層，另一個有效邊則根據(jù)線圈節(jié)距y1的大小，放置在另一槽的下層邊。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 本例中，極距 ，如果線圈是整距的話，那么1號線圈的下層邊應(yīng)在第7號槽內(nèi)。2號線圈的一個有效邊在2號槽的上層，另一有效邊則應(yīng)在2+6=8號槽的下層。12

22、4624Zp1號線圈和2號線圈按“頭-尾”相聯(lián)，串聯(lián)成一“極相組”，同理，每個相帶都有由q個線圈（本例q=2）串聯(lián)組成的極相組。因為U2相帶與U1相帶相差180電角度，可以將U2相看是U1相。在組成三相繞組時，U1相帶的極相組與U2相帶的極相組應(yīng)反向串聯(lián)，即“尾-尾”相聯(lián)。而U2相帶與下一個U1相帶極相組應(yīng)“頭-頭”相聯(lián)，如圖所示，構(gòu)成了U1-U2相繞組。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出其它兩相繞組變可按同樣方法構(gòu)成。下圖是一個三相雙層短距疊繞組的展開圖。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 三相雙層疊三相雙層疊繞組每相在不繞組每相在不同的極下的極同的極下的極相組可以相組可以串聯(lián)串

23、聯(lián)聯(lián)接聯(lián)接，也可以，也可以串串- -并聯(lián)聯(lián)接并聯(lián)聯(lián)接或或并聯(lián)聯(lián)接并聯(lián)聯(lián)接。右圖分別表示右圖分別表示了了U1-U2U1-U2相繞相繞組三種聯(lián)接方組三種聯(lián)接方式的示意圖。式的示意圖。串串 聯(lián)聯(lián) 聯(lián)聯(lián) 接接 a=1 a=1串串- -并聯(lián)聯(lián)接并聯(lián)聯(lián)接 a=2 a=2并并 聯(lián)聯(lián) 聯(lián)聯(lián) 接接 a=4 a=4目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 雙層疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)與極數(shù)2p應(yīng)滿足 = =整數(shù)整數(shù)，因此疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)最多等于極數(shù)2p 展開圖中可以看出，三相雙層疊繞組的每個線圈的形狀是一樣的，所以是一種等元件繞組等元件繞組。當(dāng)線圈節(jié)距改變時，槽內(nèi)上、下層導(dǎo)體的電流關(guān)系將發(fā)生變化。 采用適當(dāng)?shù)亩叹噙m當(dāng)

24、的短距可以使繞組電動勢和磁動勢的波形接近于正弦波正弦波，因此P PN N10kW10kW的電動機(jī)都采用雙層繞組的電動機(jī)都采用雙層繞組。2 pa目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 當(dāng)磁場在空間作正弦分布，并以恒定的轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體感應(yīng)的電動勢亦為一正弦波，其最大值為 導(dǎo)體電動勢的有效值為 因為磁通密度作正弦分布，所以每極磁通量 代入上式得 ， 式中 Bm1作正弦分布的氣隙磁通密度的幅值 11c mmEB l1111112260222cc mmmmEB lB lpEnfB l112,mBl 即1112mBl1112.222cEff 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出對于整距線圈，如

25、果一個有效邊在N極的中心底下，則另一個有效邊就剛好處在S極的中心底下，可見兩有效邊內(nèi)的電動勢瞬時值大小相等而方向相反。但就一個線匝來說，兩個電動勢正好相加。在一個線圈內(nèi)，每一匝電動勢在大小和相位上都是相同的，所以整距線圈的電動勢 1111111224.44tccctcEEEEEEf每個線匝的電動勢：有效值：11114 .4 4yctycENEEfN有效值：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出短距線圈的電動勢： 1()114.44yycyEfNK可見：1()1()111()4.44yyyyycyyEEKfNE匝電動勢：1()1111tyccccEEEEE 有效值： 1()11111802co

26、s2sin222tycccyEEEE K式中 Ky1Ky1為短距因數(shù)為短距因數(shù)1sin2yKr r是線圈節(jié)距y1所對應(yīng)的電角度電角度: 1180y匝電動勢計算匝電動勢計算目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 電氣性能上，一個單層繞組都相當(dāng)于一個等元件的整距繞組。所以組圈組的電動勢電動勢 應(yīng)為q個線圈電動勢的相量和，即 11110211qyyyEEEa KaEyqa 1qE由于這q個相量大小相等，又依次位移角，所以它們依次相加便構(gòu)成了一個正多邊形的一部分，如圖所示（圖中以q=3為例）。圖中O為正多邊形外接圓的圓心， 為外接圓的半徑，于是便可求得線圈組的電動勢電動勢Eq1為12sin2qqaE

27、ABR目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出111qqyEqKqEq個線圈分布后的合成電動勢個線圈集中時的合成電動勢1()114.44yycyKfNK代入上式 1111112sin2sinsin22sinsin22yqyyyqEROAaqaqaEEqEqE Kaaq而所以Kq1分布因數(shù)1sin2sin2qqaKaq式中：1111114.444.44qcyqcEqN K K ffqNK得：111yqKKK式中 繞組因數(shù)1K目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出每相繞組的電動勢等于每一條并聯(lián)支路的電動勢。一般情況下，每條支路中所串聯(lián)的幾個線圈組的電動勢都是大小相等，相位相同的，因此，可以直接相

28、加。 對于雙層繞組，每條支路由 個線圈組串聯(lián)而成。 對于單層繞組，每條支路由 個線圈組串聯(lián)而成2papa每相繞組電動勢：每相繞組電動勢： 雙層繞組雙層繞組 單層繞組單層繞組 式中 分別表示雙層繞組和單層繞組每條支路的串聯(lián)匝數(shù)N，這樣就可寫出繞組相電動勢的一般公式：繞組相電動勢的一般公式：11111124.444.44ccpEfqNKapEfqNKa2ccppqNqNaa和1114.44EfNK式中 N每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 短距因數(shù)短距因數(shù)K Ky1y1和分布因數(shù)分布因數(shù)K Kq1q1，都小于1的數(shù)，因此短距分布繞組的電動勢將小于整距集中繞組的電動勢。 繞

29、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。高次諧波電動勢對相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采用短距繞組可以消除一部分高次諧波電動勢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次諧波電動勢目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 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，選擇線圈節(jié)距時，主要考慮削弱主要考慮削弱5 5次和次和7 7次諧波電動勢次諧波電動勢，通

30、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。156y從電動勢波形的角度看：單層繞組的性能要比雙層短距組差。采用分布繞組，同樣可以起到削弱高次諧波的作用采用分布繞組，同樣可以起到削弱高次諧波的作用 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(jī)的槽數(shù)也增多，使電動機(jī)的成本提高。事實(shí)上，當(dāng)?shù)貢r間q6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(jī)的每極每相槽數(shù)一般交流電動機(jī)的每極每相槽數(shù)q q均均在在2-62-6之間，小型感應(yīng)電動機(jī)的之間，小型感應(yīng)電動機(jī)的q q一般為一般為2-42

31、-4。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 相繞組是由線圈所組成的，為此在分析繞組磁動勢前，先分析單個線圈所產(chǎn)生的磁動勢。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個氣隙 相對于氣隙而言，由于鐵心磁導(dǎo)率極大，其上消耗的磁 勢降可以忽略不計 。 根據(jù)全電流定律，每根磁力線所包圍的全電流全電流均為： 式中Nc線圈匝數(shù)，也就是線圈每一有效邊的導(dǎo)體數(shù)。cHdlIIN 2( , )cos2c cf x tN It 若線圈中的電流為一交流電流， ，則磁動勢磁動勢矩形波幅值矩形波幅值的一般表達(dá)式為：2 coscciIt 隨時間的變化而作正弦變化，當(dāng)電流為最大值時，矩形波的

32、高度也為最大值 ，當(dāng)電流改變方向時，磁動勢也隨之改變方向，如右圖：22ymccFI N目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 對一個空間按矩形規(guī)律分布的磁動勢用傅氏級數(shù)進(jìn)行分解，可得到如下圖所示的一系列諧波。因為磁動勢的分布既對橫軸對稱又對縱軸對稱，所以諧波中無偶次項，也無正弦項，這樣按傅氏級數(shù)展開的磁動勢可寫成：( )133coscoscossin2y xyyyFFx FxFx 式中的 表示諧波次數(shù)； 用來表示該項前的符號。1,3,5,sin2目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出( , )4 211coscos3cossincos232110.9coscos3cossincos32y

33、x yc cc cfNIxxxtNIxxxt 14yy mFF其中基波磁動勢的幅值為矩形波幅值的 ，即4 而 次諧波的幅值則為基波的 ，因此整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢的方程式為：1目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 每個線圈組都是可以看成是由q個線圈構(gòu)成的線圈組，線圈與線圈之間錯開一個槽距角。 線圈組基波合成磁動勢的矢量線圈組基波合成磁動勢的矢量可以用q個依次相差電角度的基波磁動勢矢量相加求得：11111111/0/(1)0.9cosqyyyqyqccqFFFaFqaFqF KI N qKt1sin2sin2qqaKaq式中 Kq1基波的分布因數(shù)1qqKq個線圈分布時各線圈基波磁動勢的矢

34、量和個線圈分布時各線圈基波磁動勢的算術(shù)和目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出a 對高次諧波磁動勢，由于 次諧波磁動勢的極數(shù)為基波極數(shù)的 倍，因此，對 次諧波來說，槽距角應(yīng)為 電角度，所以 次諧波的分布因數(shù)為 而 次諧波磁動勢的幅值次諧波磁動勢的幅值為 sin2sin2qaKaq10.9cosqccqFI N qKt 采用分布繞且可以削弱磁動勢的高次諧波，改善磁動勢波形，使之接近于正弦波。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 線圈組可以用兩個單層繞組的線圈組來等效 如下圖a所示。這兩個線圈組在空間相差電角度。不難看出，角即節(jié)距縮短所對應(yīng)的電角度，即111yy 用求整距分布線圈磁動勢的方法

35、，求得基波和高次諧波。顯然這兩個線圈組的基波磁動勢勢Eq1上和Fq1下，彼此相差電角度，如圖b所示。用矢量相加的方法，可求得兩個線圈組的合成基波磁動勢 ，1F目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出11112cos0.9 2cos2qccyqFFqN I K Kt1111coscossin9022yyyK1yK各整距線圈線圈組的基波磁動勢的矢量知各整距線圈線圈組的基波磁動勢的算術(shù)和式中同理，對 次諧波而言 和采用短距繞組能改善電動勢波形一樣，采用短距繞組也可以改善磁動勢波形。 采用分布短距繞組會使基波磁動勢有所減小，但諧波磁動勢卻大大削弱，使總的磁動勢波形更接近于正弦形，這也是在容量稍大的電動

36、機(jī)中一般都采用雙層分布短距繞組的原因。12cossin902qyyFFKyK目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 一個相繞組的磁動勢相繞組的磁動勢并不是指整個相繞組的總安匝數(shù)，而是只指消耗在一個氣隙中的合成磁動勢氣隙中的合成磁動勢一般在公式中用相電流I和每相串聯(lián)匝數(shù)N1來代替線圈電流Ic和線圈匝數(shù)Nc。若繞組的并聯(lián)支路數(shù)為，則 。1cIa對單層繞組對雙層繞組1111,2,2ccccpqNaNqNNappqNaNqNNap式中 K1繞組因數(shù)，K1=Ky1Kq1。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 整個脈振磁動勢的方程式整個脈振磁動勢的方程式為1( , )135110.9coscosco

37、s5351cossincos2x tINfKxKxKxpKxt次諧波磁動勢的幅值次諧波磁動勢的幅值為110.9cosINKEtpyqKK K式中目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 三相繞組是由三個單相繞組三相繞組是由三個單相繞組U U、V V、W W所構(gòu)成所構(gòu)成，這三個單相繞組結(jié)構(gòu)完全相同，只是在空間互差120電角度而已。把三個單相繞組所產(chǎn)生的磁動勢波逐點(diǎn)相加，就得到了三相繞組的合成磁動勢。 單相繞組的磁動勢是一個脈振磁動勢 磁動勢可以分解為基波和一系列高次諧波，其中基波 磁動勢是主要分量。 總的合成磁動勢應(yīng)是基波和高次諧波磁動勢的疊加。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出則由脈振磁

38、動勢即可寫出U、V、W三相基波磁動勢三相基波磁動勢的表達(dá)式111111110 .9co sco s0 .9co s1 2 0co s1 2 010 .9co s2 4 0co s2 4 0UVWINfKxtpINfKxtpINfKxtp1111111111111110.45cos0.45cos0.45cos0.45cos2400.45cos0.45cos480UvwININfKtxKtxppININfKtxKtxppININfKtxKtxpp三個等式右邊第二項之和為零11111111.35coscosUvwINffffKtx Ftxp 三相基波合成磁動勢：式中 F1三相合成基波磁動勢的幅值11

39、11.35INFKp目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1)1)當(dāng)當(dāng)t=0t=0時，時，1101010( ,0)cos,cosf xFxtf xFx 當(dāng)時瞬時基波磁動勢的分布曲線是一幅值恒定，沿空間作正弦分布的行波。1,fx t沿圓周的連續(xù)推移就成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。1,fx t1,fx t1F00u0u0 x0t0t目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 2 2）旋轉(zhuǎn)磁動勢波的旋轉(zhuǎn)速度可以由波上任意一點(diǎn)的推）旋轉(zhuǎn)磁動勢波的旋轉(zhuǎn)速度可以由波上任意一點(diǎn)的推移速度確定。移速度確定。設(shè)取波幅點(diǎn)進(jìn)行考慮，其值恒為F1，由三相基波合成磁動勢方程式可知這時相當(dāng)于cos10,txtx或即xt上式說明每當(dāng)電流

40、變化一周，磁動勢波就沿圓周移動了2的距離，也就相當(dāng)于轉(zhuǎn)過了 圈。 1px對時間t求導(dǎo)，就可以求出波幅點(diǎn)的移動速度波幅點(diǎn)的移動速度 。2dxfdt n1稱為同步轉(zhuǎn)速，它僅與電流頻率f和電動機(jī)的極對數(shù)p有關(guān)，其單位為轉(zhuǎn)/秒（r/s）或轉(zhuǎn)/分（r/min）。1160ffnnpp或旋轉(zhuǎn)磁動勢波的轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁動勢波的轉(zhuǎn)速：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 已制成的電動機(jī)，極對數(shù)已制成的電動機(jī)，極對數(shù)p p是一定的是一定的，當(dāng)電源頻率 不 同時，電動機(jī)就有不同的同步速。反之，若電源頻率一 定，則不同極數(shù)的電動機(jī)，其同步速也不同。 我國的工頻頻率為我國的工頻頻率為50Hz50Hz 2極電動機(jī)（2p=2）的同步速為3000r/min； 4極電動機(jī)（2p=4）的同步速為1500r/min； 6極電動機(jī)（2p=6）的同步速為1000r/min等。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出3 3）三相基波合成磁動勢的振