1、第四章，異步電動(dòng)機(jī)(一) -三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理，一、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和運(yùn)行狀態(tài)1 .旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生是在對(duì)稱的三相交流線圈中流過三相對(duì)稱交流電流就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 使流過三相對(duì)稱線圈的電流的瞬時(shí)式為4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)，1) 2)、3 )， 于是，如果三相對(duì)對(duì)稱交流電流隨時(shí)間交替，則電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相電流隨時(shí)間變化，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間旋轉(zhuǎn)3600周的電流頻率為的情況下，如果電流相應(yīng)地周期性地變化，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每秒旋轉(zhuǎn)速度，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)锳BC 三相繞組極數(shù)為時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度同步的旋轉(zhuǎn)速度。 2 .三相異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作原理當(dāng)

2、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的定子三相對(duì)稱線圈施加三相對(duì)稱電壓時(shí)，在線圈中流過三相對(duì)稱電流，在定子間的氣隙中產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切斷轉(zhuǎn)子線圈導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流、3 .三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)速差率：同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差用同步轉(zhuǎn)速的百分率表示，此時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的時(shí)候，在發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的時(shí)候，是電磁制動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 二、三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造是由、1 .定子部分的定子鐵心：沖壓定子槽，厚度0.35mm的硅鋼板層疊而成的。 作為異步電動(dòng)機(jī)的主磁路的一部分。 定子繞組：由多個(gè)繞組以一定規(guī)則連接的三相對(duì)對(duì)稱交流繞組。 作為電動(dòng)機(jī)的電路部分。 臺(tái)燈：鑄鐵制。 發(fā)揮機(jī)械

3、支持和固定的作用。 端蓋和軸承。 繞線式有刷裝置等。 轉(zhuǎn)子部分的轉(zhuǎn)子鐵心：由沖壓了槽的硅鋼板的層疊構(gòu)成，成為主磁路的一部分。 轉(zhuǎn)子繞組：有籠型繞組和繞組型繞組兩種。4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)(額定)、1 .三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率：指額定運(yùn)行時(shí)輸出到電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械功率，單位為。 額定電壓：指定在額定運(yùn)行時(shí)施加于定子線圈線端的線電壓，單位為。 額定電流：是指額定運(yùn)行時(shí)定子線圈的線電流，單位為。 額定轉(zhuǎn)速：是指額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為額定頻率：特別是指電源的頻率，標(biāo)準(zhǔn)商用頻率為。 繞組接線方式：額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子三相繞組的接線方式，通常為星形接線或三角形接線。 絕緣等級(jí)和允許溫度上升：絕緣

4、等級(jí)是表示絕緣材料的最高允許溫度的等級(jí)，分為a、e、b、f、h五個(gè)等級(jí)。 例如，e級(jí)絕緣常用的材料有高強(qiáng)度漆包線的絕緣涂料、環(huán)氧樹脂、聚酯薄膜等，最高允許溫度為。 允許溫度上升：表示絕緣材料的最高允許溫度和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度的差。 額定功率與額定電壓、額定電流的關(guān)系額定功率：(額定運(yùn)行時(shí)的輸出功率)額定輸入功率、2 .三相異步電動(dòng)機(jī)的形式三相異步電動(dòng)機(jī)的形式通常由四部分組成。 例如，型號(hào)Y180L6表示異步電動(dòng)機(jī)，床中心高度為180mm，長(zhǎng)鐵心，6極電動(dòng)機(jī)。4.3相異步電動(dòng)機(jī)的定子線圈，異步電動(dòng)機(jī)的定子線圈的種類按相數(shù)分為：?jiǎn)蜗唷⒍嗪腿啵?根據(jù)定子槽內(nèi)線圈邊的數(shù)量，根據(jù)分為單層繞組、雙層繞組、單

5、層混合繞組的繞組終端部的形狀，分為層疊繞組、波浪繞組、同心繞組、交叉繞組、鏈繞組。構(gòu)成三相定子繞組的原則是均勻?qū)ΨQ的原則，另一方面，交流繞組的基本技術(shù)術(shù)語(yǔ)(參數(shù))1.電角度和機(jī)械角度是電機(jī)，一對(duì)n、s磁極對(duì)應(yīng)完全的磁場(chǎng)周期，從電磁角度來看，一個(gè)周期，一對(duì)磁極對(duì)應(yīng)電機(jī)的圓周空間的角度稱為電角度。 電氣角度=機(jī)械角度2 .線圈(繞組元件)3.極間距：磁極沿定子的內(nèi)周所占的圓弧區(qū)域。 可以用弧長(zhǎng)、槽數(shù)、電氣角來表示。 分別：或4 .節(jié)距：一個(gè)線圈的兩條邊跨越的定子圓周上的距離。 一般用時(shí)隙數(shù)計(jì)算。 5 .槽間距角：相鄰的2個(gè)槽之間的電角度稱為槽間距角。 6 .極每相槽數(shù)：極每相繞組所占的槽數(shù)稱為極每

6、相槽數(shù)。 7 .相帶：一相繞組在一極下所占的電角度幅度。 對(duì)于每一相帶，二、三相單層繞組1 .三相單層層疊繞組例1 :三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)定子槽數(shù)為24，要求構(gòu)成兩極單層層疊繞組。 1 )計(jì)算線圈的技術(shù)參數(shù)計(jì)算極間距角和極每相槽數(shù)槽角，極每相槽數(shù)：相帶：線圈間距的選擇：接近原則極間距的2 )相帶，各相的相帶和槽編號(hào)3 )線圈展開圖，2極24槽層疊線圈展開圖，2極24槽層疊線圈展開圖2極24槽層疊線圈展開圖，2極24槽層疊線圈展開圖，例2 :三相異步電動(dòng)機(jī)的定子槽數(shù)24，要求4極單層線圈的構(gòu)成的1 )計(jì)算線圈的技術(shù)參數(shù)計(jì)算極間距角和極每相槽數(shù)槽角，極每相槽數(shù)：相帶：線圈間距的選擇：線圈間距的選擇各

7、相的相帶和槽編號(hào)3 )繞組展開圖、4極24槽繞組展開圖、4極24槽繞組展開圖、4極24槽繞組展開圖、4極24槽繞組展開圖、2 .三相單層同心式繞組例3 :三相異步電動(dòng)機(jī)的定子槽數(shù)24、4極單層同心式繞組計(jì)算線圈的技術(shù)參數(shù)計(jì)算極間距角和極每相槽數(shù)槽角，極每相槽數(shù)：相帶：線圈間距的選擇：接近原則極間距的2 )相帶，各相的相帶和槽編號(hào)3 )線圈展開圖，4極24槽同心式線圈展開圖，4極24槽同心式線圈展開圖1 )計(jì)算繞組技術(shù)參數(shù)，計(jì)算極間距角和極每相槽數(shù)槽角，極每相槽數(shù)：相帶：線圈間距的選擇：原則上接近極間距的4極24槽鏈繞組展開圖，4極24槽鏈繞組展開圖，4極24槽鏈即，這些線圈組可以串聯(lián)也可以并聯(lián)

8、。 三相單層交流繞組線圈的間距可以是短距離和長(zhǎng)距離，但從電磁的觀點(diǎn)來看，單層交流繞組屬于整間距繞組。 各相線圈的所有邊都在該相所屬的槽內(nèi)。 構(gòu)成三相交流繞組步驟是計(jì)算繞組技術(shù)參數(shù)的步驟，構(gòu)成劃分相帶的線圈組，根據(jù)基于極性的電流方向的要求和繞組并聯(lián)分支數(shù)的要求，構(gòu)成一相繞組。 三、三相雙層繞組1 .三相雙層繞組例1 :三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)定子槽數(shù)為36，要求構(gòu)成4極雙層繞組。1 )計(jì)算繞組的技術(shù)參數(shù)，計(jì)算極間距角和極每相槽數(shù)槽角，極每相槽數(shù)：相帶選擇線圈間距：2)分割相帶，各相的相帶和槽編號(hào)3 )繞組展開圖，4極36槽雙重短距離層疊繞組展開圖，4極36槽雙重短距離層疊繞組4極36槽雙層疊繞組展開圖

9、4極36槽雙層疊繞組展開圖(a相繞組雙向并列a=2)、4極36槽雙層疊繞組展開圖這些線圈組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)。 三相雙重交流繞組的總繞組數(shù)等于槽數(shù)，三相單層交流繞組的總線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半。 三相雙交流繞組可以是短距離或整節(jié)距繞組。 在整節(jié)距繞組中，各相線圈的所有邊都在該相所屬的槽內(nèi)，而在短距離繞組中，一相繞組的個(gè)別下層邊在另一相所屬的槽內(nèi)。 4.4以三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁動(dòng)力和磁場(chǎng)、一、單相繞組的磁動(dòng)力-脈振磁動(dòng)力1 .以整距繞組的磁動(dòng)力為整距繞組的圈數(shù)，對(duì)于流過繞組的電流瞬時(shí)式，以其繞組的軸線和氣隙的交點(diǎn)為空間坐標(biāo)原點(diǎn)，產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)力， 一個(gè)繞組產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)分布曲線磁動(dòng)勢(shì)的最大值的

10、大小，磁動(dòng)勢(shì)的最大值的分布是一個(gè)線圈產(chǎn)生的氣隙磁動(dòng)勢(shì)不同時(shí)刻的分布曲線，整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在任何瞬間都是沿著氣隙的圓周的分布是矩形波的氣隙的圓周的空間上的分布位置一定，大小隨著時(shí)間變化的電動(dòng)勢(shì)稱為脈振磁力。 電動(dòng)勢(shì)脈振的頻率是流過的交流電流的頻率。 將矩形分布的脈振電動(dòng)勢(shì)用x項(xiàng)進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解：其中，基波成分，最大振幅值為3、5、7等奇數(shù)次高次諧波成分：最大振幅值的大小，矩形波分解的基波及三、五次高次諧波：2 .線圈組的電動(dòng)勢(shì)調(diào)整線圈的線圈群電動(dòng)勢(shì)，無(wú)論是單層繞組還是雙層繞組， 一個(gè)線圈組的線圈數(shù)q產(chǎn)生的基波電動(dòng)勢(shì)在空間上槽距角的空間距離不同，這q個(gè)基波電動(dòng)勢(shì)重疊，基波電動(dòng)勢(shì)的振幅為：q個(gè)

11、分布基波電動(dòng)勢(shì)的合成，基波分布系數(shù)：物理意義：相同匝數(shù)時(shí)，分布繞組的基波電動(dòng)勢(shì)比集中繞組的電動(dòng)勢(shì)減少的系數(shù)。 也就是說，磁電動(dòng)勢(shì)矢量的幾何和與代數(shù)和的比。 數(shù)值上：各高次諧波分布系數(shù)：各高次諧波電動(dòng)勢(shì)的振幅，短距離線圈的線圈群起磁力對(duì)單層繞組，與線圈的間距是否為整間距無(wú)關(guān)，與整間距線圈串聯(lián)連接的繞組等價(jià)。 對(duì)于雙重短距離線圈繞組，一對(duì)極下的兩個(gè)線圈組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)為：一對(duì)極下的兩個(gè)線圈組的基波磁動(dòng)勢(shì)的合成，基波短距離系數(shù)：其中的短距離角：物理意義：同一圈數(shù)時(shí)，短距離線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)比整數(shù)線圈的磁動(dòng)勢(shì)減少的系數(shù)。 也就是說，磁電動(dòng)勢(shì)矢量的幾何和與代數(shù)和的比。 在數(shù)值上，各高次諧波的短距離系數(shù)：各高

12、次諧波的電動(dòng)勢(shì)有振幅時(shí)，可以去除該高次諧波。 3 .相繞組的磁動(dòng)勢(shì)相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一對(duì)極下的合成磁動(dòng)勢(shì)，而不是相的所有繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。 當(dāng)相電流為相繞組的串聯(lián)繞組數(shù)為相繞組的并聯(lián)分支數(shù)時(shí)，基波磁動(dòng)力的振幅為繞組系數(shù)：各高次諧波繞組系數(shù)：各高次諧波磁動(dòng)力的振幅時(shí)，能夠去除該高次諧波。 單相繞組的電動(dòng)勢(shì)的公式為4 .總結(jié)：?jiǎn)蜗嗬@組的電動(dòng)勢(shì)在性質(zhì)上為脈振電動(dòng)勢(shì)(空間位置固定，振幅時(shí)間變化)。單相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)振幅的位置與繞組的軸線一致。 基波和各諧波的振幅在時(shí)間上以電流的頻率脈動(dòng)。 諧波電動(dòng)勢(shì)的公式和最大值，諧波電動(dòng)勢(shì)的公式，最大值，諧波的次數(shù)越高，振幅越小。二、三相繞組的電動(dòng)勢(shì)1 .基波電動(dòng)勢(shì)

13、的合成以a相繞組的軸線為空間坐標(biāo)原點(diǎn)，按a、b、c相順序?yàn)閤軸正方向，以a相電流達(dá)到最大值的瞬間為時(shí)間的起點(diǎn)。 三相基波起磁力式為：三相基波合成起磁力為：其中基波合成起磁力的最大值為：探討在電流變化的全周期的時(shí)間內(nèi)，基波合成起磁力隨時(shí)間在氣隙的圓周空間內(nèi)變化的情況。 時(shí)零和任意時(shí)的基波合成電動(dòng)勢(shì)的分布、基波合成旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)示意圖，三相基波合成電動(dòng)勢(shì)振幅大小一定，沿氣隙的圓周呈正弦波狀分布的旋轉(zhuǎn)行波即旋轉(zhuǎn)速度：相對(duì)于振幅點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)的電角速度為基波合成電動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)速度， 三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向：當(dāng)電流成為a、b、c相順序時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閍相軸線-b相軸線-c相軸線，即從電流的進(jìn)相向電流的滯相轉(zhuǎn)移.

14、 通過改變電流的相序，可以改變?nèi)嗷ê铣呻妱?dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向。 電流為時(shí)，振幅大小一定，旋轉(zhuǎn)速度一定的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)稱為圓形旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。 由圓形的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱為圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 單相基波振動(dòng)電動(dòng)勢(shì)可分解成兩個(gè)振幅大小相等，轉(zhuǎn)速相同，旋轉(zhuǎn)方向相反的圓形旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。 在對(duì)稱三相繞組通過對(duì)稱三相電流時(shí)產(chǎn)生的三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的特性是，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，旋轉(zhuǎn)速度為同步旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)方向由通電的電流的相順序決定，即從電流進(jìn)相向電流遲相轉(zhuǎn)移。 振幅的大小一定，由相電流的有效值決定，是各相脈波振動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)的3/2倍。 當(dāng)某一相的電流達(dá)到最大值時(shí)，三相基波合成電動(dòng)勢(shì)的振幅在該相繞組的軸線

15、上。 2、三相高次諧波電動(dòng)勢(shì)的合成三相三次諧波電動(dòng)勢(shì)的合成各相三次諧波合成電動(dòng)勢(shì)為：三相五次諧波電動(dòng)勢(shì)的合成各相五次諧波電動(dòng)勢(shì)為：五次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的振幅為：五次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為：五次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基本波相反。 三相七次諧波電動(dòng)勢(shì)的合成在各相七次諧波式中七次諧波合成電動(dòng)勢(shì)為：七次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的振幅為：七次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為：七次諧波合成電動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基波相同。 三、三相異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)由三相基波合成電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的基波主磁場(chǎng)和三相高次諧波合成電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的高次諧波泄漏磁場(chǎng)組成。 三相基波合成主磁場(chǎng)：三相高次諧波合成漏磁場(chǎng)：基波合成磁場(chǎng)和高次諧波合成磁場(chǎng)一致，轉(zhuǎn)子繞組的作用不同。 4.5三相異步電動(dòng)機(jī)定子線圈的電動(dòng)勢(shì)、一、線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于單一導(dǎo)體所在的氣隙磁場(chǎng)磁通密度的大小，隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。 1 .如果把整距線圈電動(dòng)勢(shì)設(shè)為整距線圈的匝數(shù)，則該線圈通過的磁通，通過交鏈的交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈、交鏈二、線圈組的感應(yīng)電