1、Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第四章 異步電機(jī)（一）三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理,交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造方便， 運(yùn)行可靠， 價(jià)格低廉， 重量較輕， 。,交流電機(jī)的缺點(diǎn)： 不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速； 必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵(lì)磁電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流電機(jī)有兩大類：異步電機(jī)和同步電機(jī)。 同步電機(jī)：轉(zhuǎn)速與交流電源頻率之間存在嚴(yán)格不變的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 異步電機(jī)：定子接上交流電源后，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。（感應(yīng)電機(jī)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,異步（感應(yīng)）電機(jī)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(jiǎn)單，堅(jiān)固，成本低，運(yùn)行性能不如繞線式,通過外串電阻改善電機(jī)的起動(dòng)，調(diào)速等性能,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,一、三相異步電動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)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(jī)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(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條間相對(duì)轉(zhuǎn)速不大，所以導(dǎo)條中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不大，導(dǎo)條和鐵心間一般無(wú)需絕緣材料，工藝極為簡(jiǎn)單，由插入每個(gè)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(gè)關(guān)松鼠的籠子。 籠形轉(zhuǎn)子既無(wú)集電環(huán)又無(wú)絕緣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，運(yùn)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(duì)容量大于100kw的電機(jī)，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(duì)稱三相繞組接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸三個(gè)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(dòng)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(dòng)機(jī)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(chǎng)就需要較大勵(lì)磁電流，這樣會(huì)使電機(jī)的功率因數(shù)變壞。然而，磁阻大可以減少氣隙磁場(chǎng)中的諧波含量，從而減少附加損耗，改善起動(dòng)性能。 氣隙過小，裝配困難和運(yùn)轉(zhuǎn)不安全。 一般異步電動(dòng)機(jī)的氣隙以較小為宜。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài),1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 一種極性和大小不變，

7、并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。,A-X、B-Y、C-Z三個(gè)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(duì)稱三相繞組。當(dāng)其接上對(duì)稱的三相電源，則在該繞組中通過對(duì)稱三相電流。,規(guī)定：電流為正時(shí)，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(fù)時(shí)，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(dāng)三相對(duì)稱繞組接上三相對(duì)稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(duì)數(shù)； f1為交流電源的頻率。,四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)示意圖,特例：P=1,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,三相異步電動(dòng)機(jī)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(gè)整體。 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心上嵌有三相對(duì)稱繞組，接通三相對(duì)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(chǎng)。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條被這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)中必然會(huì)受到電磁力（左手定則）。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

9、以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)。,NEXT,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài),異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不可能在導(dǎo)條內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，也不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。,轉(zhuǎn)差ns-n的存在是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài),電磁制動(dòng)狀態(tài),電動(dòng)機(jī)狀態(tài),發(fā)電機(jī)狀態(tài),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī) 的銘牌數(shù)據(jù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,額定功率 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)輸出的機(jī)械功率,單位為 kW,額定電壓 在額定運(yùn)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(dòng)機(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)， 定子繞組中的線電流，單位為 A,額定頻率 我國(guó)的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為 50Hz,額定轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)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(biāo)明繞組的相數(shù)與接法（星形還是三角形）、絕緣等級(jí)及允許溫升等。對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電動(dòng)勢(shì)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(jī)的共同問題,是交流電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)）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(dòng)勢(shì)分析； 三相交流繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分析；,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī) 的定子繞組,Copyright 200

12、8, , TW. All rights reserved.,1、電角度與機(jī)械角度 轉(zhuǎn)子鐵心的橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度為360，稱為機(jī)械角度。 從電磁角度看，一對(duì)N,S極構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，即1對(duì)磁極為360電角度； 電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p時(shí)，電機(jī)圓周的角度數(shù)為p 360電角度。,電角度= p機(jī)械角度,一、交流繞組的一些基本知識(shí)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(gè)引出線，一個(gè)稱為首端，另一個(gè)稱為末端。,一、交流繞組的一些基本知識(shí)和基本量,3

13、、極距沿定子鐵心內(nèi)圓每個(gè)磁極所占的范圍； 用長(zhǎng)度表示： 用槽數(shù)表示：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,單層繞組：一個(gè)槽中只放一個(gè)線圈邊； 雙層繞組：一個(gè)槽中放兩個(gè)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(duì)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(hào)q表示 （m相數(shù)）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,均勻原則：每個(gè)極距內(nèi)的槽數(shù)

14、（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個(gè)極距內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等； 對(duì)稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互相錯(cuò)開120電角度。 如槽距角為，則相鄰兩相錯(cuò)開的槽數(shù)為120/。 電勢(shì)相加原則：線圈兩個(gè)邊的感應(yīng)電勢(shì)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(gè)邊在N極下，另一個(gè)應(yīng)在S極下。,交流繞組的構(gòu)成原則,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,對(duì)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(chǎng)極數(shù)； （2）多相繞組必須對(duì)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(chǎng)在空間的分布為正弦分布，且旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在交流繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)必須隨時(shí)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(chǎng)最強(qiáng)而且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 因此線圈的節(jié)距y1盡可能接近極距， 而且對(duì)于三相繞組盡可能采用600相帶。（每個(gè)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(qiáng)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(shuō)明問題，以下假設(shè)給定電機(jī)極數(shù)2p=4，槽數(shù)Q1=24,1、極距的計(jì)算 若2p=4，Q1=24，則 =6,二、交流繞組的排列和連接,兩極磁動(dòng)勢(shì)圖,四極磁動(dòng)勢(shì)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(gè)極距的線圈內(nèi)，為建立極數(shù)符合給定的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)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(gè)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(dòng)機(jī)每個(gè)相帶為60電角度。,確定相

17、帶和應(yīng)有的電流相對(duì)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(gè)線圈組中兩個(gè)線圈邊嵌入1、2槽，又=6，所以另外兩個(gè)線圈邊嵌入7、8槽 因?yàn)槭侨?，且q=2，所以第二個(gè)線圈組中兩個(gè)線圈邊應(yīng)嵌入7+3*2=13、8+3*2=14槽，另外兩個(gè)線圈邊嵌入19、20槽 第一、二線圈組按電流方向要求進(jìn)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(jì)算極距； 計(jì)算每極每相槽數(shù)q； 劃分相帶； 組成線圈組； 按極性對(duì)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(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，整個(gè)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(jī)（ ）的定子繞組為例，說(shuō)明單層繞組構(gòu)成。,1、計(jì)算極距,2、計(jì)算每極每相槽數(shù),3、劃分相帶,電機(jī)為兩極，每個(gè)極距內(nèi)有12/4=3個(gè)相帶，整個(gè)定子共有6個(gè)相帶，每個(gè)相帶有4個(gè)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(dòng)勢(shì)僅與線圈中電流方向有關(guān)，與線圈的聯(lián)接次序無(wú)關(guān)，由此引出b）圖，即同心式繞組 特點(diǎn)：繞組中各線圈節(jié)距不等，各線圈的軸線重合。

19、優(yōu)點(diǎn)：端接部分互相錯(cuò)開，重疊層數(shù)較少，便于布置，散熱較好 缺點(diǎn)：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(gè)槽內(nèi)都有上下兩個(gè)線圈邊，每個(gè)線圈的一個(gè)邊放在某一個(gè)槽的上層，另一邊放在相隔節(jié)距y1的另一個(gè)槽的下層。整個(gè)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(shuō)明3相雙層繞組的排列和聯(lián)接。,1、計(jì)算極距,2、選擇節(jié)距,選擇短節(jié)距,3、計(jì)算每極每相槽數(shù),并且計(jì)

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(shí)線，下層邊用虛線表示），并且編號(hào) 1號(hào)線圈的一個(gè)邊放1號(hào)槽上層，另一個(gè)邊放1+8=9號(hào)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(hào)和19、20、21號(hào) -A：10、11、12號(hào)和28、29、30號(hào),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(zhǎng)，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(hào)分配，與疊繞組相同，連接規(guī)則與直流電機(jī)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(lái)，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(dòng)機(jī) 的定子磁動(dòng)勢(shì)及磁場(chǎng),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(dòng)勢(shì),一

23、、單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 脈振磁動(dòng)勢(shì),b）圖由來(lái)：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(dòng)勢(shì)在任何瞬時(shí)，空間的分布總是一個(gè)矩形波。 這種從空間上看位置固定，從時(shí)間上看大小在正負(fù)最大值之間變化的磁動(dòng)勢(shì)，稱為脈振磁動(dòng)勢(shì)。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(dòng)勢(shì)分布的矩形波幅值一般表達(dá)式：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,四極整距線圈

24、的磁動(dòng)勢(shì),磁場(chǎng)分布,磁動(dòng)勢(shì)分布,多極電機(jī)的一對(duì)極內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)與兩極電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)完全相同。即p對(duì)極磁動(dòng)勢(shì)分布波形僅是周期數(shù)增加為p倍而已。,整距線圈磁動(dòng)勢(shì)分布和大小變化規(guī)律：空間按矩形分布，大小隨時(shí)間做正弦變化,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,為便于分析，應(yīng)用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)矩形波進(jìn)行分解。矩形波中含有1，3，5，奇次諧波，且僅含有余弦項(xiàng)。,其中：,由此，一個(gè)整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,各線圈磁動(dòng)勢(shì)波,（二）線圈組的磁動(dòng)勢(shì),合成磁動(dòng)勢(shì)的基波,整距線圈的線圈

25、組的磁動(dòng)勢(shì),1、整距線圈的線圈組磁動(dòng)勢(shì),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(diǎn)相加。 矢量的長(zhǎng)度代表基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值Fy1，各基波磁動(dòng)勢(shì)間空間位移，代表各基波磁動(dòng)勢(shì)的矢量間的位移。 長(zhǎng)度為Fy1的q個(gè)線圈數(shù)的線圈組互差a角的基波合成磁動(dòng)勢(shì)為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,得到線圈組的合成基波磁動(dòng)勢(shì)為,為基波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù),由,其中：,同理高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值：,為 次諧波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例4-2 一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù)為

26、36，計(jì)算其基波和5次、7次諧波磁動(dòng)勢(shì)的分布因數(shù)。,解 計(jì)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(huì)減少諧波含量，使得磁動(dòng)勢(shì)波形會(huì)趨近于正弦波形，所以采用分布繞組是改善磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì),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(dòng)勢(shì)與線圈邊中的電流方向有關(guān)，與線圈邊連接次序無(wú)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(dòng)勢(shì)的節(jié)距因數(shù),矢量疊加，得基波合成的磁動(dòng)勢(shì)：,同理，對(duì)于v 次諧波,式中,稱為諧波磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè)折扣kq1； 采用分布繞組，可改善磁動(dòng)勢(shì)的波形。 線圈由整距改為短距的基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值應(yīng)該打一個(gè)折扣ky1； 采用短距線圈組，可改善磁動(dòng)勢(shì)的波形。 由短距線圈組成的分布繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)幅值乘以系數(shù)kw1=kq1ky1，稱為基波繞組因數(shù)。,

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

29、軸線，即為該相繞組在該對(duì)極下的軸線。以一對(duì)極考慮，這就是相繞組的軸線。 假設(shè)空間坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組的軸線處，則,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,對(duì)于單相繞組磁動(dòng)勢(shì)，可以歸納以下幾點(diǎn)： 1）單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)是一種空間位置上固定、幅值隨時(shí)間變化 的脈振磁動(dòng)勢(shì)。 2）單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的位置與繞組的軸線相重合。 3）單相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)中的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值為 ； 而v 次諧波磁動(dòng)勢(shì)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(biāo)的原點(diǎn)，并且

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

31、 TW. All rights reserved.,三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)大小不變、旋轉(zhuǎn)的行波，可以通過確定波上的特殊點(diǎn)（例如波幅這點(diǎn)）確定其轉(zhuǎn)速。 對(duì)于波幅這一點(diǎn)，其幅值恒為F1，當(dāng)cos(t-x/)=1時(shí)滿足這一點(diǎn),即 t-x/=0， t=x/， 把空間角度=x/對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)，可求出波幅這點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角速度,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速,證實(shí)了三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,可以得出結(jié)論，當(dāng)某相電流達(dá)到最大值，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(fù)序的，則磁動(dòng)勢(shì)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?dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要改變定子電流的相序，把定子繞組三個(gè)出線端的任意兩個(gè)（例如B端和C端）對(duì)調(diào)即可。,從而可得出,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,從上式可以看出，一個(gè)正弦分布的幅值為F1,的脈振磁勢(shì)波可以分解為兩個(gè)波長(zhǎng)相同、幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)分解以后

33、，再合成，三個(gè)反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波互相抵消而消失；三個(gè)正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)互相疊加而加強(qiáng)。于是三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)成為一個(gè)正向旋轉(zhuǎn)、幅值等于 的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)具有以下特性： 1）是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，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(dòng)勢(shì)幅值的3/2倍，旋轉(zhuǎn)幅值軌跡是一個(gè)圓。 3）三相電流中任意一相電流瞬時(shí)值達(dá)到最大值時(shí)，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值，恰好在這一相繞組的軸線上。,Co

34、pyright 2008, , TW. All rights reserved.,對(duì)于任意m相對(duì)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(duì)稱繞組中通以m相對(duì)稱電流時(shí)，反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相消為零，正轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同相相加，所形成的m相合成磁動(dòng)勢(shì)也是圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為各相脈振磁動(dòng)勢(shì)幅值的m/2，其轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。,任意m相對(duì)稱繞組產(chǎn)生的磁勢(shì),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,當(dāng)v=6K-1, (K=1、2、3、)（即：v=5、11、），諧波合成磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)的方向相反； 當(dāng)v=6K+1, (K=1、

35、2、3、)（即：v=7、13、），諧波合成磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向與基波合成磁動(dòng)勢(shì)的方向相同； 諧波合成磁動(dòng)勢(shì)仍為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其轉(zhuǎn)速為nsv=ns/v ； 當(dāng)v=6K-3,(K=1、2、3、)（即：v=3、9、），諧波合成磁動(dòng)勢(shì)等于零。,各次諧波磁動(dòng)勢(shì),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例如，三次諧波表達(dá)式為：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,當(dāng)對(duì)稱三相繞組接通對(duì)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(chǎng)，是由三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)所建立，異步電機(jī)依靠這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子繞組的反作用實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換

36、，它是異步電動(dòng)機(jī)的主磁場(chǎng)。 三相合成磁動(dòng)勢(shì)中還含有奇次諧波分量建立諧波磁場(chǎng)，此分量一般很小，異步電動(dòng)機(jī)中的諧波磁場(chǎng)作為漏磁場(chǎng)來(lái)處理。 漏磁通在轉(zhuǎn)子繞組里也會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其頻率與主磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)頻率不同，因而它與轉(zhuǎn)子電流作用時(shí)產(chǎn)生無(wú)效的轉(zhuǎn)矩。但在定子繞組中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的頻率為 （影響定子電流） ： 諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)， ： 諧波磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速，,三、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng),Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī) 定子繞組的電動(dòng)勢(shì),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(dòng)勢(shì)時(shí)，氣隙磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)。,一、線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),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(shí)值的表達(dá)式,有效值的表達(dá)式,1、整距線圈的電動(dòng)勢(shì),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(zhǎng)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(dá)式,2、短距線圈的電動(dòng)勢(shì),瞬時(shí)值的表達(dá)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(shí)值的表達(dá)式,有效值的表達(dá)式,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,另一種推導(dǎo)過程：,兩線圈邊的電動(dòng)勢(shì)相位上差 電角度，短距線圈電動(dòng)勢(shì)相量為：,根據(jù)相量的幾何關(guān)系，短距線圈電動(dòng)勢(shì)的有效值為：,Copyr

39、ight 2008, , TW. All rights reserved.,一個(gè)線圈組電動(dòng)勢(shì)的有效值為:,二、線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),q個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)的相量和為線圈組的總電動(dòng)勢(shì)：,于是：,：繞組的分布因數(shù),：q個(gè)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(duì)單層繞組而言，每個(gè)相繞組有p個(gè)線圈組，并聯(lián)支路數(shù)為a，每個(gè)線圈的匝數(shù)為Ny，則每個(gè)相繞組串聯(lián)匝數(shù)為,所以單層繞組相電動(dòng)勢(shì)基波的有效值為:,對(duì)雙層繞組而言，每個(gè)相繞組有2p個(gè)線圈組，每個(gè)相繞組串聯(lián)匝數(shù)為:,所以雙層繞組相電動(dòng)勢(shì)基波的有效值為,三、相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相電勢(shì),例4-3一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的定子繞組為星形接法，線電壓380V，工作時(shí)每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為相電壓的87.7%，氣隙基波密度為0.738T，定子內(nèi)徑D=10.4