第四章 異步電機(jī)原理

1、第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.1 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 4.2 4.2 交流電機(jī)的繞組交流電機(jī)的繞組 4.3 4.3 交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 4.4 4.4 交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì) 4.5 4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 4.6 4.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 4.74.7三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖. . 4.84.8三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡 三相異步電機(jī)主要用作電

2、動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣泛制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣泛 應(yīng)用。但是，功率因數(shù)低、起動(dòng)和調(diào)速性能差。應(yīng)用。但是，功率因數(shù)低、起動(dòng)和調(diào)速性能差。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu) 4.1.14.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 一、定子部分 1.1.定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分。導(dǎo)磁部分。 2 2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)、定子繞組：放在定

3、子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。導(dǎo)電部分。 3 3、機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。、機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。 二、轉(zhuǎn)子部分 1 1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。 2 2、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組： 1 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一 根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。2 2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn) 子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。大

4、小為機(jī)械條件所能允許達(dá)異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。大小為機(jī)械條件所能允許達(dá) 到的最小值。到的最小值。 三、氣隙 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分： 繞線型異步電動(dòng)機(jī)繞線型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī) 繼續(xù) 繼續(xù) 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 下面是它主要部件的拆分圖。下面是它主要部件的拆分圖。 右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電 動(dòng)機(jī)的外形圖。動(dòng)機(jī)的外形圖。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子 鐵心和繞組鐵心和繞組 結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 三相繞線型三相繞線型 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 返回 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 第4章 三

5、相異步電動(dòng)機(jī) 4.1.2 4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 U2 U1 W2 V1 W1 V2 1 n n 一、轉(zhuǎn)動(dòng)原理 1 1、電生磁、電生磁：三相對(duì)稱繞組通三相對(duì)稱繞組通 往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。 2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。 3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功轉(zhuǎn)子載流（有功 分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受 電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩， 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化

6、為機(jī)械能。為機(jī)械能。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、轉(zhuǎn)差率 1 1 nn s n 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種 運(yùn)行情況。運(yùn)行情況。 轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，;s,n10 電機(jī)理想空載時(shí)電機(jī)理想空載時(shí)，.s,nn0 1 作為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在作為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在 1 0n范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0 0 1 1范圍內(nèi)變。范圍內(nèi)變。 負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。 轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速

7、大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn) 速為：速為： 1 1n = (- s)n 額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.010.060.010.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接 近同步速。近同步速。 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用 s s表示，表示，即：即： 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài) 根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù), ,異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài) 機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?能能 電能和機(jī)械能變電能和機(jī)械能變 成內(nèi)能成內(nèi)能 電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī) 械能

8、械能 能量關(guān)系 制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)速 外力使電機(jī)快速外力使電機(jī)快速 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 外力使電機(jī)沿磁外力使電機(jī)沿磁 場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn) 定子繞組接對(duì)定子繞組接對(duì) 稱電源稱電源 實(shí)現(xiàn) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)狀態(tài) 1 0 n n 0n n 10 s1s0s 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.1.3 4.1.3 型號(hào)和額定值型號(hào)和額定值 一、型號(hào) 例例: : 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 額定值關(guān)系有：額定值關(guān)系有：3 NNNNN PU I cos )VkV(U N 或或額額定定電電壓壓 額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)加在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)加在 定子繞組上的線電

9、壓定子繞組上的線電壓. . )kW(PN額額定定功功率率 額定條件下轉(zhuǎn)軸上額定條件下轉(zhuǎn)軸上 輸出的機(jī)械功率。輸出的機(jī)械功率。 )A(I N 額額定定電電流流 在額定運(yùn)行狀態(tài)下流在額定運(yùn)行狀態(tài)下流 入定子繞組的線電流入定子繞組的線電流. min)/r(nN額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 額定運(yùn)行時(shí)電額定運(yùn)行時(shí)電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速. N N f 額額定定效效率率 額額定定頻頻率率 額額定定功功率率因因數(shù)數(shù) N cos 二、額定值二、額定值 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動(dòng)機(jī) 的定子部分完全相同。的定子部分完全相同。 對(duì)中、小容量的

10、低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞對(duì)中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞 組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活 地接成地接成“Y”Y”形或形或“D”D”形。形。 U1 V1 W1U1 V1 W1 W2 U 2 V2W2 U2 V2 D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 三、接線三、接線 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2交流電機(jī)的繞組 4.2.1 交流繞組的基本知識(shí) 一、基本要求和分類 1 1）三相繞組對(duì)稱；）三相繞組對(duì)稱； 2 2）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)； 3 3）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接近正弦；）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)

11、的波形力求接近正弦； 4 4）節(jié)省用銅量；）節(jié)省用銅量； 5 5）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好；）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好； 6 6）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、交流繞組的基本概念二、交流繞組的基本概念 1 1、極距、極距 兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。若定子的兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。若定子的 槽數(shù)為槽數(shù)為Z Z，磁極對(duì)數(shù)為，磁極對(duì)數(shù)為p p，則極距：，則極距： Z = 2 p 2 2、線圈節(jié)距、線圈節(jié)距 y 一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。一個(gè)線圈的兩個(gè)

12、有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。 .y的的繞繞組組為為整整距距繞繞組組 3 3、電角度、電角度 p電電角角度度機(jī)機(jī)械械角角度度 .y的的繞繞組組為為短短距距繞繞組組 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4 4、槽距角、槽距角a 相鄰兩個(gè)槽之間的電角度相鄰兩個(gè)槽之間的電角度： 0 360p = Z 6 6、相帶、相帶 每個(gè)極面下的導(dǎo)體平均分給各相，則每一相繞組在每個(gè)極每個(gè)極面下的導(dǎo)體平均分給各相，則每一相繞組在每個(gè)極 面下所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。面下所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。 每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為每一個(gè)極面下每相所占的槽數(shù)為 5 5、每極每相槽數(shù)、每極每相槽數(shù)q 2 Z q =

13、 pm 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2.24.2.2 三相單層繞組三相單層繞組 單層繞組的每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊，電機(jī)的線圈總數(shù)等于單層繞組的每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線圈邊，電機(jī)的線圈總數(shù)等于 定子槽數(shù)的一半。單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組。定子槽數(shù)的一半。單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組。 一、單層鏈?zhǔn)嚼@組 單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而 成，整個(gè)外形如長(zhǎng)鏈。成，整個(gè)外形如長(zhǎng)鏈。 鏈?zhǔn)嚼@組的每個(gè)線鏈?zhǔn)嚼@組的每個(gè)線 圈節(jié)距相等并且制造方圈節(jié)距相等并且制造方 便；線圈端部連線較短便；線圈端部連線較短 并且省銅。主要用于并且省

14、銅。主要用于 q=2q=2的的4 4、6 6、8 8極小型三極小型三 相異步電動(dòng)機(jī)。相異步電動(dòng)機(jī)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、單層交叉式繞組二、單層交叉式繞組 單層交叉式繞組由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，單層交叉式繞組由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成， 同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互 相交叉。相交叉。 交叉式繞組由交叉式繞組由 兩大一小線圈交叉兩大一小線圈交叉 布置。線圈端部連布置。線圈端部連 線較短，有利于節(jié)線較短，有利于節(jié) 省材料，并且省銅。省材料，并且省銅。 廣泛用于廣泛用于q1q1的且為的且

15、為 奇數(shù)的小型三相異奇數(shù)的小型三相異 步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、單層同心式繞組 同心式繞組由幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心同心式繞組由幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心 形狀的線圈組構(gòu)成。形狀的線圈組構(gòu)成。 同心式繞組端同心式繞組端 部連線較長(zhǎng)，適用部連線較長(zhǎng)，適用 于于q=4q=4、6 6、8 8等偶等偶 數(shù)的數(shù)的2 2極小型三相極小型三相 異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 不適宜于大 中型電機(jī) 元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，嵌線方便，單，嵌線方便， 槽內(nèi)無(wú)層間絕緣槽內(nèi)無(wú)層間絕緣 廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于10kW10kW以下的以下的 異

16、步電動(dòng)機(jī)定子繞組異步電動(dòng)機(jī)定子繞組 單層繞組為單層繞組為 整距繞組整距繞組 缺點(diǎn) 電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng) 勢(shì)波形較差勢(shì)波形較差 鐵損和噪鐵損和噪 聲較大聲較大 起動(dòng)性 能較差 三相 單層 繞組 的優(yōu) 缺點(diǎn) 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.2.3 4.2.3 三相雙層繞組三相雙層繞組 雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊，線圈的每雙層繞組每個(gè)槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊，線圈的每 一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相隔為一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相隔為 y y 的另一槽的下層。的另一槽的下層。 雙層繞組分雙層疊繞組（如圖雙層繞組分雙層疊繞組（如圖2a=12a

17、=1）和雙層波繞組（略）和雙層波繞組（略）。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 雙層繞組的特點(diǎn)：雙層繞組的特點(diǎn)： 1 1）線圈數(shù)等于槽數(shù)；）線圈數(shù)等于槽數(shù)； 2 2）線圈數(shù)組數(shù)等于極數(shù)，也等于最大并聯(lián)支路數(shù)）線圈數(shù)組數(shù)等于極數(shù)，也等于最大并聯(lián)支路數(shù)； 3 3）每相繞組的電動(dòng)勢(shì)等于每條支路的電動(dòng)勢(shì)。）每相繞組的電動(dòng)勢(shì)等于每條支路的電動(dòng)勢(shì)。 優(yōu) 點(diǎn) 可以選擇最有利的節(jié)可以選擇最有利的節(jié) 距，使電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)距，使電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng) 勢(shì)波形更接近正弦波勢(shì)波形更接近正弦波 所有線圈的形狀所有線圈的形狀 和尺寸相同，便和尺寸相同，便 于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 端部排列整齊端部排列整齊 機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高 可組成較可組成

18、較 多的并聯(lián)多的并聯(lián) 支路支路 缺點(diǎn) 嵌線 困難 用銅用銅 量大量大 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.34.3交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 4.3.1 4.3.1 線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及短距系數(shù) 一、一根導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì) 二、整距繞組的電動(dòng)勢(shì) 每個(gè)整距繞組由每個(gè)整距繞組由N Nc c個(gè)相同和線匝組成，每個(gè)整距線圈的個(gè)相同和線匝組成，每個(gè)整距線圈的 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì): : 111 444 y (y)ctc EN E.fN 電動(dòng)勢(shì)頻率電動(dòng)勢(shì)頻率: : 60 pn f 電動(dòng)勢(shì)大小電動(dòng)勢(shì)大小: : 1 2 22 1c E.f 電動(dòng)勢(shì)波形電動(dòng)勢(shì)波形: :Blve 隨時(shí)間變化

19、的波形隨時(shí)間變化的波形 取決于氣隙磁密在取決于氣隙磁密在 空間的分布波形空間的分布波形 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、短距線圈的電動(dòng)勢(shì) 每個(gè)短距線圈的電動(dòng)勢(shì)每個(gè)短距線圈的電動(dòng)勢(shì): : 1 4 44 11()cy E.fN k yy 稱為稱為短距系數(shù)短距系數(shù)： 線圈短距時(shí)電動(dòng)線圈短距時(shí)電動(dòng) 勢(shì)比整距時(shí)打的勢(shì)比整距時(shí)打的 一個(gè)折扣一個(gè)折扣 0 90 1 1 1 y (y ) y y (y ) E y ksin() E 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.3.2 4.3.2 線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及分布系數(shù)線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及分布系數(shù) 一組線圈由一組線圈由q q個(gè)線圈組成個(gè)線圈組成, ,若若q q個(gè)線圈為集中繞組

20、時(shí)個(gè)線圈為集中繞組時(shí), ,各線圈各線圈 電動(dòng)勢(shì)大小相等、相位相同，線圈組電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)大小相等、相位相同，線圈組電動(dòng)勢(shì)為: : 1111 4.44 q (q= )cy E=fqN k 若若q q個(gè)線圈為分布繞組個(gè)線圈為分布繞組, ,放在放在q q個(gè)槽內(nèi)個(gè)槽內(nèi), ,各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相各線圈電動(dòng)勢(shì)大小相 同同, ,相位相差相位相差電角度電角度, ,電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為: : 11111 4 444 44 11()cyqc E.fqN k k.fqN k qqw 1 1 1 2 2 q (q1) q q (q=1) qa sin E k= a E qsin 稱為稱為基波分布系數(shù)基波分布系數(shù): 線圈組電動(dòng)

21、勢(shì)等于集線圈組電動(dòng)勢(shì)等于集 中線圈組電動(dòng)勢(shì)打的中線圈組電動(dòng)勢(shì)打的 一個(gè)折扣一個(gè)折扣. 稱為稱為基波繞組基波繞組 系數(shù)。系數(shù)。 111wyq k= kk 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.3.3 4.3.3 一相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一相繞組的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 一繞組有一繞組有2a2a條支路，一條支路由若干個(gè)線圈組路串聯(lián)組成。條支路，一條支路由若干個(gè)線圈組路串聯(lián)組成。 一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為一條支路的基波電動(dòng)勢(shì)一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì)為一條支路的基波電動(dòng)勢(shì) 111 4.44 pw E=fNk 一、一相繞組的基波電動(dòng)勢(shì) 對(duì)單層繞組：對(duì)單層繞組： 2 c pqN N= a 對(duì)雙層繞組：對(duì)雙層繞組： c 2pqN

22、N= 2a 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、短距繞組、分布繞組對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響 0 90 2 2 4 44 ksin() sin k sin E.fNkk y q pyq y q q 對(duì)V次諧波： 1 pp nn p n ff 60 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 改善電動(dòng)勢(shì)波形的方法改善電動(dòng)勢(shì)波形的方法: : 00 1 py E,k,y時(shí)時(shí)采采用用 .k y 盡盡可可能能小小讓讓0 （）（）采用短距繞組來(lái)削弱高次諧波采用短距繞組來(lái)削弱高次諧波 （）采用分布繞組來(lái)削弱高次諧波（）采用分布繞組來(lái)削弱高次諧波 盡盡可可能能小小讓讓 q k 改善主磁極磁場(chǎng)的分布改善主磁極磁場(chǎng)的分布 改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧

23、波電動(dòng)勢(shì)改善交流繞組的構(gòu)成，削弱諧波電動(dòng)勢(shì) 采用接線消除線電動(dòng)勢(shì)中的三及其倍數(shù)的奇次諧波采用接線消除線電動(dòng)勢(shì)中的三及其倍數(shù)的奇次諧波 00 5 4 55 py E,k,y時(shí)時(shí) 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.4交流電機(jī)繞組的磁動(dòng)勢(shì) 4.4.1 4.4.1 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 一、整距集中繞組的磁動(dòng)勢(shì) 一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī)一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī), ,一個(gè)整距一個(gè)整距 繞組通入交流電流繞組通入交流電流, ,線圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分線圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分 布如圖布如圖, ,由全電流定律得由全電流定律得: : iNiHdl c 忽略鐵心磁阻忽略鐵心磁阻, ,磁動(dòng)勢(shì)完全降落在兩磁動(dòng)勢(shì)完

24、全降落在兩 個(gè)氣隙上個(gè)氣隙上. .每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為: : ttsinFsinINiNf cmcccc 2 1 2 1 空間分布為空間分布為矩形波矩形波, ,隨時(shí)間按隨時(shí)間按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變變 化化. .變化變化頻率為電流頻率頻率為電流頻率。 空間位置不變而幅值和方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為空間位置不變而幅值和方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱為脈動(dòng)磁脈動(dòng)磁 動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波: : 13 3 ( , )sincossincos.sincos. cccc fx tFtxFtxFtx 基

25、波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)為: : 1 42 0 9 2 ccccc FN I. N I 11 ( , )sincos cc fx tFtx 基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為: : 整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線，整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線， 空間每一點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)大小按正弦規(guī)律變化空間每一點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)大小按正弦規(guī)律變化仍然為仍然為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì) 1 1、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì) cqycyqp Ikk)qN(kFF 11111 20.92 每個(gè)繞組由每個(gè)繞組由q q 個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，

26、依次在定子圓周空間錯(cuò)開(kāi)個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯(cuò)開(kāi) 槽距角槽距角,繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為q q個(gè)線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量個(gè)線圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量 和：和： 111qcq kqFF 2 2、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì) 雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng)雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng) 勢(shì)的相量和，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響：勢(shì)的相量和，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響： 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 3 3、相繞組的磁動(dòng)勢(shì)、相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和

27、磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有p p 對(duì)磁極，就有對(duì)磁極，就有p p條并聯(lián)的對(duì)稱分支磁路，所以一相繞組的基波條并聯(lián)的對(duì)稱分支磁路，所以一相繞組的基波 磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若 每相電流為每相電流為I Ip p: : xcostsinI p Nk .xcostsinFt)(x,f p 1w pp 90 11 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布，單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布， 幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、單相脈

28、動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)的分解 即一個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)可以分解成兩個(gè)幅值大小相等的磁動(dòng)勢(shì)。即一個(gè)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)可以分解成兩個(gè)幅值大小相等的磁動(dòng)勢(shì)。 1111 11 11 22 ppp +- pp f (x,t) F sincosxF sin(x)F sin(x) = f (x,t)+ f (x,t) p ttt 先分析)xtsin(F)t ,x(f pp 11 2 1 取幅值點(diǎn)分析 2 xt ;x,t 22 0 時(shí)時(shí) ;x,t0 2 時(shí)時(shí) ;x,t 22 時(shí)時(shí) x t)(x,f 1p 2 2 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 綜上分析綜上分析 。 )t ,x(f,x)t ,x(f)( pp 向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì) 稱稱為為正正

29、故故軸軸正正方方向向移移動(dòng)動(dòng)朝朝隨隨著著時(shí)時(shí)間間推推移移 11 1 。)t ,x(f)( p 勢(shì)勢(shì)幅幅值值的的一一半半的的幅幅值值為為單單相相基基波波磁磁動(dòng)動(dòng) 1 2 min)/( 60 )/( 2 2 )/(2)3( 1 r p f sr p f p f n smf dt dx v 旋轉(zhuǎn)速度 線速度為 。x,)t ,x(f)t ,x(f pp 的的負(fù)負(fù)方方向向只只是是旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方向向是是性性質(zhì)質(zhì)基基本本一一致致的的性性質(zhì)質(zhì)與與 11 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 可見(jiàn) (1)(1)單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng)單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng), ,它可以分解為大小相等、它可以分解為大小相等、 轉(zhuǎn)速相同而轉(zhuǎn)身

30、相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)速相同而轉(zhuǎn)身相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 (2)(2)反之反之, ,滿足上述性質(zhì)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的合成即為脈滿足上述性質(zhì)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的合成即為脈 動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。 （3）由于正方向或反方向的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，大）由于正方向或反方向的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，大 小不變，兩矢量頂點(diǎn)的軌跡為一圓形，所以這兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)為小不變，兩矢量頂點(diǎn)的軌跡為一圓形，所以這兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)為 圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.4.2 4.4.2 三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)三相繞組基波合成磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 三相的合成磁動(dòng)勢(shì)：三相的合成磁動(dòng)勢(shì)： 取取U U相繞組軸線

31、位置作為空間坐標(biāo)原點(diǎn)、以相序的方向作為相繞組軸線位置作為空間坐標(biāo)原點(diǎn)、以相序的方向作為 x x的參考方向、的參考方向、U U相電流為零時(shí)作為時(shí)間起點(diǎn)，則三相基波磁動(dòng)相電流為零時(shí)作為時(shí)間起點(diǎn)，則三相基波磁動(dòng) 勢(shì)為：勢(shì)為： )xtsin(F)xtsin(F)xcos()tsin(Ff )xtsin(F)xtsin(F)xcos()tsin(Ff )xtsin(F)xtsin(FxcostsinFf pppW pppV pppU 3 4 2 1 2 1 3 2 3 2 3 4 2 1 2 1 3 2 3 2 2 1 2 1 1111 1111 1111 111 3 2 p f (x,t) =Fsin

32、(t-x) = F sin(t-x) 可見(jiàn)：三相合成磁動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)可見(jiàn)：三相合成磁動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 交流電機(jī)三相對(duì)稱繞組交流電機(jī)三相對(duì)稱繞組, , 通入三相對(duì)稱電流，磁動(dòng)勢(shì)是三相通入三相對(duì)稱電流，磁動(dòng)勢(shì)是三相 的合成磁動(dòng)勢(shì)。的合成磁動(dòng)勢(shì)。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 為了分析旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對(duì)稱電流按余弦規(guī)為了分析旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對(duì)稱電流按余弦規(guī) 律變化，律變化，U U 相電流最大時(shí)為計(jì)時(shí)點(diǎn)，電流取首進(jìn)尾出為正，電相電流最大時(shí)為計(jì)時(shí)點(diǎn)，電流取首進(jìn)尾出為正，電 流波形和各時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的位置如圖所示：流波形和各時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的位置如圖所示： U2 U

33、1 W2 V1 W1 V2 1 n 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 用圖解法分析用圖解法分析不同時(shí)刻三相合成磁動(dòng)勢(shì)不同時(shí)刻三相合成磁動(dòng)勢(shì) 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電 流的相。流的相。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件：產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件：一是三相或多相對(duì)稱繞組；二一是三相或多相對(duì)稱繞組；二 是三相或多相對(duì)稱電流。兩個(gè)條件有一個(gè)不滿足，即產(chǎn)生橢圓形是三相或多相對(duì)稱電流。兩個(gè)條件有一個(gè)不滿足，即產(chǎn)生橢圓形 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。 三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生的基波合成磁 動(dòng)勢(shì)是一個(gè)幅值恒定不變的圓形旋轉(zhuǎn)

34、磁動(dòng)勢(shì)，它有以下主 要性質(zhì) (1)(1)幅值是單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的幅值是單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的3/23/2倍。倍。 (2)(2)轉(zhuǎn)向由電流相序決定轉(zhuǎn)向由電流相序決定, ,從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電 流相流相. . (3)(3)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電流的頻率和電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電流的頻率和電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) p f n 60 1 (4)(4)當(dāng)某相電流達(dá)最大值時(shí)當(dāng)某相電流達(dá)最大值時(shí), ,旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該 相繞組的軸線位置上相繞組的軸線位置上 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.5.1 4.5.1 空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系空載運(yùn)行時(shí)的

35、電磁關(guān)系 4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行 一、主、漏磁通的分布 為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動(dòng)機(jī)的為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動(dòng)機(jī)的 磁通分為主磁通和漏磁通。磁通分為主磁通和漏磁通。 主磁通同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，主磁通同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組， 其路徑為：定子鐵心其路徑為：定子鐵心氣隙氣隙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 鐵心鐵心氣隙氣隙定子鐵心。主磁通起定子鐵心。主磁通起 傳遞能量的作用。傳遞能量的作用。 除了主磁通以外的磁通稱為漏除了主磁通以外的磁通稱為漏 磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通 和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗 壓降作

36、用。壓降作用。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、空載電流和空載磁動(dòng)勢(shì) 異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流。 .I ,I :I, a r 0 00 0 功功分分量量 損損耗耗的的有有另另一一個(gè)個(gè)是是用用來(lái)來(lái)供供給給鐵鐵心心的的無(wú)無(wú)功功分分量量產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁通通 一一是是用用來(lái)來(lái)由由兩兩部部分分組組成成異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)空空載載電電流流與與變變壓壓器器一一樣樣 基基波波幅幅值值為為載載磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)產(chǎn)產(chǎn)生生的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)為為空空三三相相空空載載電電流流,FI 00 0 I p kNm F 1w11 0 0.9 2 .III ar000 :即

37、即 .F，I，E， 、, 000 22 于于是是乎乎為為零零 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子之之間間相相對(duì)對(duì)速速度度幾幾定定接接近近同同步步速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速很很高高空空載載運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí) .II,I,II rar00000 即即基基本本為為一一無(wú)無(wú)功功性性質(zhì)質(zhì)電電流流所所以以由由于于 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、電磁關(guān)系 10R I 1 U ()三相系)(I 三三相相系系統(tǒng)統(tǒng) 0 )(F三三相相合合成成 0 1 E 0 1 1 E 0 2 E 4.5.2 4.5.2 空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 與變壓器一樣與變壓器一樣, ,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)主、漏磁通在定子繞

38、組上感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) 0 1111 4.44 w kNfjE 101 XI jE 可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、電壓平衡方程與等效電路 與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時(shí)與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時(shí) 定子每相電壓方程式：定子每相電壓方程式： 0111010110111 IZEXI jRIERIEEU 同樣也有：同樣也有： 100mmm E = - I (R + jX) = - I Z 根據(jù)上兩式，可以作出空載時(shí)根據(jù)上兩式，可以作出空載時(shí) 等效電路。等效電路。 第4章

39、 三相異步電動(dòng)機(jī) 盡管異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是盡管異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是 有差別的：有差別的： 1 1）主磁場(chǎng)性質(zhì)不同：異步電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，變壓器為脈動(dòng)）主磁場(chǎng)性質(zhì)不同：異步電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，變壓器為脈動(dòng) 磁場(chǎng)磁場(chǎng). 4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動(dòng)機(jī)漏抗較變壓器的大異步電動(dòng)機(jī)漏抗較變壓器的大. . ;I ,E,I ,E)00002 2222 變變壓壓器器異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)空空載載時(shí)時(shí) %.% %,%I,) 102 30203 0 的僅為的僅為 而變壓器而變壓器為為異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)由于存在氣隙由于存在氣隙 5)5)異步電

40、動(dòng)機(jī)通常采用短距和分布繞組異步電動(dòng)機(jī)通常采用短距和分布繞組, ,計(jì)算時(shí)需考慮繞組計(jì)算時(shí)需考慮繞組 系數(shù)系數(shù), ,變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認(rèn)為繞組系數(shù)為可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.1. 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.6.1 4.6.1 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系 4.6三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 11I R 1 1 E 22I R 2 2 E )( 1 三相系統(tǒng)U )(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng) 1 )(I多相系統(tǒng)多相系統(tǒng) 2 1 F 2 F 0 F 0 1 E s E2 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.6.2 4.6.2 轉(zhuǎn)子繞組各電磁量轉(zhuǎn)子繞組各電磁量 一、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率

41、 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率正比于導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)切割速度感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率正比于導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)切割速度, , 故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率為故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率為: : 111 21 11 60 p(n - n)n - npn f = sf nn 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí),.ff,s ,n 12 10 理想空載時(shí),.f,s ,nn00 21 二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): : 02222 444 ws kNf.E 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): : 02212 444 w kNf.E 二者關(guān)系為二者關(guān)系為: : 22s E= sE 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 三、轉(zhuǎn)子繞組的

42、漏阻抗 電抗與頻率正比于電抗與頻率正比于, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗: : 222 2LfX s 二者關(guān)系二者關(guān)系: : 22s X= sX . 轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗: : 2222 jsXRjXRZ 2ss 四、轉(zhuǎn)子繞組的電流 轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組, ,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流為 22 2 22 2 2 2 2 jsXR Es jXR E Z E I s s s s 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗: : 222 2LfX 當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí), ,轉(zhuǎn)差率增大轉(zhuǎn)差率增大, ,轉(zhuǎn)子電流也增大轉(zhuǎn)子電流也增大. . 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 五、轉(zhuǎn)

43、子繞組的功率因數(shù) 2 22 2222 2222 RR cos= R + XR + (sX) 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān), ,當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時(shí)當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時(shí), ,轉(zhuǎn)子功率因轉(zhuǎn)子功率因 數(shù)則減小。數(shù)則減小。 六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)子繞組流過(guò)三相或多相對(duì)稱電流時(shí)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子繞組流過(guò)三相或多相對(duì)稱電流時(shí)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì). . 2 222 2 90 2 I p kN . m F w 1)1)幅值幅值 2)2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)方向相同轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)方向相同, ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁 動(dòng)勢(shì)的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致動(dòng)勢(shì)的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致

44、. . 1 nnn)(nnn 12 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的速度為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的速度為 可見(jiàn)可見(jiàn), ,無(wú)論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化無(wú)論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化, ,定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以同速、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)總是以同速、 同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對(duì)靜止。同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對(duì)靜止。 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.6.3 4.6.3 磁動(dòng)勢(shì)平衡方程磁動(dòng)勢(shì)平衡方程 021 FFF 磁動(dòng)勢(shì)的平衡方程為：磁動(dòng)勢(shì)的平衡方程為： 可以改寫(xiě)為：可以改寫(xiě)為： L FF)F(FF 10201 . ,F,F; ,F: L 主主磁磁通通的的影影響響用用來(lái)來(lái)抵抵消消轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)對(duì)對(duì) 即即它

45、它用用平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)另另一一個(gè)個(gè)是是負(fù)負(fù)載載分分量量產(chǎn)產(chǎn)生生氣氣隙隙磁磁通通 它它用用來(lái)來(lái)一一個(gè)個(gè)是是勵(lì)勵(lì)磁磁磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)個(gè)個(gè)分分量量定定子子旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)包包括括兩兩表表明明 210 0 寫(xiě)成磁動(dòng)勢(shì)幅值公式寫(xiě)成磁動(dòng)勢(shì)幅值公式： 0 111 2 222 1 11 0.9 2 0.9 2 0.9 2 I p kNm I p kNm I p kNm ww1w : kNm kNm k w w i 有有兩兩邊邊除除以以電電流流變變比比 222 111 0 2 1 I k I I i 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.6.4 4.6.4 電動(dòng)勢(shì)平衡方程電動(dòng)勢(shì)平衡方程 根據(jù)基爾霍夫電壓定律可

46、寫(xiě)出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫(xiě)出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程： 111111111 U = -E + I R + jI X = -E + I Z 22222222 0 ssss = E - I R - jI X= E + I Z :kEE: e 之比稱為電動(dòng)勢(shì)比之比稱為電動(dòng)勢(shì)比與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)勢(shì)其中其中 21 22 11 2 1 w w e kN kN E E k 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 4.7.1 4.7.1 折算折算 4.7三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖 頻率折算頻率折算就是用一個(gè)等效的轉(zhuǎn)子電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系就是用一個(gè)等效的轉(zhuǎn)子電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)

47、的轉(zhuǎn)子系 統(tǒng)統(tǒng), ,而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。 一、頻率折算 在折算的過(guò)程中，電機(jī)的電磁效應(yīng)不變，因而有在折算的過(guò)程中，電機(jī)的電磁效應(yīng)不變，因而有兩個(gè)條件兩個(gè)條件： 一個(gè)是保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。一個(gè)是保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。 轉(zhuǎn)子回路電流轉(zhuǎn)子回路電流 2 1 2s2s22 2 2s2s22 222 EEsEE I = - s ZR + jXR + jsX R + jX +R s .F, ,R s s , 不不變變同同時(shí)時(shí)保保持持轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子磁磁動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)為為定定子子頻頻率率就就可可以以將將轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子頻頻

48、率率折折算算 電電阻阻在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子回回路路中中串串聯(lián)聯(lián)一一個(gè)個(gè)用用一一個(gè)個(gè)不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子并并且且可可見(jiàn)見(jiàn) 2 2 1 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 222222s222 I)sXj(REsI)jX(REU s 2 R s s1 實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出。頻率折實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出。頻率折 算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒(méi)有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出，但電路中多算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒(méi)有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出，但電路中多 了一個(gè)附加電阻了一個(gè)附加電阻 。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功 率等效機(jī)械損耗和機(jī)械功率之和率等效機(jī)械損耗和機(jī)械功率之和總的

49、機(jī)械功率。總的機(jī)械功率。 2 1 R s s 從等效電路角度，可以把從等效電路角度，可以把 看成是異步電動(dòng)機(jī)的看成是異步電動(dòng)機(jī)的” 電阻負(fù)載電阻負(fù)載”，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓: 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、繞組折算 。 。 k、Nm k、Nm w w 同同 本本相相折折算算的的方方法法與與變變壓壓器器基基組組 的的實(shí)實(shí)際際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞及及取取代代 等等效效轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子及及繞繞組組相相同同的的 定定子子繞繞組組折折算算就就是是用用一一個(gè)個(gè)和和 222 111 122 EEkE e i 2 2 k I I 22 22 XkkX RkkR ei ei

50、4.7.2 等效電路 一、繞組后的基本方程 111111 XI jRIEU 222222 XI jRIEU 021 III 12 EE 01 I )jXR(E mm 222 1 R s s IU 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 二、T型等效電路和簡(jiǎn)化等效電路 由基本方程可以作出等效電路由基本方程可以作出等效電路: : T T型等效電路型等效電路簡(jiǎn)化等效電路簡(jiǎn)化等效電路 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī) 從等效電路分析可知從等效電路分析可知: : ; ,I ,R s s ,s ,nn,) 電電機(jī)機(jī)相相當(dāng)當(dāng)于于開(kāi)開(kāi)路路 總總機(jī)機(jī)械械功功率率近近似似為為零零理理想想空空載載時(shí)時(shí)0 1 02 220 ; ,R s s ,s ,n,) 短短路路狀狀態(tài)態(tài) 電電機(jī)機(jī)處處于于總總機(jī)機(jī)械械功功率率為為零零電電機(jī)機(jī)不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)0 1 101 2 3)3)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；三相異步電動(dòng)機(jī)