第四章 異步電機(jī)(一)課件

1、1重慶大學(xué)自動化學(xué)院重慶大學(xué)自動化學(xué)院2第四章第四章 異步電機(jī)（一）異步電機(jī)（一）三相異步電動機(jī)的基本原理三相異步電動機(jī)的基本原理3 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(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組 第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子磁動勢及磁場三相異步電動機(jī)的定子磁動勢及磁場 第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動機(jī)定子繞組的電動勢三相異步電動機(jī)定子繞組的電動勢4本章要求本章要求 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機(jī)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動機(jī)的工作

2、原理與運(yùn)行狀態(tài) 了解了解三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 掌握掌握三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)含義三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)含義 掌握掌握三相異步電動機(jī)定子繞組的基本量三相異步電動機(jī)定子繞組的基本量 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機(jī)定子磁動勢的計(jì)算三相異步電動機(jī)定子磁動勢的計(jì)算 熟練掌握熟練掌握三相異步電動機(jī)定子繞組電動勢的計(jì)算三相異步電動機(jī)定子繞組電動勢的計(jì)算 電機(jī)要旋轉(zhuǎn)電機(jī)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：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

3、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？5 從兩方面進(jìn)行分析：從兩方面進(jìn)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(diǎn)是線圈的中心線（軸線）方向；的點(diǎn)是線圈的中心線（軸線）方向； 從時(shí)間變化，隨時(shí)間變化從時(shí)間變化，隨時(shí)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(diǎn)不變單最大值出現(xiàn)的點(diǎn)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？6 顯然，不管通電線圈

4、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？7 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(shí)間磁場最大生轉(zhuǎn)矩的疊加是零，因此希望不同時(shí)間磁場最大值出現(xiàn)的點(diǎn)是變化的，這樣才可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的疊值出現(xiàn)的點(diǎn)是變化的，這樣才可能實(shí)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

5、最大值（軸線）是變化的。89 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(jī)的基本原理分析交流異步電動機(jī)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：10 因此，交流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的條件：因此，交流電機(jī)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(shí)線圈的旋轉(zhuǎn)速度與負(fù)載的大小有關(guān)。速度，

6、同時(shí)線圈的旋轉(zhuǎn)速度與負(fù)載的大小有關(guān)。1112第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)交流電機(jī)類型交流電機(jī)類型異步電機(jī)和同步電機(jī)異步電機(jī)和同步電機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)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(jī)異步電機(jī)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(jī)異步電機(jī)一般都作電動機(jī)使用，應(yīng)用廣泛一般都作電動機(jī)使用，應(yīng)用廣泛同步電機(jī)同步電機(jī)一般作為發(fā)電機(jī)使用。一般作為發(fā)電機(jī)使用。 按電源相數(shù)：單相電機(jī)和三相電機(jī)；按電源相數(shù)：單相電機(jī)和三相電機(jī)；交流電機(jī)的分類交流電機(jī)的分類13一、三相異步電動機(jī)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài)一、三相異

7、步電動機(jī)的工作原理與運(yùn)行狀態(tài)直流電動機(jī)和異步電動機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的區(qū)別直流電動機(jī)和異步電動機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的區(qū)別直流電動機(jī)直流電動機(jī) 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(jī)三相異步電動機(jī) 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(jī)中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的三相異步電動機(jī)中實(shí)現(xiàn)機(jī)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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)14 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

8、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 ZAiCi第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)AmBmCmcoscos(120 )cos(240 )iItiItiIt15 三相電流合成磁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

9、 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)對稱三相電流通入對稱三相繞組時(shí)，產(chǎn)生一個大當(dāng)對稱三相電流通入對稱三相繞組時(shí)，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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)16 三相電流：三相電流： 任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線（任意調(diào)換兩根電源進(jìn)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 )iItiItiItCiBiAii60omIo tSN0 t 60t 0n60NS結(jié)論：結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進(jìn)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(jìn)線則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向取

10、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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)17 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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)18 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

11、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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)19 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f1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）NNNN20N1r2sfn （ /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)

12、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，電流變化一次，磁場轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過1/p轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。212p180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

13、分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)22 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；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(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。

14、實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。5.5.三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)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(shí)針轉(zhuǎn)動逆時(shí)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(shí)針時(shí)針轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時(shí)針轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時(shí)針第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)23 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(jī)轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵在于導(dǎo)條受到電磁力的作

15、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(yùn)動相對運(yùn)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)生電磁感應(yīng)作用 結(jié)論：結(jié)論：異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電動機(jī)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(jī)電動機(jī)6.6.三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速第一節(jié)第一

16、節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)24 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(jī)運(yùn)行的必要條件轉(zhuǎn)差的存在是異步電動機(jī)運(yùn)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：與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：100%ssnnsn(1)sns n第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)25討論討論 從異步機(jī)的工作原理看，對異步機(jī)的結(jié)構(gòu)有何要求？從異步機(jī)的工作原理看，對異步機(jī)的結(jié)構(gòu)有何要求？ 異步機(jī)的轉(zhuǎn)子如何實(shí)現(xiàn)閉合？異步機(jī)的轉(zhuǎn)子如何實(shí)現(xiàn)閉合？ 異步機(jī)轉(zhuǎn)子的電流是交流還是直流

17、？異步機(jī)轉(zhuǎn)子的電流是交流還是直流？ 對異步機(jī)轉(zhuǎn)子的相數(shù)是否有要求？對異步機(jī)轉(zhuǎn)子的相數(shù)是否有要求？26二二 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)剖面圖繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)27第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)28第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)29 異步電機(jī)的定子由異步電機(jī)的定子由定子鐵心定子鐵心、定子繞組定子繞組和和機(jī)座機(jī)座三部分組成三部分組成

18、定子鐵心定子鐵心：是異步電機(jī)主磁通磁路的一部分：是異步電機(jī)主磁通磁路的一部分1 1、定子、定子第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)30 定子繞組定子繞組：是異步電機(jī)定子部分的電路：是異步電機(jī)定子部分的電路由許多線圈按一定規(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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)31 機(jī)座：機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)子由異步電機(jī)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

19、鐵心：也是異步電機(jī)主磁通磁路的一部分。也是異步電機(jī)主磁通磁路的一部分。第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)32 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。

20、特點(diǎn)：特點(diǎn)：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)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu) 每一根導(dǎo)條在同一時(shí)間的電勢是否相同？每一根導(dǎo)條在同一時(shí)間的電勢是否相同？3334鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)35 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(diǎn)：特點(diǎn)：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

21、制裝置，從而改善電機(jī)的起動性能接入附加電阻或其他控制裝置，從而改善電機(jī)的起動性能或調(diào)速特性?；蛘{(diào)速特性。第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)36繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)37 氣隙大小對異步電動機(jī)性能的影響：氣隙大小對異步電動機(jī)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(jī)的功率因數(shù)變壞；電機(jī)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(jī)的氣隙以較小為宜應(yīng)綜合考慮，一般異步電動機(jī)的氣隙以較小為宜3 3、氣隙、氣隙第

22、一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)38第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 額定功率：額定功率：電動機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)輸出的機(jī)械功率，電動機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)輸出的機(jī)械功率，kW 額定電壓：額定電壓：額定運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)加在定子繞組的線電壓，額定運(yùn)行時(shí)，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(jī)在額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)，定電動機(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，子繞組中的線電流，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(jī)在額定電壓、額定頻率及額定功率下的轉(zhuǎn)電動機(jī)

23、在額定電壓、額定頻率及額定功率下的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，子轉(zhuǎn)速，r/min 此外，還標(biāo)明有相數(shù)與接法、絕緣等級、運(yùn)行溫升、額定效此外，還標(biāo)明有相數(shù)與接法、絕緣等級、運(yùn)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(jī)，還標(biāo)明有額率、額定功率因數(shù)等；對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，還標(biāo)明有額定電動勢、額定電流等。定電動勢、額定電流等。3cos3cosNNNNNPUIU I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(jī)有哪些運(yùn)行狀態(tài)？這些運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)有哪些運(yùn)行狀

24、態(tài)？這些運(yùn)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(jī)旋轉(zhuǎn)方向改變的方法。異步機(jī)旋轉(zhuǎn)方向改變的方法。 4.異步電動機(jī)定子電流估計(jì)的方式。異步電動機(jī)定子電流估計(jì)的方式。 5.異步電動機(jī)負(fù)載增大異步電動機(jī)負(fù)載增大時(shí)時(shí)，定子電流是否發(fā)生變，定子電流是否發(fā)生變化？化？3940 一臺三相繞線式異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：一臺三相繞線式異步電動機(jī)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(yùn)行時(shí)，空載損耗等于。在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，空載損耗等于1KW。求在額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)：。求在額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)： 同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)。同步轉(zhuǎn)速和極對

25、數(shù)。 額定電流額定電流Ie，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率Se41 根據(jù)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的不同，異步電機(jī)分根據(jù)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的不同，異步電機(jī)分別對應(yīng)于三種不同的運(yùn)行狀態(tài)：別對應(yīng)于三種不同的運(yùn)行狀態(tài)： 電動機(jī)狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)0nn0nns s或或0s10s00，發(fā)出機(jī)械功率，發(fā)出機(jī)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(jī)械功率發(fā)出機(jī)械功率電動電動機(jī)機(jī)7.7.三相異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)42 發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)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

26、，吸收機(jī)械功率，吸收機(jī)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(jī)械功率吸收機(jī)械功率發(fā)出電功率發(fā)出電功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu) 電磁制動狀態(tài)電磁制動狀態(tài)n0n1s1 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(jī)械功率，吸收機(jī)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(jī)械功率吸收機(jī)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)43 異步電機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài)對比：異步電機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài)對比：第一節(jié)第一節(jié) 工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)44第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的

27、定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組交流電機(jī)的共同理論問題交流電機(jī)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45一、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(jī)械

28、角度、電角度與機(jī)械角度電角度電角度= p機(jī)械角度機(jī)械角度 電機(jī)圓周在幾何上為電機(jī)圓周在幾何上為360o，該角度稱為該角度稱為機(jī)械角度機(jī)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(jī)的極對數(shù)為電機(jī)的極對數(shù)為p時(shí)，電機(jī)時(shí)，電機(jī)圓周按電角度計(jì)算就為圓周按電角度計(jì)算就為p360o，而機(jī)械角度總是，而機(jī)械角度總是360o，即：，即：第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組462 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

29、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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組473 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，一般用表示，一般用槽數(shù)槽數(shù)計(jì)算。計(jì)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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組484 4、槽距角、槽距角 相鄰槽之間的電角度稱為

30、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(jī)械角：機(jī)械角：槽距角：槽距角：113603601036Q13602 3602036pQ第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組495 5、每極每相槽數(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：12Q

31、qpm13603603606022 3ppQpmqqq 第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組506 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(jī)中都采用一般的三相異步電動機(jī)中都采用60o相帶繞組相帶繞組 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。第三節(jié)第

32、三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組51二、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

33、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??；下線方便；強(qiáng)度好。用銅?。幌戮€方便；強(qiáng)度好。第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組522 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(jī)的圓周空三相繞組的

34、結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)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極下極下第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組53三、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(jī)極數(shù)為便于說明，假設(shè)給定電機(jī)極數(shù)2p=4，槽數(shù)，槽數(shù)Q

35、1=241 1、極距計(jì)算、極距計(jì)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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組543 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

36、，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方法第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組55三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(jì)算極距計(jì)算極距；計(jì)算每極每相槽數(shù)計(jì)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

37、一相繞組按極性對電流方向的要求分別構(gòu)成一相繞組第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組56四、三相單層繞組四、三相單層繞組 特點(diǎn)：特點(diǎn)：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、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(jì)算極距、計(jì)算極距124622 2Qp2 2、計(jì)算每極每相槽數(shù)、計(jì)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

38、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電角度電角度第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組573 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第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組584 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

39、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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組595 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第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組60 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

40、法 等元件式整距疊繞組等元件式整距疊繞組 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組61 同心式繞組同心式繞組 特點(diǎn)：特點(diǎn)：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，各線圈軸線重合第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組62五、三相雙層繞組五、三相雙層繞組 特點(diǎn)：特點(diǎn)：整個繞組的線圈數(shù)等于總槽數(shù)。整個繞組的線圈

41、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(jì)算極距、計(jì)算極距124622 2Qp2 2、計(jì)算每極每相槽數(shù)、計(jì)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電角度電角度第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組633 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

42、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第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組644 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

43、勢相加原則y1=6第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組655 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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子繞組三相異步電動機(jī)的定子繞組66第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場 旋轉(zhuǎn)磁場由旋轉(zhuǎn)磁動勢產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁

44、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67一、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( , )cos22

45、yyyfx tN iN Itx第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場68 磁動勢幅值是時(shí)間的函數(shù)，大小隨電流變化：磁動勢幅值是時(shí)間的函數(shù)，大小隨電流變化： t=0，i=Im，磁動勢幅值達(dá)最大值，磁動勢幅值達(dá)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(shí)間上看大小在正負(fù)最大值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第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場

46、定子磁動勢及磁場69 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(jī)一個整距線圈磁動勢分布和大小變化的規(guī)異步電動機(jī)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(shí)間作正弦變化。律是，在空間按矩形波分布，大小隨時(shí)間作正弦變化。第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場70 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(jìn)行分解將按矩形分布的磁動勢波進(jìn)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

47、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(xiàng)僅含有余弦項(xiàng)； 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,1,3,5,22yvyFN Ivvv 其中，其中，第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場71 一個整距線圈所產(chǎn)生的

48、脈振磁動勢表達(dá)式為：一個整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢表達(dá)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)分解第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場72 組成線圈組的線圈，相互組成線圈組的線圈，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

49、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 逐點(diǎn)相加法；矢量相加法逐點(diǎn)相加法；矢量相加法第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場73 整距線圈的線圈組基波合成磁動勢幅值計(jì)算：整距線圈的線圈組基波合成磁動勢幅值計(jì)算：各線圈磁動勢波合成磁動勢的基波12 s

50、in2qqFR12 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四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場74 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。11111sin4222sin2qyyq

51、yqqFqFqF kqN Ikq1sin2sin2qqkq第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場75 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

52、四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場76 例例4-24-2 一臺一臺4 4極三相異步電動機(jī)，定子槽數(shù)為極三相異步電動機(jī)，定子槽數(shù)為3636，計(jì)算其基波和計(jì)算其基波和5 5次、次、7 7次諧波磁動勢的分布因數(shù)。次諧波磁動勢的分布因數(shù)。解解 計(jì)算每相每極槽數(shù)計(jì)算每相每極槽數(shù)q q和和值：值：32323621mpQq6060203q基波分布因數(shù)基波分布因數(shù)960. 0220sin32203sin1qk第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場77五次諧波分布因數(shù)五次諧波分布因數(shù)217. 02205sin32)205 (3sin5qk七次諧波分布因數(shù)七次諧波分布因數(shù)73 (7 20 )si

53、n20.1777 203sin2qk 第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場78 可見可見，采用分布繞組采用分布繞組，使基波合成磁動勢有所減小的同時(shí)，使基波合成磁動勢有所減小的同時(shí)，大大減少了合成磁動勢中諧波含量大大減少了合成磁動勢中諧波含量 采用分布繞組的結(jié)論：采用分布繞組的結(jié)論： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能減少諧波含量，磁動勢波形趨近于正弦波，能減少諧波含量，磁動勢波形趨近于正弦波，是改善磁動勢波形的有效措施之一是改善磁動勢波形的有效措施之一 缺點(diǎn)缺點(diǎn)基波合成磁動勢有所減小基波合成磁動勢有所減小第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場79 短距線圈的線圈組磁動勢短距線圈的線圈組磁動勢 以以q

54、=2q=2、=6=6、y y1 1=5=5的雙層短的雙層短距疊繞組為例：距疊繞組為例： 磁動勢僅與線圈邊中的電磁動勢僅與線圈邊中的電流方向有關(guān)，而與線圈邊流方向有關(guān)，而與線圈邊連接次序無關(guān)連接次序無關(guān) 從形成磁動勢的角度來看，從形成磁動勢的角度來看，可以可以2 2個雙層短距線圈組個雙層短距線圈組等效等效為為2 2個單層整距線圈個單層整距線圈組組a) a) 雙層短距線圈組雙層短距線圈組b) b) 等效的單層整距線圈組等效的單層整距線圈組第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場80 2 2個等效整距線圈組在個等效整距線圈組在空間上的位移空間上的位移為為電角度，正好等于短距線圈組中電角度，正好

55、等于短距線圈組中線圈節(jié)距縮短的電角度，即：線圈節(jié)距縮短的電角度，即： 上下層等效整距線圈組的上下層等效整距線圈組的基波磁動勢基波磁動勢：幅值均為幅值均為F Fq1q1，相互間位移為，相互間位移為電角度電角度 上下層等效整距線圈組的上下層等效整距線圈組的v v次諧波磁次諧波磁動勢動勢：幅值均為：幅值均為F Fqvqv，相互間位移為，相互間位移為v v電角度電角度 采用采用矢量相加矢量相加的方法，得到上下層等的方法，得到上下層等效整距線圈組的基波合成磁動勢幅值效整距線圈組的基波合成磁動勢幅值111yy第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場81 雙層短距線圈組的基波合成磁動勢幅值為：雙層短距

56、線圈組的基波合成磁動勢幅值為： ky1為基波磁動勢的為基波磁動勢的節(jié)距因數(shù)節(jié)距因數(shù) 它表示線圈采用短距后所形成的磁動勢比整距時(shí)應(yīng)打的折它表示線圈采用短距后所形成的磁動勢比整距時(shí)應(yīng)打的折扣。顯然，整距時(shí)扣。顯然，整距時(shí)ky1=1，短距時(shí)，短距時(shí)ky11。111)1(122cos2yqqpkFFF90sin)180180(21cos2cos111yyky第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場82 也就是說，也就是說，節(jié)距節(jié)距y y1 1比整距縮短比整距縮短/v/v時(shí)，可消除時(shí)，可消除v v次諧波磁動勢次諧波磁動勢 采用短距繞組的結(jié)論：采用短距繞組的結(jié)論： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)從消除或削弱磁動勢中某次諧

57、波來說，采用短從消除或削弱磁動勢中某次諧波來說，采用短距線圈組，也可改善磁動勢波形距線圈組，也可改善磁動勢波形 缺點(diǎn)缺點(diǎn)基波合成磁動勢有所減小基波合成磁動勢有所減小1yvv0yvk第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場 同理，同理，v次諧波合成磁動勢幅值、以及次諧波合成磁動勢幅值、以及v次諧波磁動勢的節(jié)距次諧波磁動勢的節(jié)距因數(shù)分別為：因數(shù)分別為：yvqvpvkFF2)1(2cos90sin1vvykyv83 繞組由繞組由集中改為分布集中改為分布，基波合成磁動勢幅值打一個，基波合成磁動勢幅值打一個折扣折扣kq1 線圈由整距改為短距，基波合成磁動勢幅值打一個線圈由整距改為短距，基波合成磁動

58、勢幅值打一個折扣折扣ky1 由由短距短距線圈組成的線圈組成的分布分布繞組的基波合成磁動勢幅值等于具有繞組的基波合成磁動勢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勢幅值乘以系數(shù)相同匝數(shù)的整距集中繞組的基波合成磁動勢幅值乘以系數(shù)kw1=kq1ky1，稱為，稱為基波繞組因數(shù)基波繞組因數(shù) 對于對于次諧波，次諧波，3、相繞組的磁動勢、相繞組的磁動勢wvqvyvkk k第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場84 一個相繞組磁動勢，一個相繞組磁動勢，是指是指一對極下一對極下該相繞組的合成磁動勢該相繞組的合成磁動勢 Ny為每個線圈匝數(shù)，為每個線圈匝數(shù)，Iy為支路電流，為支路電流，a為每相并聯(lián)支

59、路數(shù)，為每相并聯(lián)支路數(shù)，N為每相串聯(lián)匝數(shù)，為每相串聯(lián)匝數(shù)，I為每相電流，則有為每相電流，則有(p114式式4-26)： 每相基波磁動勢幅值每相基波磁動勢幅值為：為： v次諧波磁動勢幅值次諧波磁動勢幅值為：為：111111114220.90.92 2wqyqqyyyyNkFaNIqNIpaF kk kk kIp42 110.92wvwNkNIFkIpp2yqNNpa雙層：雙層：yqNNpa單層單層yIaI電流電流第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場85 一個相繞組一對極下的基波合成磁動勢幅值所在的一個相繞組一對極下的基波合成磁動勢幅值所在的軸線軸線，即，即為該相繞組在該對極下的軸線為該

60、相繞組在該對極下的軸線 將坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組的軸線（即線圈組中心線）處，可得將坐標(biāo)原點(diǎn)取在相繞組的軸線（即線圈組中心線）處，可得到單相繞組磁動勢的表達(dá)式為：到單相繞組磁動勢的表達(dá)式為：11357( , )0.9cos11cos3cos5351cos7cos7wwwwNIfx tkxpkxkxkxt第四節(jié)第四節(jié) 定子磁動勢及磁場定子磁動勢及磁場86 單相繞組的單相繞組的磁動勢是一種磁動勢是一種在空間位置上固定、幅值隨時(shí)間變在空間位置上固定、幅值隨時(shí)間變化的脈振磁動勢化的脈振磁動勢，基波及所有奇次諧波磁動勢的幅值在時(shí)間，基波及所有奇次諧波磁動勢的幅值在時(shí)間上都上都以繞組中電流變化的頻率脈振以繞組中