电机与电力拖动第五章三相异步电动机1

1、第五章第五章 三相异步电动机三相异步电动机异步电机主要用作电动机，应用最广泛的一种异步电机主要用作电动机，应用最广泛的一种电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产，日常生活都离不开异步电动机。农业生产，日常生活都离不开异步电动机。交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。 类型：异步电机主要分为：鼠笼式异步电动机，绕类型：异步电机主要分为：鼠笼式异步电动机，绕线式异步电动机和各种控制用电动机三大类。线式异步电动机和各种控制用电动机三大类。异步电机分类异步电机分类按定子绕组供电电源相数按定子绕组供电电源相数按转

2、子绕组的结构按转子绕组的结构单相异步电动机单相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机两相异步电动机两相异步电动机异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机结构简单，坚固，结构简单，坚固，成本低，运行性成本低，运行性能不如绕线式能不如绕线式通过外串电阻改善电机通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能的起动，调速等性能三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构三相感应电动机的结构三相感应电动机的结构定子铁心定子铁心定子冲片定子冲片定子线圈定子线圈铁心和机座铁心和机座鼠笼转子鼠笼转子鼠笼转子照片鼠笼转子照片绕线转子照片绕线转子照片感应电机铭牌感应电机铭牌铭牌：型号，

3、额定值，绕组联结方式，生产厂家等铭牌：型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等 型号：型号：Y132S-4,Y-异步电动机；异步电动机；132-机座中心高度机座中心高度132mm，S-短铁心；短铁心；4-极数。极数。 额定值额定值:正常运行时的主要数据指标。正常运行时的主要数据指标。 绕组联结方式：绕组联结方式：D接法或者接法或者Y接法。接法。 感应电机额定值感应电机额定值 额定电压额定电压UN： (V)，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压； 额定电流额定电流IN： (A),额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流；额定运行时，规定加在定子绕组上的线电

4、流； 额定功率额定功率PN： (kW),额定运行时，电动机的输出功率；额定运行时，电动机的输出功率； 额定转速额定转速n： (r/min),额定运行时，电动机的转子转速；额定运行时，电动机的转子转速； 额定频率额定频率fN： (Hz)，规定的电源频率，规定的电源频率(50Hz)； 额定效率、额定功率因数额定效率、额定功率因数等等cos3cos3NNNNNIUIUP感应电机的基本工作原理感应电机的基本工作原理三相对称绕组建立的磁场三相对称绕组建立的磁场感应电机的基本工作原理感应电机的基本工作原理 转子绕组的导体处于旋转磁场中转子绕组的导体处于旋转磁场中 转子导体切割磁力线，并产生感转子导体切割磁

5、力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。应电势，判断感应电势方向。 转子导体通过端环自成闭路，并转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。通过感应电流。 感应电流与旋转磁场相互作用产感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。生电磁力，判断电磁力的方向。 电磁力作用在转子上将产生电磁电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。转矩，并驱动转子旋转。交流电机的共同问题交流电机的共同问题是交流电机（异步电机和同步电机）的共同问题是交流电机（异步电机和同步电机）的共同问题1. 三相交流绕组的三相交流绕组的结构结构；2. 三相交流绕组产生的三相交流绕组产生的磁势分析磁势分析；3. 三

6、相交流绕组产生的三相交流绕组产生的感应电势分析感应电势分析； 52 交流电机的电枢绕组交流电机的电枢绕组基本概念：基本概念： 线圈（绕组元件）：是构成绕组线圈（绕组元件）：是构成绕组的基本单元。绕组就是线圈按一定的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。线圈可以区分规律的排列和联结。线圈可以区分为多匝线圈和单匝线圈。为多匝线圈和单匝线圈。与线圈相关的概念包括：与线圈相关的概念包括：有效边；端部；线圈节距等有效边；端部；线圈节距等 极距：极距：沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围；沿定子铁心内圆每个磁极所占的范围； 用长度表示用长度表示/用槽数表示；用槽数表示； 电角度：电角度： 转子铁心的横

7、截面是一个圆，其几何角度为转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360度。度。 从电磁角度看，一对从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即极构成一个磁场周期，即1对对磁极为磁极为360电角度；电角度； 一一、绕组基本概念绕组基本概念 电机的极对数为电机的极对数为p时，气隙时，气隙圆周为圆周为p 360电角度。电角度。 单层绕组一个槽中只放一个元件边；单层绕组一个槽中只放一个元件边； 双层绕组一个槽中放两个元件边。双层绕组一个槽中放两个元件边。单层绕组和双层绕组单层绕组和双层绕组 一个槽所占的电角度数称为槽距角，用一个槽所占的电角度数称为槽距角，用表示；表示； 每个极域内每相所占的槽数称为

8、每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用每极每相槽数，用q表示表示。pmZq2槽距角，相数，每极每相槽数槽距角，相数，每极每相槽数 均匀原则：均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域内所占的槽数应相等；每个极域内所占的槽数应相等； 对称原则：对称原则：三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开相错开120电角度。电角度。 如槽距角为如槽距角为，则相邻两相错开的槽数为，则相邻两相错开的槽数为120/。 电势相加原则电势相加原则：线圈两个有效边的感应电势应该相加；线圈与：线圈两

9、个有效边的感应电势应该相加；线圈与线圈之间的连接也应符合这一原则。线圈之间的连接也应符合这一原则。 如线圈的一个边在如线圈的一个边在N极下，另一个应在极下，另一个应在S极下。极下。二、交流绕组的构成原则二、交流绕组的构成原则对交流绕组的要求对交流绕组的要求（1）交流绕组通电后，）交流绕组通电后， 必须形成必须形成规定的磁场极数规定的磁场极数；（2）多相绕组必须对称，）多相绕组必须对称， 不仅要求不仅要求m相绕组的匝数相绕组的匝数N、跨距、跨距y1、线、线径及在圆周上的分布情况相同，径及在圆周上的分布情况相同， 而且而且m相绕组的轴线相绕组的轴线在空间上在空间上互差互差3600/m电角度电角度。

10、（3）交流绕组通过电流所建立的）交流绕组通过电流所建立的磁场磁场在空间的分布为在空间的分布为正弦分布正弦分布，且，且旋转磁场在交流绕组中旋转磁场在交流绕组中感应电动势感应电动势必须随时间必须随时间按正弦规律变化按正弦规律变化。 采采用用分布绕组和短距绕组分布绕组和短距绕组。（4）在一定的导体数之下，）在一定的导体数之下， 建立的磁场最强而且感应电动势最大。建立的磁场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距因此线圈的跨距y1尽可能接近极距尽可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用而且对于三相绕组尽可能采用600相带相带。（每个。（每个极距内属于同一相极距内属于同一相的槽在圆周上的槽在圆周上连续

11、连续所占有的电角所占有的电角度区域称为度区域称为相带相带）。）。（5）用铜少；下线方便；强度好。）用铜少；下线方便；强度好。 交流绕组交流绕组单层绕组单层绕组双层绕组双层绕组同心式绕组同心式绕组链式绕组链式绕组交叉链式绕组交叉链式绕组等元件式整距叠绕组等元件式整距叠绕组双层叠绕组双层叠绕组双层波绕组双层波绕组交流绕组的形式交流绕组的形式等元件式整距单层叠绕组等元件式整距单层叠绕组同心式绕组同心式绕组链式绕组链式绕组交叉链式绕组交叉链式绕组双层叠绕组双层叠绕组单层叠绕组的构成单层叠绕组的构成1. 分极分相：分极分相： 将总槽数按给定的极数均匀分开（将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）

12、并标极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。记假设的感应电势方向。 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电电角度。角度。 实例：实例：Z24（槽）、（槽）、m3（相）、（相）、2p4（极）的单层叠绕（极）的单层叠绕组组基本步骤：基本步骤：pmZq2每极每相槽数每极每相槽数pmZq22. 连线圈和线圈组：连线圈和线圈组： 将将一对极域一对极域内属于内属于同一相同一相的某的某两个线圈边两个线圈边连成一个线连成一个线圈，共有圈，共有q个线圈。个线圈。 将将一对极域一对极域内属于内属于同一相同一相的的q个线圈个线圈连成一个线圈组；连成一个线圈

13、组；（共有多少个线圈组？）（共有多少个线圈组？） 以上连接应符合电势相加原则。以上连接应符合电势相加原则。 连线圈和线圈组连线圈和线圈组线圈组连接线圈组连接 将属于同一相的将属于同一相的连成一相绕组，并连成一相绕组，并标记首尾端。标记首尾端。 串联与并联：电势相加串联与并联：电势相加原则。原则。最大并联支路数最大并联支路数ap。连相绕组连相绕组 将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组；将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组； D接法或接法或Y接法；接法；连三相绕组连三相绕组实例：实例：Z=24Z=24，2p=42p=4，整距，整距，m=3 m=3 双层叠绕组双层叠绕组 分极分相：分极分相：

14、 将总槽数按给定的极数均匀分开（将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；并标记假设的感应电势方向； 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。电角度。 双层叠绕组的构成双层叠绕组的构成pmZq2每极每相槽数每极每相槽数 根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）；根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）； 以以上层边上层边所在槽号标记所在槽号标记线圈编号线圈编号； 将将同一对极域同一对极域内属于内属于同一相同一相的某的某两个线圈边两个线圈边连成一个连成一个线线圈圈（共有（共有q个线圈，为什么？）；个线圈，为什么？）； 将将同一对极域同一对极域内属于内属于同一相同一相的的q个线圈个线圈连成一个连成一个线圈组线圈组（共（共有多少个线圈组？）；有多少个线圈组？）； 以上连接应符合电势相加原则以上连接应符合电势相加原则 。连线圈和线圈组连线圈和线圈组642421pZy线圈节距线圈节距