CH4三相感应电动机

1、1AXZYBCsnSN 交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。交流电机：产生或使用交流电能的旋转电机。 全国用电量的全国用电量的60% 两大类：同步电机两大类：同步电机速度速度等于等于同步速同步速 异步电机异步电机速度速度不等于不等于同步速同步速 90% 同步速同步速旋转磁场的转速旋转磁场的转速AXCYZB1nn1n2一、三相感应电动机的结构一、三相感应电动机的结构4.1 4.1 三相感应电动机的基本工作原理和结构三相感应电动机的基本工作原理和结构第四章第四章 三相感应电动机三相感应电动机 定子、转子、气隙定子、转子、气隙31. 定子：定子： 定子铁心：定子铁心： 由由0.5mm厚硅钢片叠压

2、而成厚硅钢片叠压而成,构成磁路构成磁路和安放三相绕组。和安放三相绕组。 定子绕组：电磁线制而成定子绕组：电磁线制而成,构成电路构成电路,根据需要可接成根据需要可接成Y形或形或形。形。 机座：铸铁或钢板焊接而成机座：铸铁或钢板焊接而成,外表有散热片。外表有散热片。端盖：铸铁件，作用：固定转子。端盖：铸铁件，作用：固定转子。接线盒：保护和固定绕组的引出线接线盒：保护和固定绕组的引出线端子。端子。吊环：起吊、搬抬三相电动机。吊环：起吊、搬抬三相电动机。 42.转子：转子： 转轴转轴:支撑转子。支撑转子。 转子铁心：由转子铁心：由0.5mm硅钢片硅钢片叠压而成叠压而成,构成磁路的一部分。构成磁路的一部

3、分。 转子绕组：转子绕组： 绕线式绕组：由电磁线绕制而绕线式绕组：由电磁线绕制而成三相绕组，在内部接成成三相绕组，在内部接成Y接，另外接，另外三个出线端由滑环引出，可外接电三个出线端由滑环引出，可外接电阻。阻。 鼠笼型绕组：鼠笼型绕组： 铸铝、铜条铸铝、铜条5 因为鼠笼转子可看成一个多相绕组，其相数等于因为鼠笼转子可看成一个多相绕组，其相数等于一对极的导条数，每相匝数等于一对极的导条数，每相匝数等于 1/2 匝，由于每匝，由于每相转子感应电势一般都很小，加及硅钢片电阻远相转子感应电势一般都很小，加及硅钢片电阻远大于铜或铝的电阻，所以绝大部分电流从导体流大于铜或铝的电阻，所以绝大部分电流从导体流

4、过，不需对地绝缘。过，不需对地绝缘。 绕线式转子绕组中，相数和定子绕组相同，绕线式转子绕组中，相数和定子绕组相同，每相的匝数也较多，绕线式转子每相感应电势很每相的匝数也较多，绕线式转子每相感应电势很大，这时若对地不绝缘就会产生对地短路甚至烧大，这时若对地不绝缘就会产生对地短路甚至烧毁电表毁电表 6 绕线型异步电动机优点是可以通过集电环绕线型异步电动机优点是可以通过集电环和电刷，在转子回路中串入外加电阻，以和电刷，在转子回路中串入外加电阻，以改善起动性能并可改变外加电阻在一定范改善起动性能并可改变外加电阻在一定范围内调节转速。但绕线型，比鼠笼型异步围内调节转速。但绕线型，比鼠笼型异步电动机结构复

5、杂，价格较贵运行的可靠性电动机结构复杂，价格较贵运行的可靠性也较差也较差 73气隙气隙三相异步电动机的定子三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，与转子之间的空气隙，一般仅为一般仅为0.2mm1.5mm。气隙太大，。气隙太大，电动机运行时的功率电动机运行时的功率因数降低；气隙太小，因数降低；气隙太小，使装配困难，运行不使装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损增强，从而使附加损耗增加以及使启动性耗增加以及使启动性能变差。能变差。8二、二、 异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、额定数据

6、等。额定数据等。1 异步电动机的型号：异步电动机的型号： 电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。例如拼音字母和阿拉伯数字组成。例如Y系列三系列三相异步电动机表示如下：相异步电动机表示如下：Y 200M2-6产品代号：异步电动机规格代号中心高200mm中机座极数6极：同步速1000r/minS、M、L铁心长度代号1、2、392. 异步电动机的额定值：异步电动机的额定值：额定功率额定功率P PN N: : 电动机在额定情况下运行，由轴端电动机在额定情况下运行，由轴端输出输出的机械功率，单位为的机械功率，单位为W W，kWkW。额定电压

7、额定电压U UN N: : 电动机在额定情况下运行电动机在额定情况下运行, ,施加在施加在定子绕组上的线电压定子绕组上的线电压，单位为，单位为V V。额定频率额定频率f fN N：50Hz50Hz。额定电流额定电流I IN N：电动机在额定电压、额定频率下轴：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，端输出额定功率时，定子绕组的线电流定子绕组的线电流，单位，单位A A额定转速额定转速n nN N：电动机在额定电压、额定频率、轴：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/minr/minNNNNNNPIUP1cos3鼠笼电机鼠

8、笼电机 =729310l 电动机定子绕组有六根引出线，并已知其首、末端电动机定子绕组有六根引出线，并已知其首、末端 铭牌标明铭牌标明“电压电压380V时，接法时，接法”时，则只有时，则只有接法。接法。但是在起动过程中，可以接成但是在起动过程中，可以接成Y接，接在接，接在380V电源电源上，起动完毕，恢复上，起动完毕，恢复接法。接法。l 对有些高压电动机，往往定子绕组有三根引出线，对有些高压电动机，往往定子绕组有三根引出线，电源电压符合电动机铭牌电压值，便可使用。电源电压符合电动机铭牌电压值，便可使用。额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压. 说明：

9、一般规定电动机的运行电压不能说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的高于或低于额定值的 5 。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ 380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。11线线电电压压AZBYXC12额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48.6/A2 .11/ 表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.

10、48A。13 6绝缘等级绝缘等级 绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相电动机允许的最高工作温度。 7定额定额允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种。8.接法接法 星形（Y）和三角形（D）两种。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意改变接法，否则会损坏三相电动机。 9防护等级防护等级外壳的防护等级，IP是防护等级标志符号，数字分别表示电机防固体和防水能力。如IP44中第一位数字“4”表示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的溅水。14Y系列三相异步电动机主要系列的型号、名称、使用特点和场合型号型号名称名称使用特

11、点和场合使用特点和场合YIP44YIP23(封闭式封闭式)小型三相小型三相异步电动机异步电动机(防护式防护式)为一般用途三相笼型异步电动机，可用于起动性能、调速性能为一般用途三相笼型异步电动机，可用于起动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机械设备，如金屑切削、机床、水泵、及转差率无特殊要求的机械设备，如金屑切削、机床、水泵、运输机械、农用机械运输机械、农用机械 IP44封闭式，能防止灰尘、水滴大量地进入电动机内部，封闭式，能防止灰尘、水滴大量地进入电动机内部，适用于灰尘多、水土飞溅的场合适用于灰尘多、水土飞溅的场合 1P23防护式，能防止水滴或其他杂物从垂直线成防护式，能防止水滴或其他杂物从垂

12、直线成600角的角的范围内，落入电动机内部，适用于周围环境比较干净、防护要范围内，落入电动机内部，适用于周围环境比较干净、防护要求较低的场合求较低的场合YX高效率三高效率三相相异步电动异步电动机机电动机效率指标较基本系列平均提高电动机效率指标较基本系列平均提高3，适用于运行时间较长，适用于运行时间较长，负载率较高的场合，可较大幅度的节约电能负载率较高的场合，可较大幅度的节约电能 YD变极多速变极多速三相三相异步电异步电动机动机电动机的转速可逐级调节，有双速、三速和四速三种类型，调电动机的转速可逐级调节，有双速、三速和四速三种类型，调节方法比较简单，适用于不要求平滑谓速的升降机、车床切削节方法比

13、较简单，适用于不要求平滑谓速的升降机、车床切削YH高转差率高转差率三相三相异步电动异步电动机机较高的起动转矩，较小的起动电流，转差率高机械特性软。适较高的起动转矩，较小的起动电流，转差率高机械特性软。适用于具有冲击性负载用于具有冲击性负载 起动及逆转较频繁的机械设备，如剪床、起动及逆转较频繁的机械设备，如剪床、冲床、锻冶机械等冲床、锻冶机械等 15型号型号名称名称使用特点和场合使用特点和场合YB隔爆型三隔爆型三相相异步电动异步电动机机电动机外客结构有隔爆措施，可用于燃性气体电动机外客结构有隔爆措施，可用于燃性气体(如瓦斯和煤尘如瓦斯和煤尘)或或蒸气与空气形成的爆炸混合物的化工、煤矿等易燃易爆场

14、所蒸气与空气形成的爆炸混合物的化工、煤矿等易燃易爆场所YCT电磁调速电磁调速三相三相异步电动异步电动机机由普通笼型电动机、电磁转差离合器组成，用晶闸管可控直流由普通笼型电动机、电磁转差离合器组成，用晶闸管可控直流进行无级调速，具有结构简单、控制功率小，调速范围较广等进行无级调速，具有结构简单、控制功率小，调速范围较广等特点，转速变化率精度可达小于特点，转速变化率精度可达小于3，适用于纺织、化工、造纸、，适用于纺织、化工、造纸、水泥等恒转矩和通风机型负载水泥等恒转矩和通风机型负载YR(IP44)(封闭式封闭式)绕线转子绕线转子三相三相能在转子回路中串入电阻，减小起动电流，增大起动转矩；并能在转子

15、回路中串入电阻，减小起动电流，增大起动转矩；并能进行调速，适用于能进行调速，适用于 对起动转矩要求高及需要小范围调速的传对起动转矩要求高及需要小范围调速的传动装置上动装置上YR(IP23)异步电动异步电动机机(防护式防护式)IP44与与IP23的适用情况见表格前述的适用情况见表格前述YZYZR起重冶金起重冶金三相异步三相异步电动机电动机适用于冶金辅助设备及起动重机电力传动用的动力设备，电动适用于冶金辅助设备及起动重机电力传动用的动力设备，电动机为断续工作制，基准工作制为机为断续工作制，基准工作制为S3、40。YZ、YZR分别是笼分别是笼型和绕线转子型型和绕线转子型16三、三相感应电动机的基本工

16、作原理三、三相感应电动机的基本工作原理 异步电动机定子上有三相对称的交流绕组；异步电动机定子上有三相对称的交流绕组； 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场；空间产生旋转磁场； 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，并产生感应电势，判断感应电势方向。转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。 转子导体通过端环自成闭路，流过感应电流。转子导体通过端环自成闭路，流过感应电流。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。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁

17、力，判断电磁力的方向。 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。AXCYZB1nn17XAZBCYFAFBFC电流取电流取首进尾出为正首进尾出为正，磁势与产生它的，磁势与产生它的电流方向间符合右手螺旋定则电流方向间符合右手螺旋定则三相三相对称对称绕组绕组通入通入三相三相对称对称电流电流合成合成磁动磁动势势18,sintIima)120sin(tIimb)240sin(tIimc一对磁极：当电流变化一个周期一对磁极：当电流变化一个周期,磁场也

18、旋转一周。磁场也旋转一周。min/300050606011rfn磁场转向总是磁场转向总是从电流超前的一相绕组向滞后一相从电流超前的一相绕组向滞后一相绕组的方向转动绕组的方向转动: 与电流的相序一致与电流的相序一致。AiBiCimIt190ai23mbIi23mcIi 时各相电流值为0t0AF23mBFF23mCFF 方向由方向由X指向指向AAiBiCimIt,sintIima)120sin(tIimb)240sin(tIimc23mFF 合成磁势的大小不变，其矢量端点的轨迹是圆。合成磁势的大小不变，其矢量端点的轨迹是圆。合成磁势矢量总是和电流达到最大值的一相绕组的磁势正方向重合合成磁势矢量总是

19、和电流达到最大值的一相绕组的磁势正方向重合201A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2YN NN NS SS SAA1XX2A2X1电流取电流取首进尾出为正首进尾出为正AiBiCimIt211A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2YN NN NS SS S1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2YN NN NS SS S两对磁极：当电流变化一个周期两对磁极：当电流变化一个周期,磁场只旋转半周。磁场只旋转半周。pfn1160磁势只磁势只取决于取决于导体在圆周上的分布情导体在圆周上的分布情况况和和导体中电流的方向，导体中电流的方向，而与导体而与导体连连接的先后次序接的先后次序无关

20、无关。AiBiCimIt22由于转子转速始终低于同步速，即由于转子转速始终低于同步速，即n与与n1之间存在差之间存在差异，因此叫做异步电动机。异，因此叫做异步电动机。11nnsn 额定运行时，转差率一般在额定运行时，转差率一般在0.010.060.010.06之间，即电之间，即电机转速接近同步速。机转速接近同步速。 同步转速与转子转速之差与同步转速的比值同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用称为转差率，用s s表示，表示，即：即：11n = (- s)n23 转差率转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。机的各种运行情况。转

21、子未转动时转子未转动时，;s ,n10 电机理想空载时电机理想空载时，.s ,nn01 负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。载大小。无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流如果如果0nn 24机械能转变为机械能转变为电能电能电能和机械能电能和机械能变成内能变成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系制动制动制动制动驱动驱动电磁

22、转矩转差率转速外力使电机快外力使电机快速旋转速旋转外力使电机沿外力使电机沿磁场反方向旋磁场反方向旋转转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态10nn0nn10s1s0s根据转差率的大小和正负根据转差率的大小和正负, ,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态25某三相50Hz感应电动机，额定转速nN=720r/min,试求额定转差率及极对数。同步转速：ppfn30006011因为电机的转速总是比同步转速略低：4 5072 15001 3000ppp=极对数为 p=4转差率为04. 075072075011nnnSNN26AiBiCimIt1

23、A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2YN NN NS SS S1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2YN NN NS SS S23mFF 合成磁势的大小不变，其矢量端点的轨迹是圆。合成磁势的大小不变，其矢量端点的轨迹是圆。合成磁势矢量总是和电流达到最大值的一相绕组的磁势正方向重合合成磁势矢量总是和电流达到最大值的一相绕组的磁势正方向重合 pfn1160274.2 4.2 交流电机的电枢绕组交流电机的电枢绕组一、基本要求2 2）绕组通电后，必须形成规定的磁极数；）绕组通电后，必须形成规定的磁极数；3 3）力求获得最大的电动势和磁动势；）力求获得最大的电动势和磁动势；4 4）绕组的

24、电动势和磁动势的波形力求接近正弦；）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦；5 5）节省用铜量；）节省用铜量；6 6）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；7 7）工艺简单、便于制造、安装和检修。）工艺简单、便于制造、安装和检修。1 1）多相绕组对称；）多相绕组对称；28二、交流绕组的基本概念二、交流绕组的基本概念1 1、极距、极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的槽数为表面的距离。若定子的槽数为Z Z，磁极对，磁极对数为数为p p，则极距：，则极距：Z=2 p2 2、线圈节距、线圈节距y一个线圈的两个

25、有效边之间所一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。跨的距离称为线圈的节距。.y的的绕绕组组为为整整距距绕绕组组 3 3、电角度、电角度p电电角角度度机机械械角角度度4 4、槽距角、槽距角a相邻两个槽之间的电角度相邻两个槽之间的电角度：1360zp296 6、相带、相带 每个极面下的导体平均分给各相，则每一每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面下所占的范围，用电角度表相绕组在每个极面下所占的范围，用电角度表示称为相带。示称为相带。 每一个极面下每相所占的槽数为每一个极面下每相所占的槽数为5 5、每极每相槽数、每极每相槽数q112pmzq 三相感应电动机一般三相感应电动机

26、一般都采用都采用6060相带绕组：相带绕组：将一个磁极分成将一个磁极分成3 3份，份，每份所占电角度每份所占电角度 AZBXCYAZBXCY30绕组的分类绕组的分类: （1）按槽内层数分，可分为单层和双层绕组。）按槽内层数分，可分为单层和双层绕组。其中，单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式其中，单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式绕组；双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。绕组；双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。 （2）按相数分，可分为单相、两相、三相及多）按相数分，可分为单相、两相、三相及多相绕组。相绕组。 （3）按每极每相槽数，可分为整数槽和分数槽）按每极每相槽数，可分为整数槽和分数槽绕组。绕组。

27、 尽管交流绕组种类很多，但由于三相双层绕组能尽管交流绕组种类很多，但由于三相双层绕组能较好地满足对交流绕组的基本要求较好地满足对交流绕组的基本要求 ，所以现代动，所以现代动力用交流电机一般多采用三相双层绕组。力用交流电机一般多采用三相双层绕组。31三、三相单层绕组三、三相单层绕组单层绕组在每个槽内只安放一个线圈边，所以单层绕组在每个槽内只安放一个线圈边，所以总线圈数总线圈数为为槽数的一半槽数的一半。例：试绕制槽数为例：试绕制槽数为24，极数为，极数为4的三相单层绕组。的三相单层绕组。2pz : 1极数槽数极距6424p2mzq :11每级每相槽数2432246y : 节距22222211111

28、1YCXBZAYCXBZA划分相带：每级每相占两槽32AXBYCZ33单层叠绕组34同心绕组：与单层叠绕的效果相同，但是嵌线方便。同心绕组：与单层叠绕的效果相同，但是嵌线方便。 同心式绕组端部连线较长，适用于同心式绕组端部连线较长，适用于q=q=4 4、6 6、8 8等偶数的等偶数的2 2极极小型三相异步电动机。小型三相异步电动机。35 链式绕组的每个线圈节距相等并且制造链式绕组的每个线圈节距相等并且制造方便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用方便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用于于q=2q=2的的4 4、6 6、8 8极极小型三相异步电动机。小型三相异步电动机。链式绕组：每个元件都是短距。从

29、相电势和磁势链式绕组：每个元件都是短距。从相电势和磁势角度看角度看具有整距性质具有整距性质36优点优点不适宜于大不适宜于大中型电机中型电机元件少，结构元件少，结构简单，嵌线方简单，嵌线方便，槽内无层便，槽内无层间绝缘间绝缘广泛应用于广泛应用于10kW10kW以下的以下的异步电动机定子绕组异步电动机定子绕组单层绕组单层绕组为整距绕为整距绕组组缺点电动势和磁动势电动势和磁动势波形较差波形较差铁损和噪铁损和噪声较大声较大起动性能较差三相单层绕组的优缺点37四、三相双层绕组四、三相双层绕组双层绕组在每个槽内安放两个不同线圈的线圈边，所以双层绕组在每个槽内安放两个不同线圈的线圈边，所以总线圈数总线圈数正

30、好等于正好等于槽数槽数。例：设相数例：设相数m m3 3，极数，极数2p2p4 4，槽数，槽数Z Z2424，则每，则每极每相槽数极每相槽数q q2 2，槽距角，槽距角a a3030步骤步骤： 首先画出等距离的首先画出等距离的24根平行线段以表示根平行线段以表示槽号槽号表示各元件的上层边表示各元件的上层边。在实线近旁画出虚线。在实线近旁画出虚线以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽以表示下层元件边。把各槽按顺序编号，取槽号作为上层边的代号，取槽号加注上标号作为上层边的代号，取槽号加注上标作为下作为下层边代号。层边代号。38整矩绕组整矩绕组：节距y6，每个元件的上层边与下层边相距6个槽。例如第

31、l槽的上层边应与第7槽的下层边接成一个元件。同理2-8，3-9，4-10，.相连，共计有24个元件。392p个线圈组可以串联也可以并联，串联得到一条支路，并联得到4条支路40短距绕组 取y5，每个元件跨5个槽，a相的4个元件组，分别是l-6-2-7，7-12-8-13，13-18-14-19，19-24-20-l41三相双层波绕组中A相绕组的展开图 (Z=36, 2P=4） 424.4 4.4 交流绕组建立的磁动势交流绕组建立的磁动势单层叠绕单层叠绕双层整距叠绕双层整距叠绕双层短距叠绕双层短距叠绕43INFyy9 . 011 1、单个整距线圈的基波磁动势、单个整距线圈的基波磁动势（1 1）单层

32、整距线圈组的基波磁动势）单层整距线圈组的基波磁动势1q1q11k9 . 0qkqFFINyyq（2 2）双层短距线圈组的基波磁动势）双层短距线圈组的基波磁动势1y1q1y1q1)(p1kk)9 . 0q(2kF2FINy3 3、每相基波磁动势幅值为、每相基波磁动势幅值为IpkNw119 . 01y1q11y1q1)(p1kkq2kF2FyF2 2、线圈组的基波磁动势、线圈组的基波磁动势电流有效值一个线圈的匝数INy44一、一、 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势1.单个整距线圈的磁动势 一台两极气隙均匀的交流电机一台两极气隙均匀的交流电机, ,一个整距一个整距绕组通入交流电流绕组通入交流电流,

33、,线圈磁动势在某瞬间的分线圈磁动势在某瞬间的分布如图布如图, ,由全电流定律得由全电流定律得: :iNiHdly忽略铁心磁阻忽略铁心磁阻, ,磁动势完全降落在两个气隙上磁动势完全降落在两个气隙上. .每个气隙的磁动势为每个气隙的磁动势为: :iyyN21f 空间分布为空间分布为矩形波矩形波, ,随时间按随时间按正弦规律正弦规律变化变化. .变化变化频率为电流频率频率为电流频率。 空间位置不变而幅值和方向随时间变化的磁动空间位置不变而幅值和方向随时间变化的磁动势称为势称为脉振磁动势脉振磁动势。tfmyysinIN21451153119 . 05coscos3coscoscoscos5cos513

34、cos31cos4cos22yyyyyyyyyFFINFtFtFtFtINf傅立叶分解：NSNNNNNNNN矩形波可以分解为基波和一系列的奇次谐波矩形波可以分解为基波和一系列的奇次谐波46x9 . 0coscoscoscos224111INFtFtINfyyyyy基波磁势 整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线，空间每一点的磁动势大小幅值位于绕组轴线，空间每一点的磁动势大小按余弦规律变化按余弦规律变化仍然为仍然为脉动磁动势脉动磁动势。472 2、线圈组的基波磁动势、线圈组的基波磁动势（1 1）单层整距线圈组的基波磁动势）单层整距线圈组的基波磁动

35、势 单层绕组一相有单层绕组一相有p个线圈组。一个线圈组。一个线圈组由个线圈组由q个线圈串联而成。个线圈串联而成。3个线圈串联成为线圈组，由于相邻个线圈串联成为线圈组，由于相邻的线圈在空间位置上相隔一个槽的线圈在空间位置上相隔一个槽距角距角电角度，因而每个线圈产电角度，因而每个线圈产生的基波磁动势也相互移过一个生的基波磁动势也相互移过一个电角度。将这电角度。将这3个线圈的磁动势个线圈的磁动势相加，就得到合成基波磁动势。相加，就得到合成基波磁动势。) 1 ( 1yF) 2 ( 1yF) 3 ( 1 yF) 1 ( 1yF) 2 ( 1yF) 3 ( 1 yF1qF1q1kqFy基波磁动势基波磁动势

36、分布系数分布系数2sin2sink1qqq如果把如果把q q个线圈分布在相邻的个线圈分布在相邻的q q个槽内，则线个槽内，则线圈组的基波磁动势要比圈组的基波磁动势要比q q个线圈集中在一个个线圈集中在一个槽中时的磁动势小，要打一个折扣，此折扣槽中时的磁动势小，要打一个折扣，此折扣即为基波磁动势的分布系数。即为基波磁动势的分布系数。由于绕组分布，使得磁势减小由于绕组分布，使得磁势减小48每个线圈产生的矩形波磁动每个线圈产生的矩形波磁动势也相互移过一个势也相互移过一个电角度。电角度。将这将这3个线圈的磁动势相加，个线圈的磁动势相加，就得到阶梯形波。就得到阶梯形波。对于对于次谐波次谐波qkqFyqF

37、2sin2sinkqqq1F1yyF49（2 2）双层短距线圈组的基波磁动势）双层短距线圈组的基波磁动势为短距线圈的短距角。定义：1yZ=2 pzp360y1- y1磁势只磁势只取决于取决于导体在导体在圆周上的分布情况圆周上的分布情况和和导体中电流的方向，导体中电流的方向，而与导体而与导体连接的先后连接的先后次序次序无关无关。11112360)(360)()(yppyzpyy50=6=6，q= q= /3=2./3=2.取取y y1 1=5,=5,即为短距绕组即为短距绕组下qF) 1( 1 pF上qF90sinkkkqkFF1yyq1yq(p1yFy111111)22基波磁动势基波磁动势短距系

38、数短距系数由于绕组短距，使得由于绕组短距，使得基波磁动势打一个折基波磁动势打一个折扣，此折扣即为基波扣，此折扣即为基波磁动势的短距系数。磁动势的短距系数。使得磁势减小使得磁势减小已知：已知：Z=12Z=12，2p=22p=2的双层短距绕组的双层短距绕组51当选择y1=0.8时，由五次谐波产生的磁场在线圈中抵消，因此，没有五次谐波的影响。基波磁势也同时减弱，因此，要选择使基波减弱最小，而高次谐波磁势尽量少的绕组形式。90sinkkkqkFF1yyqyq(pyFy221)523 3、单相绕组的磁动势、单相绕组的磁动势SSNN每相绕组建立的每极气隙磁动势仍然每相绕组建立的每极气隙磁动势仍然由该绕组在

39、一对极范围内被交链的上由该绕组在一对极范围内被交链的上下层两个线圈组的电流所决定。下层两个线圈组的电流所决定。每相基波磁动势幅值为每相基波磁动势幅值为IpkNw119 . 01y1q11y1q1)(p1kkq2kF2FyF双层绕组每相双层绕组每相串联匝数串联匝数基波绕组系数基波绕组系数相电流有效值相电流有效值coscos11tFf每相基波磁动势是脉振磁势每相基波磁动势是脉振磁势每相基波磁动势幅值位于绕组轴线：空间位置固定每相基波磁动势幅值位于绕组轴线：空间位置固定 11wkFwkF等效整矩线圈等效整矩线圈匝数匝数53二、二、 三相绕组的磁动势三相绕组的磁动势)240cos()240cos(),

40、()120cos()120cos(),(coscos),(111111tFtftFtftFtfCBA)240cos()cos(2),()240cos()cos(2),()cos()cos(2),(111111ttFtfttFtfttFtfCBA一个脉振磁势可以分解为两个旋转磁势。一个脉振磁势可以分解为两个旋转磁势。)cos(23),(11tFtf1. 1. 三相绕组的合成基波磁动势三相绕组的合成基波磁动势54)cos(23),(11tFtf 产生圆形旋转磁动势的条件：产生圆形旋转磁动势的条件：一是三相或多相对称绕组；二一是三相或多相对称绕组；二是三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生

41、椭圆形是三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生椭圆形旋转磁动势。旋转磁动势。(1)(1)三相对称绕组通入三相对称电流，产生的基波合成三相对称绕组通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势是一个幅值恒定不变的圆形旋转磁动势磁动势是一个幅值恒定不变的圆形旋转磁动势(2)(2)幅值是单相脉动磁动势最大幅值的幅值是单相脉动磁动势最大幅值的3/23/2倍。倍。(3)(3)转速决定于电流的频率和电机的磁极对数，方向与相序一致转速决定于电流的频率和电机的磁极对数，方向与相序一致pf60n1(4)(4)当某相电流达最大值时当某相电流达最大值时, ,旋转磁动势的波幅位置刚好转到该旋转磁动势的波幅位置刚好转

42、到该相绕组的轴线位置上相绕组的轴线位置上dtd11)(cost足基波磁势的幅值坐标满dttd)(1552. 2. 三相绕组的合成三相绕组的合成次谐波磁动势次谐波磁动势在对称三相绕组合成磁动势中，不存在在对称三相绕组合成磁动势中，不存在3次及次及3倍次谐倍次谐波合成磁动势。波合成磁动势。三相绕组的五次谐波合成磁动势也是一个正弦分布，幅三相绕组的五次谐波合成磁动势也是一个正弦分布，幅值恒定的旋转磁动势，但由于磁动势的极对数为基波值恒定的旋转磁动势，但由于磁动势的极对数为基波的的5倍，故其转速为基波的倍，故其转速为基波的1/5，转向与基波相反。，转向与基波相反。三相绕组的七次谐波合成磁动势也是一个正

43、弦分布，波三相绕组的七次谐波合成磁动势也是一个正弦分布，波幅恒定的旋转磁动势。其转速为基波的幅恒定的旋转磁动势。其转速为基波的1/7，转向与，转向与基波相同。基波相同。 采用分布和短距绕组是削弱谐波磁动势的有效方法。采用分布和短距绕组是削弱谐波磁动势的有效方法。56三、三、 定子三相绕组建立的磁场定子三相绕组建立的磁场)cos()cos(23),(111tFtFtf)cos(),(),(111tBtftBmc基波磁动势在气隙中建立的基波磁场是一个以同步速旋基波磁动势在气隙中建立的基波磁场是一个以同步速旋转的的圆形旋转磁场转的的圆形旋转磁场主磁场主磁场（主磁通（主磁通m)考虑铁耗时，考虑铁耗时，

44、B1落后于落后于F1一个铁耗角一个铁耗角Fe谐波磁场在定子绕组自身的感应电动势的频率与产生谐波磁场在定子绕组自身的感应电动势的频率与产生绕组谐波磁动势的基波电流频率相同，因此它可与绕组谐波磁动势的基波电流频率相同，因此它可与基波电动势相量相加。基波电动势相量相加。把绕组谐波磁场归并到绕组漏磁场中，成为电枢绕组把绕组谐波磁场归并到绕组漏磁场中，成为电枢绕组漏抗的一部分漏抗的一部分。 谐波磁场对转子的作用不会产生有效转矩。谐波磁场对转子的作用不会产生有效转矩。57ABC四、交流电机的时空矢量图四、交流电机的时空矢量图i1I1I1FmmBFeE21以各相绕组的轴线作为该相时轴；以各相绕组的轴线作为该

45、相时轴；各相对称的某量以统一时间相量代各相对称的某量以统一时间相量代替；其在各个时轴的投影等于该相替；其在各个时轴的投影等于该相此量瞬时值的此量瞬时值的 倍倍统一电流相量与基波磁动势同相统一电流相量与基波磁动势同相1I1F基波磁密矢量与统一磁通相量同相基波磁密矢量与统一磁通相量同相mmB不计铁耗，基波磁密矢量与基波磁动势矢量同相；不计铁耗，基波磁密矢量与基波磁动势矢量同相；否则落后一个铁耗角。否则落后一个铁耗角。584.3 4.3 交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势一、一、 相绕组中的基波电动势相绕组中的基波电动势1.单个整距集中线圈的基波感应电动势)cos(),(11tBtBmtNey

46、ydd11)cos(1t)sin(2d)cos(d11111tNfttNyy11112ymyNfE111111111144. 4222yyyyNfNfNfE感应电动势角频率=基波磁场旋转电角速度60602212111pnpnf592.单个短距集中线圈的基波电动势1111144. 4yyykNfE数为基波电动势的短距系其中 90ysin 11yk3. 线圈组的基波电动势3211yyyqEEEE111qyqkqEE数为基波电动势的分布系其中 2sinq2qsin 1qk602p个线圈组可以串联也可以并联，串联得到一条支路，并联得到4条支路4. 相绕组的基波电动势611111111)44. 4(22

47、qyyqkkNfqapapEE数为基波电动势的绕组系其中 111qykkk1111144. 4kNfE为双层绕组每相串联数 N1112yNqap一个分布、短距的线圈组的基波电动势跟一个一个分布、短距的线圈组的基波电动势跟一个匝数为匝数为N1k1的单个整距线圈所产生的基波电动的单个整距线圈所产生的基波电动势相等。势相等。62二、二、 相绕组中的高次谐波电动势相绕组中的高次谐波电动势1. 谐波电动势60 1pnf频率kNfE144. 4 次谐波电动势2qsin) 2qsin( ) 90ysin( 1qyqykkkkk其中632. 削弱谐波电动势的方法削弱谐波电动势的方法（1）采用短距、分布绕组）采

48、用短距、分布绕组（2）将绕组接成）将绕组接成Y或或，以消除，以消除3次及次及3的奇数倍的奇数倍次谐波电动势次谐波电动势（3）采用斜槽或斜极减小槽齿的影响。）采用斜槽或斜极减小槽齿的影响。644.5 4.5 三相感应电动机转子静止时的运动分析三相感应电动机转子静止时的运动分析感应电动机转子静止：感应电动机转子静止： 转子绕组开路，转子绕组开路，和变压器副边开路的情况类似和变压器副边开路的情况类似； 转子绕组短路，堵住转子，即转子绕组短路，堵住转子，即堵转堵转. . 和变压器副边短和变压器副边短路的情况类似路的情况类似. .前提：前提： 假设：气隙中只有基波磁通，定、转子绕组上只感应假设：气隙中只

49、有基波磁通，定、转子绕组上只感应有基波电势有基波电势 漏磁感应电势用漏抗压降表示漏磁感应电势用漏抗压降表示 把异步电机的磁通分成把异步电机的磁通分成 主磁通和漏磁通，主磁通和漏磁通， 并把谐波磁通归并到漏磁通并把谐波磁通归并到漏磁通65F1n11E1E2E1Un=0一、转子绕组开路状态一、转子绕组开路状态1、磁动势及磁通：、磁动势及磁通：1）励磁磁动势：）励磁磁动势：定子绕组定子绕组旋转的气隙磁场旋转的气隙磁场切割定转子绕组切割定转子绕组感应电动势感应电动势开路开路没有电流，即没有电流，即没有磁动势没有磁动势整个气隙磁场全部是由定子绕组内整个气隙磁场全部是由定子绕组内的三相对称电流产生，为此，

50、的三相对称电流产生，为此，定子磁动势又叫做励磁磁动势，定定子磁动势又叫做励磁磁动势，定子电流亦叫做励磁电流。子电流亦叫做励磁电流。对称的三相交流电对称的三相交流电转子绕组转子绕组1I瞬间位置：瞬间位置：A相电流达到正最大相电流达到正最大 时，时，他所对应的磁动势也达到正最大。他所对应的磁动势也达到正最大。mmIpkNF11224230.9662）主磁通、漏磁通：）主磁通、漏磁通：（1 1）主磁通）主磁通m0m0 主磁通主磁通由基波磁势产生，是由基波磁势产生，是每极的基波磁通量每极的基波磁通量。 交链定子绕组与转子绕组，实现能量的传递。交链定子绕组与转子绕组，实现能量的传递。 以同步速旋转以同步

51、速旋转 主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、转子齿、定子轭和主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、转子齿、定子轭和转子轭。转子轭。（2 2）漏磁通）漏磁通 漏磁通包含三个部分：槽漏磁通、端部漏磁通和谐漏磁通包含三个部分：槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏磁通（波漏磁通（按路径区分按路径区分）。）。 槽漏磁通和端部漏磁通。仅只交链定子绕组，与转槽漏磁通和端部漏磁通。仅只交链定子绕组，与转子绕组没有互感作用，不传递能量。子绕组没有互感作用，不传递能量。 谐波漏磁通谐波漏磁通由高次谐波磁势所产生的谐波磁通，由高次谐波磁势所产生的谐波磁通，穿过空气隙，交链转子绕组并在其中感应电势，产穿过空气隙，交链转子绕组并

52、在其中感应电势，产生转矩（生转矩（无用无用）。）。1传递能量传递能量电抗压降电抗压降67F1n11E1E2E1Un=02、感应电动势：、感应电动势：1011144. 4kNfEm定子一相绕组的基波电动势转子一相绕组的基波电动势2021244. 4kNfEm0111144. 4mkNfjE0221244. 4mkNfjEemmkkNkNkNfjkNfjEE2211022101112144. 444. 4电动势变比令22EkEe则21EE把转子绕组每相串联的有效匝数，换成与定子绕组完全相同，则转子绕组每相感应电动势的有效值就是E1主电动势68漏感电动势漏感电动势1E相位滞后电流 电角度，可以看成定

53、子电流在定子漏电抗上的压降90mI11XIjEm3、电动势平衡方程式：、电动势平衡方程式：定子1111RIEEUm10111144. 4kNfEUm转子02212244. 4mkNfjEUF1n11E1E2E1Un=0111XIjRIEmm11ZIEm694、功率平衡方程式：、功率平衡方程式：转子不转无机械功率输出电源输入功率定子电阻定子铜耗铁磁材料定、转子铁耗1211RImpmCummFeFeFerImppp2121rm为励磁电阻FeCuppP11mmmmmzIjxrIE170mmmmmzIjxrIE11111jxRIEUm11jxRIjxrImmmm1ZzImm1111RIEEUm71 尽

54、管异步电动机的电磁关系与变压器相似，尽管异步电动机的电磁关系与变压器相似，但它们之间还是有差别的：但它们之间还是有差别的：1 1）主磁场性质不同：异步电动机为旋转磁场，）主磁场性质不同：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉动磁场变压器为脉动磁场.4 4）由于存在气隙）由于存在气隙, ,异步电动机漏抗较变压器异步电动机漏抗较变压器的大的大. .;I ,E,I ,E)000022222 变变压压器器异异步步电电动动机机空空载载时时%.10%2%,50%20%,)3的仅为而变压器为异步电动机由于存在气隙mI5)5)异步电动机通常采用短距和分布绕组异步电动机通常采用短距和分布绕组, ,计计算时需考虑绕组系

55、数算时需考虑绕组系数, ,变压器则为整距集中变压器则为整距集中绕组绕组, ,可认为绕组系数为可认为绕组系数为1.1.72F1n1F2n21E1E2E2E1U2In=0二、转子堵转状态二、转子堵转状态1、转子基波磁动势：、转子基波磁动势：a12在转子不动时，定、转子在转子不动时，定、转子电势有相同频率，由转子电势有相同频率，由转子电流所产生的基波旋转磁电流所产生的基波旋转磁势与由定子电流所产生的势与由定子电流所产生的基波旋转磁势有相同转速，基波旋转磁势有相同转速，没有相对运动。没有相对运动。11226060npfpfn222222423IpkNF转向：假设气隙旋转磁密是逆转向：假设气隙旋转磁密是

56、逆时针方向旋转，在转子绕组内时针方向旋转，在转子绕组内感应产生的电动势及电流的相感应产生的电动势及电流的相序与定子相同序与定子相同定、转子旋转磁动势定、转子旋转磁动势作用在磁路上的磁动势有两个：作用在磁路上的磁动势有两个：旋转方向相同，转速又相等，称为同步旋转。旋转方向相同，转速又相等，称为同步旋转。73F1n1F2n21E1E2E2E1U2In=0与副边短路的三相变压器一样，与副边短路的三相变压器一样，当异步电机转子绕组短路时，当异步电机转子绕组短路时，定子边电流不再是定子边电流不再是 ，用，用 表示。由定子电流产生的气隙表示。由定子电流产生的气隙空间旋转磁动势用空间旋转磁动势用 表示，表示

57、，叫定子旋转磁动势。定子旋转叫定子旋转磁动势。定子旋转磁动势的特点与转子绕组开路磁动势的特点与转子绕组开路时一样，仅幅值不同。时一样，仅幅值不同。mI1I1F同步旋转，又作用在同一个磁路上，把它们按向量的同步旋转，又作用在同一个磁路上，把它们按向量的关系加起来，得到合成的磁动势仍用关系加起来，得到合成的磁动势仍用 表示。即表示。即:mFmFFF2174ABC12amImFmmBFemFFF211I2I1F2F定子、转子的统一电动势相量定子、转子的统一电动势相量均落后于统一磁通相量均落后于统一磁通相量90转子统一电流相量落后于转子统一电流相量落后于转子统一电动势相量转子统一电动势相量 2转子基波

58、磁动势与转转子基波磁动势与转子统一电流相量同相子统一电流相量同相转子基波磁动势落后于转子基波磁动势落后于统一磁通相量统一磁通相量（90+ 2 2）电角度电角度；与；与12无关。无关。21E2E752、主磁通、转子漏磁通：、主磁通、转子漏磁通：（1 1）主磁通）主磁通 m m 主磁通主磁通由定子和转子磁势合成。由定子和转子磁势合成。 交链定子绕组与转子绕组，实现能量的传递。交链定子绕组与转子绕组，实现能量的传递。 以同步速旋转以同步速旋转 主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、转子齿、定子轭和主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、转子齿、定子轭和转子轭。转子轭。（2 2）转子漏磁通）转子漏磁通 转子

59、漏磁通包含三个部分：槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏转子漏磁通包含三个部分：槽漏磁通、端部漏磁通和谐波漏磁通。磁通。 槽漏磁通和端部漏磁通。仅只交链转子绕组，与定子绕组没槽漏磁通和端部漏磁通。仅只交链转子绕组，与定子绕组没有互感作用，不传递能量。有互感作用，不传递能量。 谐波漏磁通谐波漏磁通由高次谐波磁势所产生的谐波磁通。由高次谐波磁势所产生的谐波磁通。2传递能量传递能量电抗压降电抗压降763、转子感应电动势：、转子感应电动势：转子一相绕组的基波电动势221244. 4kNfEmmkNfjE221244. 4emmkkNkNkNfjkNfjEE22112211112144. 444. 4电动势变比

60、势势动动电电主主漏感电动势漏感电动势2E相位滞后电流 电角度，可以看成转子电流在转子漏电抗上的压降902I222XIjE774、转子被堵住时的三相感应电动机的基本方程式、转子被堵住时的三相感应电动机的基本方程式1）电动势平衡方程式：）电动势平衡方程式：定子1111111111111ZIEXIjRIERIEEU1111144. 4kNfEUm转子0)(22222222222222222ZIEjXrIErIXIjErIEEU782）磁动势平衡方程式的电流形式：）磁动势平衡方程式的电流形式：mFFF2111119 . 02IpkNm22229 . 02IpkNmmIpkNm1119 . 022221