第四章异步电机一(2)

1、1重庆大学自动化学院重庆大学自动化学院2第四章第四章 异步电机（一）异步电机（一）三相异步电动机的基本原理三相异步电动机的基本原理3 主要内容主要内容 第三节第三节 三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组4 交流电机的共同理论问题：交流电机的共同理论问题： 三相交流绕组的三相交流绕组的绕组结构绕组结构 三相交流绕组产生的三相交流绕组产生的磁动势分析磁动势分析 三相交流绕组产生的三相交流绕组产生的感应电动势分析感应电动势分析第三节第三节 定子绕组定子绕组5一、交流绕组的一些基本知识和基本量一、交流绕组的一些基本知识和基本量1 1、电角度与机械角度、电角度与机械角度电角度电角度= p机械

2、角度机械角度 电机圆周在几何上为电机圆周在几何上为360o，该，该角度称为角度称为机械角度机械角度 从电磁角度看，一对从电磁角度看，一对N、S极极构成一个磁场周期构成一个磁场周期，即一对磁，即一对磁极占有的空间为极占有的空间为360o电角度电角度 电机极对数为电机极对数为p时，电机圆周时，电机圆周按电角度计算就为按电角度计算就为p360o，而机械角度总是而机械角度总是360o，即：，即：第三节第三节 定子绕组定子绕组62 2、线圈（绕组元件）、线圈（绕组元件） 组成交流绕组的组成交流绕组的基本单元基本单元是线圈是线圈 线圈可以分为线圈可以分为单匝单匝线圈和线圈和多匝多匝线圈线圈 线圈有两个引出

3、线，一个叫线圈有两个引出线，一个叫首端首端，另一个叫，另一个叫末端末端第三节第三节 定子绕组定子绕组73 3、节距、节距y1 节距节距一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离，用一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离，用y1表示，一般用表示，一般用槽数槽数计算。计算。 节距应接近极距节距应接近极距y1=整距绕组整距绕组y1长距绕组长距绕组 常用常用的是整距和短距绕组的是整距和短距绕组第三节第三节 定子绕组定子绕组84 4、槽距角、槽距角 槽距角槽距角相邻槽之间的电角度，用相邻槽之间的电角度，用表示表示 若若Q1为定子槽数、为定子槽数、p为极对数，则槽距角：为极对数，则槽距角：1360pQ 图例中，图

4、例中，Q1=36机械角：机械角：槽距角：槽距角：113603601036Q13602 3602036pQ第三节第三节 定子绕组定子绕组95 5、每极每相槽数、每极每相槽数q 每极每相槽数每极每相槽数每一个极下每相绕组所占槽数，用每一个极下每相绕组所占槽数，用q表示表示 若若Q1为定子槽数、为定子槽数、p为极对数、为极对数、m为相数，则：为相数，则： 对于三相绕组，对于三相绕组，可得可得与与q之间的关系：之间的关系：12Qqpm13603603606022 3ppQpmqqq 第三节第三节 定子绕组定子绕组106 6、相带、相带 相带相带每个极距内属于同一相的槽所占有的连续区域，每个极距内属于同

5、一相的槽所占有的连续区域，用电角度表示用电角度表示 一般的三相异步电动机中都采用一般的三相异步电动机中都采用60o相带绕组相带绕组 60o相带绕组相带绕组 三相绕组每个极距内共有三三相绕组每个极距内共有三个相带；个相带； 每个极距为每个极距为180o电角度；电角度； 则每个相带为则每个相带为60o电角度；电角度； 每相绕组的所有相带均相隔每相绕组的所有相带均相隔一个极距。一个极距。第三节第三节 定子绕组定子绕组11二、交流绕组的基本要求和构成原则二、交流绕组的基本要求和构成原则1 1、基本要求、基本要求 必须形成必须形成规定的磁极对数规定的磁极对数； 多相绕组必须对称分布多相绕组必须对称分布，

6、不仅要求，不仅要求m相绕组的匝数、跨距、相绕组的匝数、跨距、以及在圆周上的分布情况相同，而且以及在圆周上的分布情况相同，而且m相绕组的轴线在空相绕组的轴线在空间上互差间上互差360o/m电角度；电角度； 力求绕组磁场和感应电动势最大力求绕组磁场和感应电动势最大，因此线圈跨距应尽可能，因此线圈跨距应尽可能接近极距、且对于三相绕组尽可能采用接近极距、且对于三相绕组尽可能采用60o相带；相带； 力求绕组磁场和感应电动势接近正弦波力求绕组磁场和感应电动势接近正弦波，因此采用分布绕，因此采用分布绕组和短距绕组；组和短距绕组； 用铜省；下线方便；强度好。用铜省；下线方便；强度好。第三节第三节 定子绕组定子

7、绕组122 2、构成原则、构成原则 均匀原则：均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，每个极域每个极域内的槽数（线圈数）要相等，每个极域内各相绕组所占的槽数应相等。内各相绕组所占的槽数应相等。 每极槽数用极距每极槽数用极距表示表示 每极每相槽数每极每相槽数q 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三相绕组的结构完全一样，但在电机的圆周空间互相错开互相错开120o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120o/ 电势相加原则：电势相加原则：线圈两个边的感应电动势应该相加，线圈与线圈两个边的感应电动势应该相加，线圈与线圈之间

8、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。 同一极域的电流方向相同，相邻极域的电流方向相反同一极域的电流方向相同，相邻极域的电流方向相反 如线圈的一个边在如线圈的一个边在N极下，则另一个边应在极下，则另一个边应在S极下极下第三节第三节 定子绕组定子绕组13三、交流绕组的排列和连接三、交流绕组的排列和连接为便于说明，假设给定电机极数为便于说明，假设给定电机极数2p=4，槽数，槽数Q1=241 1、极距计算、极距计算12Qp对于对于2p=4、Q1=24，则，则=62 2、线圈中的电流方向、线圈中的电流方向两极磁两极磁动势图动势图四极磁四极磁动势图动势图要求：要求：相邻极相邻极距下同一

9、相绕距下同一相绕组的线圈边中组的线圈边中电流方向相反电流方向相反第三节第三节 定子绕组定子绕组143 3、确定相带、确定相带 计算每极每相槽数计算每极每相槽数q=Q1/2pm； 每个极距内每相槽数连续排列，组成相带；每个极距内每相槽数连续排列，组成相带； 对于对于Q1=24、m=3、2p=4，则，则q=2，故每个相带占据，故每个相带占据2个槽、个槽、对应于对应于60o电角度，即电角度，即60o相带。相带。 根据电流方向和线圈节距，将相带中线圈串联组成线圈组。根据电流方向和线圈节距，将相带中线圈串联组成线圈组。4 4、画定子槽的展开图、画定子槽的展开图确定相带和电流的相对方向确定相带和电流的相对

10、方向单层一相绕组的一种连接方法单层一相绕组的一种连接方法第三节第三节 定子绕组定子绕组15交流绕组排列和连接的一般方法归纳为：交流绕组排列和连接的一般方法归纳为：计算极距计算极距；计算每极每相槽数计算每极每相槽数q；划分相带；划分相带；组成线圈组；组成线圈组；按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。第三节第三节 定子绕组定子绕组16四、三相单层绕组四、三相单层绕组 特点：特点：每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组的线圈数等每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组的线圈数等于总槽数的一半。于总槽数的一半。假设假设Q1=24槽、槽、m=3相、相、2p=4极，说明单层

11、绕组构成极，说明单层绕组构成1 1、计算极距、计算极距124622 2Qp2 2、计算每极每相槽数、计算每极每相槽数124222 2 3Qqpm 分极：分极：将总槽数按给定极数均将总槽数按给定极数均匀分开匀分开 分相：分相：将每个极域槽数按给定将每个极域槽数按给定相数均匀分开，三相在空间错相数均匀分开，三相在空间错开开120o电角度电角度第三节第三节 定子绕组定子绕组173 3、划分相带、划分相带 相带相带槽号槽号AZBXCY第一对极第一对极1,23,45,67,89,1011,12第二对极第二对极13,1415,1617,1819,2021,2223,24第三节第三节 定子绕组定子绕组184

12、 4、组成线圈组、组成线圈组 将将一对极域内一对极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈线圈，共有共有q个线圈个线圈 将将一对极域内一对极域内属于同一相的属于同一相的q个线圈串联，组成一个个线圈串联，组成一个线圈组线圈组，共有共有p个线圈组个线圈组 以上连接应符合以上连接应符合电势相加原则电势相加原则第三节第三节 定子绕组定子绕组195 5、连相绕组、连相绕组 将属于同一相的将属于同一相的p个线圈组连成个线圈组连成一相绕组一相绕组，并标记首尾端，并标记首尾端 串联与并联：串联与并联：电势相加原则电势相加原则 最大并联支路数：最大并联支路数：a=p第三节第三节

13、定子绕组定子绕组20 将三个构造好的单相绕组连成完整的将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组三相绕组：Y接法或接法或接法接法 等元件式整距叠绕组等元件式整距叠绕组，缺点：端接部分重叠层数较多，缺点：端接部分重叠层数较多 由于所形成的磁动势仅与线圈边中的电流方向有关，而与由于所形成的磁动势仅与线圈边中的电流方向有关，而与线圈边连接次序无关，可改成线圈边连接次序无关，可改成同心式绕组同心式绕组第三节第三节 定子绕组定子绕组21 同心式绕组同心式绕组，特点：线圈组中各线圈节距不等，各线圈轴，特点：线圈组中各线圈节距不等，各线圈轴线重合线重合第三节第三节 定子绕组定子绕组22五、三相双层绕组五、三相

14、双层绕组 特点：特点：整个绕组的线圈数等于总槽数。整个绕组的线圈数等于总槽数。仍假设仍假设Q1=24槽、槽、m=3相、相、2p=4极，说明双层叠绕组构成极，说明双层叠绕组构成1 1、计算极距、计算极距124622 2Qp2 2、计算每极每相槽数、计算每极每相槽数124222 2 3Qqpm 分极：分极：将总槽数按给定极数均将总槽数按给定极数均匀分开匀分开 分相：分相：将每个极域槽数按给定将每个极域槽数按给定相数均匀分开，三相在空间错相数均匀分开，三相在空间错开开120o电角度电角度第三节第三节 定子绕组定子绕组233 3、划分相带、划分相带 双层绕组应对双层绕组应对每层线圈边每层线圈边确定其所

15、属相带确定其所属相带 通常用通常用上层线圈边上层线圈边的分相作为代表，称为的分相作为代表，称为槽的分相槽的分相 下层线圈边下层线圈边的分相，按照绕组节距的分相，按照绕组节距y1，随即自动确定，随即自动确定 相带相带槽号槽号AZBXCY第一对极第一对极1,23,45,67,89,1011,12第二对极第二对极13,1415,1617,1819,2021,2223,24第三节第三节 定子绕组定子绕组244 4、组成线圈组、组成线圈组 将将一个极域内一个极域内属于同一相的上层边与相隔属于同一相的上层边与相隔y1的下层边连成一的下层边连成一个个线圈线圈，共有，共有q个线圈个线圈 将将一个极域内一个极域

16、内属于同一相的属于同一相的q个线圈串联，组成一个个线圈串联，组成一个线圈组线圈组，共有共有2p个线圈组个线圈组 以上连接应符合以上连接应符合电势相加原则电势相加原则 线圈边之间的距离取决于线圈边之间的距离取决于选定的节距选定的节距y1y1=6第三节第三节 定子绕组定子绕组255 5、连相绕组、连相绕组 将属于同一相的将属于同一相的2p个线圈组连成个线圈组连成一相绕组一相绕组，并标记首尾端，并标记首尾端 串联与并联串联与并联电势相加原则电势相加原则 最大并联支路数最大并联支路数a=2p 按照同样方法构造其他两相按照同样方法构造其他两相 将三个构造好的单相绕组连成完整的将三个构造好的单相绕组连成完

17、整的三相绕组三相绕组A相绕组连接相绕组连接第三节第三节 定子绕组定子绕组26单层和双层绕组的特点对比：单层和双层绕组的特点对比：第三节第三节 定子绕组定子绕组 线圈边数：线圈边数：单层单层每槽每槽1个；个； 双层双层每槽每槽2个个 节距节距y1：单层单层整距整距； 双层双层选定（短距或整距）选定（短距或整距） 线圈数：（一对极下）线圈数：（一对极下）单层单层每相每相q个；个； 双层双层每相每相2q个个 线圈组数：（一对极下）线圈组数：（一对极下）单层单层每对极每对极1个共个共p个；双层个；双层每个极每个极1个共个共2p个个 连接方式：连接方式：线圈组内串联；组间可串、并联线圈组内串联；组间可串、并联单层单层最大支路数最大支路数a= =p； 双层双层最大支路数最大支路数a= =2p27本节要求本节要求 掌握掌握交流绕组的几个交流绕组的几个基本量基本量 电角度：物理意义及其计算电角度：物理意义及其计算 槽距角：物理意义及其计算槽距角：物理意义及其计算 每极每相槽数：物理