1、Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第四章 异步电机（一） 三相异步电动机的基本原理,交流电机的优点： 结构简单， 制造方便， 运行可靠， 价格低廉， 重量较轻， 。,交流电机的缺点： 不能经济地实现范围较广的平滑调速； 必须从电网吸取滞后的励磁电流，使电网功率因数变坏。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流电机有两大类：异步电机和同步电机。 同步电机：转速与交流电源频率之间存在严格不变的对应关系； 异步电机：定子接上交流电源后，形成旋转磁场，依靠电磁感应作用，使转子绕组感生电流，产生电磁转
2、矩，实现机电能量转换。（感应电机）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,异步（感应）电机分类,按定子绕组供电电源相数,按转子绕组的结构,结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式,通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第一节 三相异步电动机的工作原理及结构,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,一、三相异步电动机的结构,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,轴承架
3、,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,绕线转子异步电机剖面图 1转子绕组 2端盖 3轴承 4定子绕组 5转子铁心 6定子铁心 7集电环 8出线盒,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,1、定子,异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。,主磁通磁路的一部分,定子部分的电路,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,定子冲片,定子线圈,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,定子铁心和机座,Copyr
4、ight 2008, , TW. All rights reserved.,1）笼型绕组,转子绕组分笼型绕组和绕线型绕组,各相均由单根导条组成，旋转磁场与转子导条间相对转速不大，所以导条中感应电动势不大，导条和铁心间一般无需绝缘材料，工艺极为简单，由插入每个转子槽中的导条和两端的环形端环组成。去掉铁心，外形就像一个关松鼠的笼子。笼形转子既无集电环又无绝缘，结构简单，制造方便，运行可靠。,主磁通磁路的一部分,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,为节约用铜并提高生产率，小容量都采用铸铝转子，其导条和端环一次铸出。,a、铸铝笼型转子,Copyrigh
5、t 2008, , TW. All rights reserved.,对容量大于100kw的电机，由于铸铝质量不易保证，常用铜条插入转子槽内，在两端焊上端环，构成铜条笼形绕组。,b、铜条笼型转子,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,笼型转子,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2）绕线型绕组,1)对称三相绕组接成星形，并接到转轴三个集电环上，再通过电刷与外电路接通2）可以通过集电环和电刷在转子回路中接入附加电阻或其它控制装置，改善起动或调速特性。,Copyright 2008, , TW. Al
6、l rights reserved.,绕线转子照片,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、气隙,气隙大小与异步电动机的性能关系极大。气隙越大，磁阻也越大，产生同样大小的旋转磁场就需要较大励磁电流，这样会使电机的功率因数变坏。然而，磁阻大可以减少气隙磁场中的谐波含量，从而减少附加损耗，改善起动性能。气隙过小，装配困难和运转不安全。一般异步电动机的气隙以较小为宜。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,二、三相异步电动机的工作原理与运行状态,1、旋转磁场的产生,旋转磁场 一种极性和大小不变，并且以一
7、定转速旋转的磁场。,A-X、B-Y、C-Z三个线圈在空间上彼此互隔120分布在定子铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。当其接上对称的三相电源，则在该绕组中通过对称三相电流。,规定：电流为正时，从每相线圈的首端（A、B、C）流出，由线圈末端（X、Y、Z）流入；电流为负时，从每相线圈的末端流出，由首端流入。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,B相从A相后移120 C相从B相后移120 A相从C相后移120,当三相对称绕组接上三相对称电源，就产生旋转磁场。,两极旋转磁场示意图,Copyright 2008, , TW. All rights re
8、served.,ns为同步转速，单位为r/min；,p为极对数； f1为交流电源的频率。,四极旋转磁场示意图,特例：P=1,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机圆柱形的转子铁心上，嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环将它们连接成一个整体。 三相异步电动机的定子铁心上嵌有三相对称绕组，接通三相对称电源后，在定子、转子之间的气隙内产生了以同步转速ns旋转的旋转磁场。 转子导条被这种旋转磁场切割，在导条内产生感应电流（右手定则），带电导体在磁场中必然会受到电磁力（左手定则）。于是转子就跟着旋转磁场以转速n
9、旋转。,NEXT,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、三相异步电动机的转速与运行状态,异步电动机的工作原理决定了它的转速一般略低于同步转速。如果异步电动机的转子转速达到同步转速，则旋转磁场与转子导条之间不再有相对运动，因而不可能在导条内感应产生电动势，也不会产生电磁转矩来拖动机械负载。,转差ns-n的存在是异步电动机运行的必要条件。我们将 转差表示为同步转速的百分值，称为转差率，用s表示。,同步转速,转子异步转速,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,Copyright 2008, , TW.
10、 All rights reserved.,异步电机的三种运行状态,电磁制动状态,电动机状态,发电机状态,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第二节 三相异步电动机 的铭牌数据,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,额定功率 电动机在额定运行时输出的机械功率,单位为 kW,额定电压 在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压，单位为V,额定电流 电动机在额定电压下使用，输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为 A,额定频率 我国的电网标准频率为 50Hz,额定转速 电动机在额定电压、额定频率及额
11、定功率下的转子的转速，单位为 r/min,此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（星形还是三角形）、绝缘等级及允许温升等。对绕线转子异步电动机，还标明转子的额定电动势及额定电流。,额定数据（铭牌数据）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流电机的共同问题,是交流电机（感应电机和同步电机）的共同问题,三相交流绕组的结构； 三相交流绕组产生的磁动势分析； 三相交流绕组产生的感应电动势分析；,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第三节 三相异步电动机 的定子绕组,Copyright 2008, , TW
12、. All rights reserved.,1、电角度与机械角度转子铁心的横截面是一个圆，其几何角度为360，称为机械角度。 从电磁角度看，一对N,S极构成一个磁场周期，即1对磁极为360电角度；电机的极对数为p时，电机圆周的角度数为p 360电角度。,电角度= p机械角度,一、交流绕组的一些基本知识和基本量,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、线圈组成交流绕组的基本单元。绕组就是线圈按一定规律的排列和联结。线圈是由一匝或多匝串联而成，它有两个引出线，一个称为首端，另一个称为末端。,一、交流绕组的一些基本知识和基本量,3、极距沿定子铁心内
13、圆每个磁极所占的范围； 用长度表示： 用槽数表示：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,单层绕组：一个槽中只放一个线圈边；双层绕组：一个槽中放两个线圈边。,5、单层绕组和双层绕组,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,6、槽距角 相邻槽之间的电角度称为槽距角 若Q1为定子槽数，p为极对数，则槽距角,7、每极每相槽数q 每一极每相绕组所占槽数，用符号q表示（m相数）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,均匀原则：每个极距内的槽数（线圈数）要相等，各相
14、绕组在每个极距内所占的槽数应相等；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相错开120电角度。 如槽距角为，则相邻两相错开的槽数为120/。电势相加原则：线圈两个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。 如线圈的一个边在N极下，另一个应在S极下。,交流绕组的构成原则,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,对交流绕组的要求,（1）交流绕组通电后， 必须形成规定的磁场极数； （2）多相绕组必须对称， 不仅要求m相绕组的匝数N、节距y1、线径及在圆周上的分布情况相同， 而且m相绕组的轴线在空间上互差3600/m的电角度
15、。 （3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布，且旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。 采用分布绕组和短距绕组。 （4）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。 因此线圈的节距y1尽可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用600相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续所占有的电角度区域称为相带）。 （5）用铜少；下线方便；强度好。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流绕组的形式,按相数分：有单相、两相和三相绕组； 按槽内层数分：,Copyright 2008, , TW. All ri
16、ghts reserved.,为了便于说明问题，以下假设给定电机极数2p=4，槽数Q1=24,1、极距的计算若2p=4，Q1=24，则 =6,二、交流绕组的排列和连接,两极磁动势图,四极磁动势图,2、线圈中的电流方向,相邻极距内属于一相绕组，而相邻一个极距的线圈内，为建立极数符合给定的磁动势和磁场的要求，必须有相反方向的电流。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3、确定相带 每个极距内属于同相的槽在圆周上所占有的电角度区域称为“相带”，q=Q1/(2mp)=2， ；一般的三相异步电动机每个相带为60电角度。,确定相带和应有的电流相对方向,单层
17、相绕组的一种连接方法,4、画定子槽展开图,根据q=2，则第一个线圈组中两个线圈边嵌入1、2槽，又=6，所以另外两个线圈边嵌入7、8槽 因为是三相，且q=2，所以第二个线圈组中两个线圈边应嵌入7+3*2=13、8+3*2=14槽，另外两个线圈边嵌入19、20槽 第一、二线圈组按电流方向要求进行串联（或并联）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相绕组排列和连接的一般方法为: 计算极距； 计算每极每相槽数q； 划分相带； 组成线圈组； 按极性对电流方向的要求分别构成各相绕组。,Copyright 2008, , TW. All rights re
18、served.,单层绕组的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。以下用定子槽数 ，两极电机（ ）的定子绕组为例，说明单层绕组构成。,1、计算极距,2、计算每极每相槽数,3、划分相带,电机为两极，每个极距内有12/4=3个相带，整个定子共有6个相带，每个相带有4个槽,三、三相单层绕组,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,4、组成线圈组,图端接部分重叠层数较多 根据形成磁动势仅与线圈中电流方向有关，与线圈的联接次序无关，由此引出b）图，即同心式绕组 特点：绕组中各线圈节距不等，各线圈的轴线重合。 优点：端接部分互相错开，重叠层
19、数较少，便于布置，散热较好 缺点：线圈大小不等，绕线不便,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相单层同心式绕组展开图,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,双层绕组的每个槽内都有上下两个线圈边，每个线圈的一个边放在某一个槽的上层，另一边放在相隔节距y1的另一个槽的下层。整个绕组的线圈数等于槽数。以下用3相(m=3)4极(p=2)36槽(Q1=36)的双层叠绕组为例，说明3相双层绕组的排列和联接。,1、计算极距,2、选择节距,选择短节距,3、计算每极每相槽数,并且计算槽距角,四、三相双层绕组,Co
20、pyright 2008, , TW. All rights reserved.,4、画展开图,画出槽内线圈边（上层边用实线，下层边用虚线表示），并且编号 1号线圈的一个边放1号槽上层，另一个边放1+8=9号槽的下层，同理可画出其它。 定义线圈组中的上层边在N极极距内属于“+A”相带，上层边在S极极距内属于“-A”相带 +A：1、2、3号和19、20、21号-A：10、11、12号和28、29、30号,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,按每极每相槽数划分相带,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.
21、,5、组成线圈组,串联：”+A“相带的线圈与”-A“相带的线圈应反向串联，即末端与末端相连，首端引出，或首端与首端相连，末端引出 A-1-2-3 10-11-12 X,串联,并联,分析课本图4-18和图4-19,并联：+A的首端与-A的末端、 +A的末端与-A的首端连接,A,1-2-3,10-11-12,X,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,工厂中连接图表示方法,三相双层叠绕组,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,叠绕组线圈组间连接线较长，极数较多，连接线就多，不易绑扎固定，重量不易平衡，为避
22、免采用波绕组 波绕组相带划分与槽号分配，与叠绕组相同，连接规则与直流电机波绕组相似，即分别把同一极性下属于同一相的线圈按一定次序串联起来，组成两组，最后把这两组按需要串联或并联,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第四节 三相异步电动机 的定子磁动势及磁场,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流绕组的构成：导体-线圈-线圈组-一相绕组-三相绕组 。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,（一）整距线圈的磁动势,一、单相绕组的磁动势 脉振磁动势,b
23、）图由来：放置A线圈边的地方切开并展平，磁极轴线为y轴，定子内圆圆周为x轴,线圈通交流电,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,整距线圈所形成的磁动势在任何瞬时，空间的分布总是一个矩形波。这种从空间上看位置固定，从时间上看大小在正负最大值之间变化的磁动势，称为脉振磁动势。脉振的频率就是交流电流的频率。,t=0,i=Im,t=90,i=0,t=180, i=-Im,线圈通交流电 ，磁动势分布的矩形波幅值一般表达式：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,四极整距线圈的磁动势,磁场分布,磁动势分布,多极
24、电机的一对极内的磁动势与两极电机的磁动势完全相同。即p对极磁动势分布波形仅是周期数增加为p倍而已。,整距线圈磁动势分布和大小变化规律：空间按矩形分布，大小随时间做正弦变化,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,为便于分析，应用傅氏级数对矩形波进行分解。矩形波中含有1，3，5，奇次谐波，且仅含有余弦项。,其中：,由此，一个整距线圈所产生的脉振磁动势表达式为：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,各线圈磁动势波,（二）线圈组的磁动势,合成磁动势的基波,整距线圈的线圈组的磁动势,1、整距线圈的线圈组磁动
25、势,工程上为分析方便，用c）图的矢量相加代替b）图的波形逐点相加。矢量的长度代表基波磁动势的幅值Fy1，各基波磁动势间空间位移，代表各基波磁动势的矢量间的位移。长度为Fy1的q个线圈数的线圈组互差a角的基波合成磁动势为：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,得到线圈组的合成基波磁动势为,为基波磁动势的分布因数,由,其中：,同理高次谐波磁动势的幅值：,为 次谐波磁动势的分布因数,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例4-2 一台四极三相异步电动机，定子槽数为36，计算其基波和5次、7次谐波磁动势的
26、分布因数。,解 计算每相每极槽数q和值,基波分布因数,五次谐波分布因数,七次谐波分布因数,结论：分布绕组会减少谐波含量，使得磁动势波形会趋近于正弦波形，所以采用分布绕组是改善磁动势波形的有效措施之一。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2、短距线圈的线圈组磁动势,q=2,=6,y1=5的双层短距叠绕组,依据：线圈边通过电流产生磁动势与线圈边中的电流方向有关，与线圈边连接次序无关,等效,等效后成为整距线圈的线圈组，空间相互间的位移电度角正好等于线圈节距缩短的角度，即：,Copyright 2008, , TW. All rights reser
27、ved.,式中,称为基波磁动势的节距因数,矢量叠加，得基波合成的磁动势：,同理，对于v 次谐波,式中,称为谐波磁动势的节距因数,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,绕组由集中的改为分布的，基波合成磁动势幅值应该打一个折扣kq1； 采用分布绕组，可改善磁动势的波形。 线圈由整距改为短距的基波合成磁动势幅值应该打一个折扣ky1； 采用短距线圈组，可改善磁动势的波形。 由短距线圈组成的分布绕组的基波合成磁动势幅值等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合成磁动势幅值乘以系数kw1=kq1ky1，称为基波绕组因数。,对于v 次谐波 kwv=kqvkyv,整
28、距线圈和线圈组磁动势结论：,称为谐波磁动势的绕组因数。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,一相绕组的总磁动势平均作用于各个磁极， 一相绕组建立的每极气隙磁动势由该相绕组在一对极范围内交链的线圈组电流决定。相绕组的磁动势等于线圈组的磁动势。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,（三）相绕组的磁动势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,单相绕组的磁动势方程式为：,一个相绕组一对极下的基波合成磁动势幅值所在的轴线，即为该相绕组在该对极下的轴线。以一对
29、极考虑，这就是相绕组的轴线。假设空间坐标原点取在相绕组的轴线处，则,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,对于单相绕组磁动势，可以归纳以下几点： 1）单相绕组的磁动势是一种空间位置上固定、幅值随时间变化 的脉振磁动势。 2）单相绕组的基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重合。 3）单相绕组脉振磁动势中的基波磁动势幅值为 ；而v 次谐波磁动势幅值为 ，谐波次数越高，幅值越小。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,取A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点，并且以正相序方向作为x的正方向，同时选择A相电流达到
30、最大值的瞬间为时间的起始点。,二、三相绕组的磁动势 旋转磁动势,三相对称电流通过三相对称绕组时各自产生的基波磁动势为：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,利用三角公式,将三相基波磁势相加，得出三相绕组的基波合成磁动势,式中,（m1为相数）,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,得出结论： 表示一个幅值恒定、正弦分布的行波,三相对称交流绕组通过三相对称电流时将产生旋转磁势。,三相绕组基波合成磁动势 圆形旋转磁动势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.
31、,三相绕组合成磁动势是一个大小不变、旋转的行波，可以通过确定波上的特殊点（例如波幅这点）确定其转速。 对于波幅这一点，其幅值恒为F1，当cos(t-x/)=1时满足这一点,即t-x/=0， t=x/， 把空间角度=x/对时间t求导，可求出波幅这点旋转的角速度,旋转磁场转速,证实了三相异步电动机旋转磁动势及旋转磁场的转速为同步转速。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,可以得出结论，当某相电流达到最大值，旋转磁动势的幅值就将转到该相绕组的轴线处。,分别讨论：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,如
32、果电流是正序的，则磁动势波旋转方向是从A相转向B相，再转向C相。如果电流是负序的，则磁动势波旋转方向是从A相转向C相，再转向B相。因此，如果要改变三相异步电动机磁场的旋转方向，只要改变定子电流的相序，把定子绕组三个出线端的任意两个（例如B端和C端）对调即可。,从而可得出,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,从上式可以看出，一个正弦分布的幅值为F1,的脉振磁势波可以分解为两个波长相同、幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁动势波，其幅值均为F1/2，转速均为同步转速。 所以将三相脉振磁动势分解以后，再合成，三个反向旋转磁动势波互相抵消而消失；三个正
33、向旋转磁动势互相叠加而加强。于是三相基波合成磁动势成为一个正向旋转、幅值等于 的旋转磁动势。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,三相基波合成磁动势具有以下特性： 1）是一个旋转磁动势，转速均为同步转速 ，旋转方向决定于电流的相序。 2）幅值F1不变，为各相脉振磁动势幅值的3/2倍，旋转幅值轨迹是一个圆。 3）三相电流中任意一相电流瞬时值达到最大值时，三相基波合成磁动势的幅值，恰好在这一相绕组的轴线上。,Copyright 2008, , TW. All ri
34、ghts reserved.,对于任意m相对称绕组，与三相绕组的分析类似，只是各相电流初相角和相轴的空间相角不同。 m相对称绕组中通以m相对称电流时，反转磁动势相消为零，正转磁动势同相相加，所形成的m相合成磁动势也是圆形旋转磁动势，其幅值为各相脉振磁动势幅值的m/2，其转速仍为同步转速。,任意m相对称绕组产生的磁势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,当v=6K-1, (K=1、2、3、)（即：v=5、11、），谐波合成磁动势的旋转方向与基波合成磁动势的方向相反； 当v=6K+1, (K=1、2、3、)（即：v=7、13、），谐波合成磁动势的旋
35、转方向与基波合成磁动势的方向相同； 谐波合成磁动势仍为旋转磁动势，其转速为nsv=ns/v ； 当v=6K-3,(K=1、2、3、)（即：v=3、9、），谐波合成磁动势等于零。,各次谐波磁动势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,例如，三次谐波表达式为：,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,当对称三相绕组接通对称三相电源后，在气隙内建立一种以同步转速旋转的磁场，是由三相基波合成磁动势所建立，异步电机依靠这种旋转磁场对定子绕组的反作用实现能量转换，它是异步电动机的主磁场。 三相合成磁动势中还含有奇
36、次谐波分量建立谐波磁场，此分量一般很小，异步电动机中的谐波磁场作为漏磁场来处理。 漏磁通在转子绕组里也会感应电动势，其频率与主磁通所感应的电动势频率不同，因而它与转子电流作用时产生无效的转矩。但在定子绕组中所感应的电动势的频率为（影响定子电流）： 谐波磁动势的极对数，： 谐波磁动势的转速，,三、三相异步电动机的定子磁场,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,第五节 三相异步电动机 定子绕组的电动势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,交流绕组的构成：导体-线圈-线圈组-一相绕组-三相绕组 。,Co
37、pyright 2008, , TW. All rights reserved.,气隙磁密分布,讨论定子绕组内感应电动势时，气隙磁场切割定子绕组可以看成下图中所示的转子旋转，在定子绕组中所感应产生的电动势。,一、线圈的感应电动势,定子,转子,定子内圆圆周为x轴，y轴在两极之间且在N极左边,s,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,瞬时值的表达式,有效值的表达式,1、整距线圈的电动势,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,推导过程：,电角度 通过的磁通:,L：线圈的有效长度 r:定子内圆的半径,Cop
38、yright 2008, , TW. All rights reserved.,其中 为线圈的节距因数,有效值的表达式,2、短距线圈的电动势,瞬时值的表达式,匝的短距线圈的节距所缩短的角度为,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,推导过程：,瞬时值的表达式,有效值的表达式,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,另一种推导过程：,两线圈边的电动势相位上差 电角度，短距线圈电动势相量为：,根据相量的几何关系，短距线圈电动势的有效值为：,Copyright 2008, , TW. All rights r
39、eserved.,一个线圈组电动势的有效值为:,二、线圈组的感应电动势,q个线圈电动势的相量和为线圈组的总电动势：,于是：,：绕组的分布因数,：q个线圈的总串联匝数,：绕组的绕组因数,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,对单层绕组而言，每个相绕组有p个线圈组，并联支路数为a，每个线圈的匝数为Ny，则每个相绕组串联匝数为,所以单层绕组相电动势基波的有效值为:,对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕组串联匝数为:,所以双层绕组相电动势基波的有效值为,三、相绕组的感应电动势相电势,例4-3一台四极三相异步电动机的定子绕组为双层叠绕，定子槽
40、数Q1=36，线圈节距y1=8槽，支路数为a=2，已知电动机的定子绕组为星形接法，线电压380V，工作时每相绕组的感应电动势为相电压的87.7%，气隙基波密度为0.738T，定子内径D=10.4cm，定子铁心长度L=9.5cm，试求该绕组的每相串联匝数。,解,极距,基波磁通量,相电动势,基波分布因数、节距因数和绕组因数分别为,每相串联匝数为,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,本章小结,1.三相异步电动机的工作原理及运行状态三相异步电动机的工作原理是，定子上对称三相绕组中通以对称三相交流电流时产生旋转磁动势及相应的旋转磁场。这种旋转磁场以同步转
41、速ns切割转子绕组，则在转子绕组中感应出电动势及电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子以转速n进行旋转，从而拖动生产机械。旋转磁场的同步转速ns与转子转速n之间有转差存在，是三相异步电动机工作的必要条件。转差率s是异步电动机的一个参数，可根据s的正负和大小得出三相异步电动机的三种运行状态，分别为：电动状态，发电状态，制动状态。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,2.三相定子绕组的构成定子绕组是三相异步电动机的主要电路。三相定子绕组在空间上互差120o电角度，可以是星形或三角形接法，有单层、双层等形式，但构成的原则是一致的。通常采
42、用分布绕组和60o电角度相带，划分相带的次序是 三相绕组排列和联接方法是： 计算极距；计算每极每相槽数；划分相带；组成线圈组；按极性对电流方向的要求分别构成各相绕组。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,3.单相磁动势单相绕组产生的磁动势是脉振磁动势，空间分布为矩形波且位置固定，可由傅氏级数分解为一个基波和一系列奇次谐波，磁动势基波幅值在正、负最大值之间脉振，脉振频率为产生磁动势电流的频率。一个线圈组是由q个空间互差 电角度的线圈构成，其基波磁动势幅值为q个线圈磁动势的矢量和。,Copyright 2008, , TW. All rights
43、reserved.,4.三相绕组磁动势三相对称绕组中通入三相对称的正弦交流电流后，三相基波合成磁动势的矢量在空间旋转，轨迹为圆形，转速均为同步转速 ，旋转方向决定于定子电流的相序。基波幅值恒定为各单相脉振磁动势幅值的3/2倍，当三相电流中任意一相电流瞬时值达到最大值时，三相基波合成磁动势的幅值恰好在这一相绕组的轴线上。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,5.消弱磁动势中谐波分量的方法磁动势中除含基波分量外还含有一系列奇次谐波，三相对称绕组的合成磁动势中三次及三次倍数的谐波分量等于零。绕组采用分布、短距后，是消弱谐波分量的有效措施。但分布、短距也不宜过甚，以免基波分量折扣过大。,Copyright 2008, , TW. All rights reserved.,6.定子绕组的电动势分析方法与磁动势类似，即一个整距、短距线圈的电动势，一个线圈组的电动势，到一相绕组的电动势。不同的是一相绕组的磁动势并不是整个绕组的安匝数，而是每对极下该相绕组的合成磁动势；一相绕组的电动势则是各串联线圈组电动势的代数和。绕组的短距与分布同样可以改善电动势的波形。,
