【精品】三相交流异步电机原理精品ppt课件.ppt

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1、三相交流异步电机原理第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.1 三相异步电动机的基本结构与工作原理三相异步电动机的基本结构与工作原理 5.2 三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组 5.4 三相交流绕组的感应电动势三相交流绕组的感应电动势 5.5 三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路 5.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 5.7 三相异步电动机的工作特性和参数测定三相异步电动机的工作特性和参数测定 5.3 三相交流绕组的磁动势三相交流绕组的磁动势 2022/11/102第第第第5 5章三相交流异

2、步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.15.1 三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理1轴承，轴承，2轴伸侧端盖，轴伸侧端盖，3转轴，转轴，4转子铁心，转子铁心，5吊环，吊环，6定子铁心，定子铁心，7出线盒，出线盒，8机座，机座，9定子绕组，定子绕组，l0非轴伸侧端盖，非轴伸侧端盖，11风罩，风罩，12风扇风扇 5.1.15.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 2022/11/103第第

3、第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理1.1.定子部分定子部分定子部分定子部分 定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片(1)定子铁心定子铁心(2)定子绕组定子绕组(3)机座和端盖机座和端盖 2022/11/104第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 定子绕组接线盒定子绕组接线盒 U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)联联结结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()联联结结3 2022/11

4、/105第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 三相绕线型异步电动机示意图三相绕线型异步电动机示意图定子定子 转子转子 集电环集电环 U1 V1W1U2 W1 V1 V2 W2 U1 2022/11/108第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 绕线型三相异步电动机的

5、转子绕线型三相异步电动机的转子 转子绕组出线头转子绕组出线头 三相转子绕组三相转子绕组 电刷外接线电刷外接线 电刷电刷 刷架刷架 滑环滑环 转子铁心转子铁心 转轴转轴 三相转子绕组三相转子绕组 电刷电刷 滑环滑环 转轴转轴 2022/11/109第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 铜条转子铜条转子 铸铝转子铸铝转子 2022/11/1010第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.1.2 5.1.2 三相异步电动机的基本工

6、作原理三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理 机械负载机械负载 旋转起来旋转起来对称三相绕组对称三相绕组 通入对称三相电流通入对称三相电流 旋转磁场旋转磁场（磁场能量）（磁场能量）磁感线切割磁感线切割 转子绕组转子绕组 转子绕组中转子绕组中 产生产生 e 和和 i 转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用受到电磁力的作用 转子旋转起来转子旋转起来 三相三相 交流交流 电能电能电磁电磁转矩转矩感感应应2022/11/1011第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理1.1.旋转磁场

7、的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生 W2 W1V2 V1U1 U2 三相三相(多相多相)电流电流 三相三相(多相多相)绕组绕组 旋转磁场。旋转磁场。三相绕组三相绕组2022/11/1012第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理横截面横截面U1U2V1V2W2W1U1 V1 W1U2 V2 W2 流出流出 流入流入 2022/11/1013第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理U1U2V1V2W2W1iU=Imsin tiV=Imsin(t120O)iW=

8、Imsin(t120O)iU iV iW t =0o 时时iU=0，iV 0，iW 0 NSIm tOi12022/11/1014第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 t=0o 时时iU=0，iV 0，iW0U1U2V1V2W2W1NS t=120o 时时iU0，iV=0，iW 0U1U2V1V2W2W1NS2022/11/1015第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NS t=240o 时时iU 0，iV0，iW=0

9、 t=360o 时时iU=0，iV 0，iW0NS2022/11/1016第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 t O iU iV iWImU1U2V1V2W2W1NS 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n1 2022/11/1017第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理i 变化一周变化一周i 每秒钟变化每秒钟变化 50 周周i 每分钟变化每分钟变化(5060)周周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈 同步转

10、速同步转速 n1=3000=60 f1 (r/min)同步转速同步转速 n1 的的大小怎样改变？大小怎样改变？旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n1 2022/11/1018第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理U1U2V1V2W2W1每相绕组由每相绕组由一个线圈组成一个线圈组成U1 V1 W1U2 V2 W2U3 V3 W3U4 V4 W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由两个每相绕组由两个线圈串联组成线圈串联组成2022/11/1019第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步

11、电机原理章三相交流异步电机原理U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3 t=0o 时时 iU=0，iV 0，iW 0 NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS t=120o 时时iU0，iV=0，iW 02022/11/1020第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS t=240o 时时iU 0，iV0，iW=0 t=360o 时时iU=0，iV 0，iW02022/11/1021第第第第5

12、 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 当磁极对数当磁极对数 p=2 时时 电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转旋转磁场转半半圈圈 当磁极对数当磁极对数 p=3 时时 电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转旋转磁场转三分之一三分之一圈圈 60 f1 2n1=1 500=60 f1 3n1=1 000=60 f1pn1=磁极对数为磁极对数为 p 时时 2022/11/1022第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 f=50 Hz 时：时：1 2 3 4 5 6 3 000 1 50

13、0 1 000 750 600 500 pn1/(r/min)U(i)V(i)W(i)由电流领先相转向电流滞后相。由电流领先相转向电流滞后相。由通入绕组中的电流的相序决定的。由通入绕组中的电流的相序决定的。旋转磁场的转向旋转磁场的转向 n1(n1 的方向的方向)怎样改变怎样改变 n1 的方向的方向?交换两相绕组中电流的相序。交换两相绕组中电流的相序。2022/11/1023第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理n1n1 NS2.2.异步电动机的基本工作原理异步电动机的基本工作原理异步电动机的基本工作原理异步电动机的基本工作原理 用

14、右手定则判断转用右手定则判断转 子绕组中感应电动势子绕组中感应电动势 和感应电流的方向。和感应电流的方向。用左手定则判断转用左手定则判断转 子绕组受到的电磁子绕组受到的电磁 力的方向。力的方向。电磁力电磁力 电磁转矩电磁转矩 Tem 与与 n1 同方向。同方向。Tem 驱动转子以驱动转子以 n 速旋转速旋转。n 与与n1同方向同方向。Tem、n2022/11/1024第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理顺顺时时针针方方向向旋旋转转 怎样改变转子的转向怎样改变转子的转向?3 M3U V W3 M3U V W逆逆时时针针方方向向旋旋

15、转转旋转方向？旋转方向？2022/11/1025第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理起动时：起动时：n=0,n=n1,转差率转差率:转子转速转子转速转子转速转子转速 n n 与转差率与转差率与转差率与转差率 s s 转子电磁感应最强转子电磁感应最强 n n 转子电磁感应消失转子电磁感应消失 转子电磁感应减弱转子电磁感应减弱n n=n1 电磁转矩电磁转矩 Tem=0 nn1 n s=100%n1n n1异步异步 2022/11/1026第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电

16、机原理3.3.异步电机的运行状态异步电机的运行状态异步电机的运行状态异步电机的运行状态 (1)电动机运行状态电动机运行状态 Tem 与与n 同方向，为驱动性质。同方向，为驱动性质。0nn1，1s0，sN=0.02 0.05。(2)发电机运行状态发电机运行状态 nn1，s0。Tem 与与n 反方向，为制动性质。反方向，为制动性质。(3)电磁制动运行状态电磁制动运行状态 n0，s1。Tem 与与n 反方向，为制动性质。反方向，为制动性质。2022/11/1027第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理3.3.异步电机的运行状态异步电机的

17、运行状态异步电机的运行状态异步电机的运行状态 n1NSn Te n1NSn Te n1NSn Te 0 s 1 0nn1 s0 nn1 s1 n0 s n 0 n1 1 0 发电机状态发电机状态 电动机状态电动机状态 电磁制动状态电磁制动状态 2022/11/1028第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 三相异步电机的四象限运行三相异步电机的四象限运行 正向电动机状态：正向电动机状态：n 与与Tem 同方向同方向 0nn1 1s0nTem O发电机状态：发电机状态：n 与与Tem 反方向反方向 nn1 s0电磁制动状态：电磁制动

18、状态：n 与与Tem 反方向反方向 n0 s1反向电动机状态反向电动机状态 表表 5-1 异步电机的各种运行状态异步电机的各种运行状态 状态状态 制动状态制动状态 堵转状态堵转状态 电动机状态电动机状态 理想空载状态理想空载状态 发电机状态发电机状态转子转速转子转速转差率转差率n0 s1n=0s=10nn1 1s0n=n1s=0nn1s02022/11/1029第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.1.3 5.1.3 三相异步电动机的额定值和主要系列三相异步电动机的额定值和主要系列三相异步电动机的额定值和主要系列三相异步电动机

19、的额定值和主要系列 P1N=3 UNIN cos N PN=NP1N=3 UNIN cos N N1.1.额定值额定值额定值额定值(1)额定功率额定功率 PN(2)额定电压额定电压 UN (3)额定电流额定电流 IN (4)额定频率额定频率 fN (5)额定转速额定转速 nN (6)额定功率因数额定功率因数 cos N (7)绝缘等级与温升绝缘等级与温升 2022/11/1030第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6 功功 率率 3 k

20、W 频频 率率 50Hz 电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B2022/11/1031第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 【例例5-1】已知一台三相异步电机的额定转速为已知一台三相异步电机的额定转速为1437r/min，试求这台电动机的极对数和额定转差率。，试求这台电动机的极对数和额定转差率。解：解：因为因为 则则 p=1时，时，n1=3000 r/min；p=2时，时，n1=1500 r/min；p=3时，时，n1=100

21、0 r/min；p=4时，时，n1=750 r/min；p=5时，时，n1=600 r/min；当当 n=1437 r/min 时：时：2022/11/1032第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理2.2.异步电动机的主要系列异步电动机的主要系列异步电动机的主要系列异步电动机的主要系列 Y2132S22系列三相系列三相 异步电动机异步电动机 机座中心高度机座中心高度 /mm 磁极数磁极数 机座长度代号机座长度代号 S 短机座短机座 M 中机座中机座 L 长机座长机座更新设计更新设计 铁心长度代号铁心长度代号(1、2、3)(1)型号

22、型号(2)主要系列主要系列 我国生产的异步电动机有一百多个系列，五百多个品种。我国生产的异步电动机有一百多个系列，五百多个品种。2022/11/1033第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 部分异步电动机系列产品及用途部分异步电动机系列产品及用途 系列代号系列代号产品系列名称产品系列名称特点与用途特点与用途Y、Y2 普通三相异步电动机普通三相异步电动机 适应适应般传动要求，使用面最广般传动要求，使用面最广YR 绕线型三相异步电动机绕线型三相异步电动机 适用于起动转矩高或需小范围调适用于起动转矩高或需小范围调速的场合速的场合YD

23、变极多速异步电动机变极多速异步电动机用于驱动有级变速设备用于驱动有级变速设备YCT 电磁调速异步电动机电磁调速异步电动机 由异步电动机和电磁转差离合器由异步电动机和电磁转差离合器组成，用于驱动恒转矩或风机型负组成，用于驱动恒转矩或风机型负载载YZYZR 起重冶金用三相异步电动起重冶金用三相异步电动机机(YZR为绕线型为绕线型)断续定额，起动转矩较高，能频断续定额，起动转矩较高，能频繁起动，过载能力大繁起动，过载能力大2022/11/1034第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 【例例5-2】已知已知 Y100L-2 型异步电动机

24、的额定功率型异步电动机的额定功率 PN=3.0 kW，额定电压，额定电压 UN=380V，额定功率因数，额定功率因数cos N=0.87，额定效率，额定效率 N=82%，额定转速，额定转速 nN=2870 r/min，求电动机的额定电流和额定转矩。求电动机的额定电流和额定转矩。解：解：额定电流为额定电流为 PN 3 UN cos N N IN=A =6.4 A 3103 33800.870.82 TN=9.55 PN nN=9.55 Nm=9.983 Nm 3000 2 870额定转矩为额定转矩为 2022/11/1035第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步

25、电机原理章三相交流异步电机原理5.2.1 5.2.1 交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念交流绕组的基本概念 5.25.2 三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组三相交流电机的绕组 1.1.空间电角度和机械角度空间电角度和机械角度空间电角度和机械角度空间电角度和机械角度 空间电角度空间电角度=p 机械角度机械角度 2.2.槽距角槽距角槽距角槽距角 为相邻两槽中心线之间的电角度。为相邻两槽中心线之间的电角度。如定子槽数为如定子槽数为 Z1，则，则 3.3.每极每相槽数每极每相槽数每极每相槽数每极每相槽数 =p 360o Z1 Z1 2pm q=极对数极对数 绕组

26、相数绕组相数 2022/11/1036第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理4.4.极距极距极距极距 为旋转磁场每一磁极在定子内圆所占的距离。为旋转磁场每一磁极在定子内圆所占的距离。或为相邻两磁极中心线间的距离（槽数）。或为相邻两磁极中心线间的距离（槽数）。5.5.线圈线圈线圈线圈 线圈是构成绕组的元件。线圈是构成绕组的元件。放在槽中的部分称为线圈边。放在槽中的部分称为线圈边。6.6.节距节距节距节距 y y1 1 线圈两圈边之间的距离（槽数）线圈两圈边之间的距离（槽数）。当当 y1=时，为整距线圈；时，为整距线圈；当当 y 时，

27、为短距线圈；当时，为短距线圈；当 y1 时，为长距线圈。时，为长距线圈。Z1 2p =2022/11/1037第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理7.7.相带相带相带相带 每相绕组在一个极下连续占有的宽度每相绕组在一个极下连续占有的宽度。相带用电角度表示。相带用电角度表示。三相对称绕组在槽中的安放次序为三相对称绕组在槽中的安放次序为 U1W2V1U2 W1 V2 彼此互差彼此互差 60 电角度，这就是电角度，这就是 60 相带。相带。2022/11/1038第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步

28、电机原理章三相交流异步电机原理5.2.2 5.2.2 三相单层绕组三相单层绕组三相单层绕组三相单层绕组 例如：例如：Z1=12，p=1，m=3，y=。1.1.极距和节距极距和节距极距和节距极距和节距 单层绕组为整距绕组，故单层绕组为整距绕组，故 y1=6。2.2.每极每相槽数每极每相槽数每极每相槽数每极每相槽数 q q =12 213=2 Z1 2p =12 21 =6 3.3.槽距角槽距角槽距角槽距角 =p360o Z1=1360o12=30 Z1 2pm q=2022/11/1039第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理圈边圈

29、边 首端首端 尾端尾端 两匝线圈两匝线圈 12345678910 11 12定子槽定子槽 SNU1U2 一相绕组接线图（单层）一相绕组接线图（单层）4.4.划分相带划分相带划分相带划分相带 5.5.组成线圈和线圈组组成线圈和线圈组组成线圈和线圈组组成线圈和线圈组 2022/11/1040第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理SN12345678910 11 12U1 简化的一相绕组接线图（单层）简化的一相绕组接线图（单层）U2y1 2022/11/1041第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机

30、原理章三相交流异步电机原理SN12345678910 11 12U1U2V1 V22022/11/1042第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理SN12345678910 11 12U1U2V1V2 单层绕组的线圈数等于定子槽数的一半。单层绕组的线圈数等于定子槽数的一半。当当 q1 为为分布绕组分布绕组；当；当 q=1 为为集中绕组。集中绕组。W1W2 三相单层整距分布绕组接线图三相单层整距分布绕组接线图 2022/11/1043第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理

31、NS例如：例如：Z1=12，p=1，m=3，y1=5。由计算得：由计算得：q=2，=30，=6，y 。5.2.3 5.2.3 三相双层绕组三相双层绕组三相双层绕组三相双层绕组 12345678910 11 121串联串联U1 U2 双层绕组的线圈数等于定子槽数。双层绕组的线圈数等于定子槽数。优点：线圈能够任意优点：线圈能够任意短距，如果短距设计得短距，如果短距设计得当，可改善电动势和磁当，可改善电动势和磁动势波形。动势波形。2022/11/1044第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.3 5.3 三相交流绕组的磁动势三相交流绕

32、组的磁动势三相交流绕组的磁动势三相交流绕组的磁动势5.3.1 5.3.1 单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势 脉振磁动势脉振磁动势脉振磁动势脉振磁动势 1.1.整距线圈的磁动势整距线圈的磁动势整距线圈的磁动势整距线圈的磁动势 U1U2NSx=0设线圈匝数为设线圈匝数为 Ny，线圈磁动势为，线圈磁动势为 Nyi。Ofy U1U2U1x 2 2 3 2 定子定子 转子转子 12Nyi 2022/11/1045第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 一对极下的磁动势沿定子内圆的分布为一对极下的磁动势沿定子内

33、圆的分布为 12Nyi fy=12 Nyi 2 x 2 2 x3 2 如果如果 i=2 I cos t，则，则 fy=2 x 2 2 x3 2 22NyI cos t NyI cos t 222022/11/1046第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 矩形波的分解矩形波的分解 基波磁动势基波磁动势基波磁动势的幅值基波磁动势的幅值 Fy1 基波基波 三次谐波三次谐波 五次谐波五次谐波 Ofy x 2 2 3 2 fy(x,t)=(Fy1cos xFy3cos3xFy5cos5x)cos t =fy1 fy3 fy5 fy1=Fy

34、1cos x cos t Fy1=NyI=0.9NyI 2 2 2022/11/1047第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理2.2.单层整距分布绕组的磁动势单层整距分布绕组的磁动势单层整距分布绕组的磁动势单层整距分布绕组的磁动势 1 2 3 2 y1=0 1 2 3 Fq1 Fy1 21 3 Fq1 2 3 12022/11/1048第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 整距线圈组的合成基整距线圈组的合成基 波磁动势幅值波磁动势幅值 Fq1为为 Fq1=q Fy1

35、 kq1 kq1=sinq sin 2q 2 基波磁动势的分布系数基波磁动势的分布系数 (q 个基波磁动势矢量和个基波磁动势矢量和)2022/11/1049第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理3.3.双层短距分布绕组的磁动势双层短距分布绕组的磁动势双层短距分布绕组的磁动势双层短距分布绕组的磁动势 0 F 1 Fq1 180o 等效为等效为q3 的两组单的两组单 层整距分布绕组。层整距分布绕组。2 Fq1Fq1F 1 2022/11/1050第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流

36、异步电机原理 短距线圈组的合成基波磁动势幅值短距线圈组的合成基波磁动势幅值 F 1 为为 F 1(p=1)=2Fq1 cos =2Fq1ky1 2 基波磁动势的节距系数基波磁动势的节距系数 ky1=cos =sin 90o 2 y1 基波绕组系数基波绕组系数 kW1 F 1(p=1)=2Fq1ky1 =2q Fy1 kq1ky1=2q Fy1 kW1 kW1=kq1ky12022/11/1051第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理4.4.单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势 对于极对数为对于极对数为

37、p，每极每相槽数为，每极每相槽数为 q 的双层短距绕组有的双层短距绕组有 每对极下有两个线圈组，每个线圈组有每对极下有两个线圈组，每个线圈组有q 个个 Ny 匝线圈，匝线圈，则相绕组每对极下的线圈匝数为则相绕组每对极下的线圈匝数为 2qNy，而相绕组的串联匝数为而相绕组的串联匝数为 N=2pqNy，则，则 F 1=kW1=0.9 kW1 2 2 NI p NI p f 1=F 1 cos x cos t 2022/11/1052第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 结论：结论：单相绕组的磁动势是脉振磁动势。单相绕组的磁动势是脉振

38、磁动势。F 1 的位置与该相绕组的轴线重合。的位置与该相绕组的轴线重合。分量分量F 1 是磁动势的主要成分，谐波次数越高，是磁动势的主要成分，谐波次数越高，幅值越小；采取分布和短距绕组利于改善磁动势的幅值越小；采取分布和短距绕组利于改善磁动势的波形。波形。单相绕组的脉振磁动势近似按正弦规律分布，单相绕组的脉振磁动势近似按正弦规律分布，实际呈阶梯形分布。实际呈阶梯形分布。2022/11/1053第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理Oft脉振磁场脉振磁场脉振磁场脉振磁场 定子：单相绕组；转子：笼型。定子：单相绕组；转子：笼型。1.1

39、.定子单相绕组产生的脉振磁场定子单相绕组产生的脉振磁场定子单相绕组产生的脉振磁场定子单相绕组产生的脉振磁场U1U2SNNS2022/11/1054第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.3.2 5.3.2 三相绕组的合成磁动势三相绕组的合成磁动势三相绕组的合成磁动势三相绕组的合成磁动势旋转磁动势旋转磁动势旋转磁动势旋转磁动势 fU1(x,t)=F 1 cos x cos t fV1(x,t)=F 1 cos(x )cos(t )2 3 2 3 fW1(x,t)=F 1 cos(x )cos(t )4 3 4 3 fU1(x,t)

40、=F 1cos(t x)F 1cos(t x)1 2 1 2 4 3 fV1(x,t)=F 1cos(t x)F 1cos(t x )1 2 1 2 2 3 fW1(x,t)=F 1cos(t x)F 1cos(t x )1 2 1 2 1.1.三相绕组的基波合成磁动势三相绕组的基波合成磁动势三相绕组的基波合成磁动势三相绕组的基波合成磁动势 2022/11/1055第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 f1(x,t)=F 1cos(t x)3 2 f1(x,t)=fU1fV1fW1 =F1cos(t x)F1=F 1=0.9 k

41、W1=1.35 kW1 NI p NI p 3 2 3 2 基波合成旋转磁动势的幅值基波合成旋转磁动势的幅值 f1(x,t)是一个在空间按正弦规律分布的恒幅、是一个在空间按正弦规律分布的恒幅、正向行波。正向行波。Of1 x F1 1v t0=0 t1=1 2022/11/1056第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 旋转磁动势的转速旋转磁动势的转速：60f1 p n1=波幅位置：波幅位置：F1 的波幅位于电流达到最大值的的波幅位于电流达到最大值的 那相绕组的轴线上。那相绕组的轴线上。2022/11/1057第第第第5 5章三相交

42、流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理FV130FW1U1U2V1V2W2W1 t=0o 时时 U相绕组轴线相绕组轴线NSF130iU=0iV=Imsin(120o)iW=Imsin 120oFU1=0FV1=F 1 sin(120o)FW1=F 1 sin120o F1=2FV1 cos30o F1=F 1 32 图解法图解法 2022/11/1058第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理U1U2V1V2W2W1 t=90o 时时NSiU=Im iV=Imsin(30o)iW=Imsin

43、 210o FV1FW1FW1FV160FU160F1FU1=F 1 FV1=FW1 Im2=Im2=F 1 2=F1=F 1 F 1 2F=FU1FW1 FV1 F1=F 1 322022/11/1059第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 结论：结论：一个在空间按正弦规律分布且幅值随时间按正弦规律一个在空间按正弦规律分布且幅值随时间按正弦规律 变化的脉振磁动势，可以分解为两个等速、相反旋转变化的脉振磁动势，可以分解为两个等速、相反旋转 的旋转磁动势；每一个旋转磁动势的幅值为原脉振磁的旋转磁动势；每一个旋转磁动势的幅值为原脉振

44、磁 动势幅值的一半。动势幅值的一半。fU1(x,t)=F 1 cos x cos t fU1(x,t)=F 1cos(t x)F 1cos t(t x)1 2 1 2 单相脉振磁动势的分解单相脉振磁动势的分解 2022/11/1060第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.3.3 5.3.3 三相定子绕组建立的磁场三相定子绕组建立的磁场三相定子绕组建立的磁场三相定子绕组建立的磁场 1.1.主磁场主磁场主磁场主磁场 气隙长度；气隙长度；Bm1气隙磁密的幅值。气隙磁密的幅值。B1(x,t)=0 cos(t x)F1 =Bm1cos(

45、t x)2.2.漏磁场漏磁场漏磁场漏磁场 2022/11/1061第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.45.4 三相交流绕组的感应电动势三相交流绕组的感应电动势三相交流绕组的感应电动势三相交流绕组的感应电动势5.4.1 5.4.1 集中整距线圈的感应电动势集中整距线圈的感应电动势集中整距线圈的感应电动势集中整距线圈的感应电动势 1.1.通过线圈通过线圈通过线圈通过线圈 U U1 1U U2 2 的气隙磁通的气隙磁通的气隙磁通的气隙磁通 U1U2NSx=0 U=Bm1cos(t x)l dx 2 2 =l Bm1cos t 2

46、 =mcos t l 线圈的有效长度；线圈的有效长度；m 每极磁通量。每极磁通量。2022/11/1062第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理=Ny m sin t d U dt eU=Ny 2.2.线圈感应电动势的有效值为线圈感应电动势的有效值为线圈感应电动势的有效值为线圈感应电动势的有效值为 Ey1=Ny m 2=2 f1Ny m=4.44 f1Ny m 3.3.分布绕组的感应电动势分布绕组的感应电动势分布绕组的感应电动势分布绕组的感应电动势 21 3 2 3 12022/11/1063第第第第5 5章三相交流异步电机原理章

47、三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理 q 个整距线圈构成一相绕组的一个线圈组；个整距线圈构成一相绕组的一个线圈组；相邻两个线圈电动势的相位差为相邻两个线圈电动势的相位差为 。设设 q=3，则则Eq Ey1=2R sin 2Eq1=2R sin q 2q 2 Eq1=Ey1 sin 2sin=q Ey1 kq1=q Ey1 sinq sin 2q 221 3 2 3 1O q R 分布系数分布系数 2022/11/1064第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.4.2 5.4.2 短距绕组的感应电动势短

48、距绕组的感应电动势短距绕组的感应电动势短距绕组的感应电动势 Ey1=Ec1 Ec1=2Ec1 NSEc1 Ec1 y1=NSEy1 Ec1 Ec1 Ec1 y1 Ec1 Ey1 y1 180oEc1 Ec1 y1 =180 Ey1=Ec1 Ec1 Ey1=2Ec1 sin 90 y1 Ey1=2Ec1 2022/11/1065第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.4.3 5.4.3 相电动势相电动势相电动势相电动势 Ey1(y1 )=2Ec sin 90 y1 =Ey1 ky1 节距系数节距系数 设电机有设电机有 2p 个磁极

49、；个磁极；如定子绕组为双层绕组，则共有如定子绕组为双层绕组，则共有 2p 个线圈组；个线圈组；如定子绕组为单层绕组，则共有如定子绕组为单层绕组，则共有 p 个线圈组；个线圈组；一相绕组的总串联匝数为一相绕组的总串联匝数为 N。则。则 E 1=4.44 f1 kW1N m 有效匝数有效匝数 E 1=4.44 f1 kq1 ky1N m 2022/11/1066第第第第5 5章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理章三相交流异步电机原理5.5 5.5 三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路 5.5.1 5.5.1

50、转子磁动势和电动势转子磁动势和电动势转子磁动势和电动势转子磁动势和电动势 f2=p(n1n)60=s sf f1 1(转差频率转差频率)=p n160n1nn11.1.转子感应电动势和电流的频率转子感应电动势和电流的频率转子感应电动势和电流的频率转子感应电动势和电流的频率 f f2 2 2.2.转子磁动势转子磁动势转子磁动势转子磁动势 F F2 2 的转速的转速的转速的转速 (1)F2 相对于转子的转速相对于转子的转速 n2=p60 f2=60 sf1p=sn1=n (2)F2 相对于定子的转速相对于定子的转速 n2n=nn=(n1n)n=n1 2022/11/1067第第第第5 5章三相交流