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1、课程主讲人：（本科）第3章 交流异步电动机ppt课件第三章第三章 交流异步电动机交流异步电动机v交流电动机分类交流电动机分类异步电动机 结构较简单，制造、维修较方便，价格便宜，运 行可靠及效率较高等优点同步电动机第三章第三章 交流异步电动机交流异步电动机v3.1 三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构v3.2 三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组v3.3 三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势v3.4 三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势v3.5 三相异步电动机的等值电路和相量图三相异步电动机的等值电路和相量图v3
2、.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v3.7 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v3.8 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性v三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理利用通电导体在磁场中产生电磁力3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章异步电动机工作原理右手定则确定电流方向左手定则确定导条受力方向(1)外圆圈是用铁磁材料做成的圆柱形铁心，上下安放一对磁极，假设整体可以转动。(2)在磁极中间也装着一个能够转动的圆柱形铁心，称为转子。在铁心外圈的槽内嵌放着导条，并将这两根导条的端部用短路先
3、连在一起，形成一个闭合线圈。(3)eBlvi旋转磁场切割导条导条感应电动势产生电流导条受到电磁力转子旋转（方向同旋转磁场）v三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理异步电机的几个概念v同步转速：v转子转速：v转差：v转差率s：3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章11nnsn1(1)nns 解：解：由同步转速表达式：1160 fnp150Hzfp其中，工频， 为极对数（整数）111113000r/min21500r/min31000r/min4750r/minpnpnpnpn 当；当；当；当；1N1970r/min 1000r/min 3nnnp由于同
4、步转速 应比额定转速略高 ,故取，则1NN110009700.031000nnsn额定转差率v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件异步电动机的结构图3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章 1 1转子绕组转子绕组 2 2端盖端盖 3 3轴承轴承 4 4定子绕组定子绕组 5 5转子转子 6 6定子定子 7 7集电环集电环 8 8出线盒出线盒绕绕线线转转子子异异步步电电机机剖剖面面图图v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件异步电动机的结构图3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异
5、步电动机的主要部件异步电动机的结构图3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件定子部分：由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成v定子铁心：电动机主磁通所经磁路的一部分为减少涡流损耗和磁滞损耗，采用导磁性能好，厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成。定子铁心内圆上开有槽，槽内放置定子绕组。槽有三种结构： (1)开口槽，用于大、中型容量的高压异步电动机；（2）半开口槽，用于中型容量的500V以下的异步电动机； （3）半闭口槽，用于低压小型异步电动机3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成
6、异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v定子铁心3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v定子冲片3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v定子槽型3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v定子绕组：异步电动机定子的电路部分，由许多线圈按照一定规律连接而成三相异步电动机的定子绕组是一个三相对称绕组，由三个完全相同的绕组组成，每个绕组为一相，三个绕
7、组在空间互差120度电角度。3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章定子线圈定子线圈v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v机座：固定盒支撑定子铁心，要求有足够的机械强度和刚度对中型异步电动机，通常采用铸铁机座；对大型电动机，一般采用钢板焊接的机座3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件转子部分：由转子铁心、转子绕组和转轴组成的 。v转子铁心：电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。 在圆柱形表面冲压出转
8、子槽，以放置导体或绕组。3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件v转子绕组：产生感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。分为笼型和绕线转子两种。笼型转子3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，因此又叫鼠笼转子。材料有铜的，也有铝的v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件笼型转子3.1三相异步电动机的工作原理与结
9、构三相异步电动机的工作原理与结构第三章(1)如果用的是铜料，就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁心上的槽里，再用铜端环套在伸出两端的铜条上，最后焊在一起。(2)如果用的是铸铝，就连同端环、风扇一次铸成。笼型转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用的电机，所以应用极广。铜导条笼型转子铸铝转子v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件绕线型转子3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上（集电环），用一套电刷装置引出来，这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以改善电
10、动机的启动性能或调节电动机的转速v组成异步电动机的主要部件组成异步电动机的主要部件气隙和其他部件：v气隙:异步电动机定子与转子之间的气隙，比同容量直流电动机的气隙小得多，一般为0.21.5mmv其他部件：除定子、转子外，还有端盖、轴承、风扇等。端盖对电动机起防护作用，轴承用以支撑转子轴。风扇则用来通风冷却。3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据铭牌上标注的额定值：v额定功率PN：指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kW。v额定电压 UN：指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V。v额定电流 I
11、N：指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A。v额定转速nN：指电动机定子加额定频率的额定电压，且轴端输出额定功率时电机的转速，单位为r/min 。v额定频率fN：指我国规定工业用电的频率是50Hz。3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据铭牌上标注的额定值：v绝缘等级：决定了电动机的运行温升，或直接标明温升v接法：用Y或表示额定运行时，定子绕组应采用的连接方式，Y表示星形联结， 表示三角形联结。v对于绕线转子异步电动机还有：转子绕组的开路电压和转子绕组的额定电流，它们分别
12、是定子为额定值时，转子绕组开路和短路时转子的线电压（V）和线电流(A)。铭牌上标注的型号：v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：3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章v三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据铭牌上标注的型号：3.1三相异步电动机的工作原理与结构三相异步电动机的工作原理与结构第三章 Y2 100 L1-2机座中心高(mm)异步电动机极数铁心长度代号（1,2,3）机座长度代号S、M、L更新设计解：解：额定电流为：3NNNNN10 10A=21.54A3cos3380 0.82 0.86PIU v概述概述三相异步电动
13、机定子绕组的技术要求：v通入三相对称电流，能产生所需磁极数的旋转磁场。v产生的磁场在定子圆周上分布尽量接近正弦波形，保证旋转切割定、转子导体后，导体产生正弦感应电动势波形。定子绕组的分类：v按槽内线圈数分：单层、双层、单双层混合绕组（又分为叠绕组和波绕组）。v按每极每相槽数可分：整数槽绕组、分数槽绕组。定子绕组的几个基本量v机械电角度机械电角度：电机圆周在几何上分成360，这个角度称为机械角度3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章v概述概述定子绕组的几个基本量定子绕组的几个基本量v空间电角度空间电角度：从电磁学观点看，经过一对从电磁学观点看，经过一对N-S磁极时，磁磁极时
14、，磁场在场在波形变化一个周波，波形变化一个周波，定、转子导体中的感应电动势波定、转子导体中的感应电动势波形形也也刚好是变化一个刚好是变化一个周周波，相当于波，相当于360。v360空间电角度空间电角度：将将一对磁极所占空间一对磁极所占空间定为定为360空间电角空间电角度度。v若电动机有若电动机有p对磁极，则对磁极，则 空间电角度空间电角度p机械角度机械角度3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章v概述概述定子绕组的几个基本量定子绕组的几个基本量v节距节距y1： 线圈两个边之间的距离。用定子铁心线圈两个边之间的距离。用定子铁心 上的槽数表示。上的槽数表示。 y1 =8v极距极
15、距： 每一磁极所占定子内圆周的距离称为极距每一磁极所占定子内圆周的距离称为极距，一般也用槽数表示，一般也用槽数表示 。如：定子槽数如：定子槽数Z136，极对数，极对数p=2，则：，则： 线圈节距线圈节距y1时称为整距线圈，时称为整距线圈，线圈节距线圈节距y1时称为长距线圈，时称为长距线圈，3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章136924Zpv概述概述定子绕组的几个基本量定子绕组的几个基本量v每极每相槽数每极每相槽数q： 对于三相电动机，为了保持电路上的对称，每相绕组占有的对于三相电动机，为了保持电路上的对称，每相绕组占有的槽数相等且均匀分布。每相绕组在每个磁极下占据的槽
16、数称槽数相等且均匀分布。每相绕组在每个磁极下占据的槽数称为每极每相槽数：为每极每相槽数：v槽距角槽距角： 相邻两槽之间所占有的相邻两槽之间所占有的空间电角度空间电角度称为槽距角。称为槽距角。3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章1112Zqmpm为定子绕组相数1360pZv概述概述定子绕组的几个基本量定子绕组的几个基本量v相带：相带： 每相绕组在一个磁极下所占每相绕组在一个磁极下所占的空间电角度。由于一个磁的空间电角度。由于一个磁极占极占180 空间电角度，三空间电角度，三相交流绕组中的任意一相绕相交流绕组中的任意一相绕组在一个磁极下占三分之一组在一个磁极下占三分之一范围
17、，即范围，即60 相带。相带。三相三相 对对称绕组在槽中安排的次序应称绕组在槽中安排的次序应为为U1W2V1U2W1V2U1，一般的三相异一般的三相异步电动机都采用这种步电动机都采用这种60相相带的三相绕组。带的三相绕组。3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章U1U2W2V1V2W1三相单层绕组三相单层绕组1.单层绕组：单层绕组：每个槽里只安放一个线圈边，一个线圈就要占有每个槽里只安放一个线圈边，一个线圈就要占有两个槽，整台电动机的定子绕组线圈数等于定子槽数的一半。两个槽，整台电动机的定子绕组线圈数等于定子槽数的一半。2.单层叠绕组连接规律举例：单层叠绕组连接规律举例：以
18、以Z124，2p4，m13单层绕组为例，说明绕组的连接规律单层绕组为例，说明绕组的连接规律3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章(1)计算：极距 ：11116223603024yyZqqpmp线圈节距 ：每极每相槽数 ：槽距角 ：124624Zp3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章三相单层绕组三相单层绕组（2）相带的划分：）相带的划分：将定子内圆周化成平面展开图，标明将定子内圆周化成平面展开图，标明槽号槽号124.每极每相槽数为每极每相槽数为2.依据对称依据对称绕组，一对极下分配到各项的顺序为：绕组，一对极下分配到各项的顺序为：U1 W2 - V1
19、 U2 - W1 V2 。相带与槽号对照表：相带与槽号对照表：三相单层绕组三相单层绕组 3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章结论：单层绕组每相结论：单层绕组每相线圈组数线圈组数和和磁极对数磁极对数p相等。相等。（3）组成线圈组，绘出展开图）组成线圈组，绘出展开图 每极每相槽数每极每相槽数q=2，即每极每相绕组由两个线圈组成，即每极每相绕组由两个线圈组成，可将这两个线圈首尾串联组成一个线圈组。可将这两个线圈首尾串联组成一个线圈组。 三相单层绕组三相单层绕组 3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章线圈组串联，每相只有一条支路线圈组并联，每相有两条支路（
20、4）构成一相绕组：）构成一相绕组： 同一相的几个线圈组串联或并联组成相绕组。同一相的几个线圈组串联或并联组成相绕组。 三相双层绕组三相双层绕组 1. 双层绕组：双层绕组：每个槽内有上下两个线圈边，每个线圈的一每个槽内有上下两个线圈边，每个线圈的一个边放在某一槽的上层，另一边则放在相隔节距个边放在某一槽的上层，另一边则放在相隔节距y1的槽内的的槽内的下层。因此，下层。因此，绕组的线圈数等于槽数。绕组的线圈数等于槽数。2.双层叠绕组连接规律举例：双层叠绕组连接规律举例：以以Z124，2p4，m13双层绕组为例，说明绕组的连接规律。双层绕组为例，说明绕组的连接规律。3.2三相异步电动机的定子绕组三相
21、异步电动机的定子绕组第三章(1)计算：极距 ：124624Zp302436022511y11ppmZqqy：槽距角：每极每相槽数：线圈节距三相双层绕组三相双层绕组（2）分相：）分相：将定子内圆周化成平面展开图，标明槽号将定子内圆周化成平面展开图，标明槽号124.每极每相槽数为每极每相槽数为2.依据对称绕组，一对极下分配到各相的依据对称绕组，一对极下分配到各相的顺序为：顺序为：U1 W2 - V1 U2 - W1 V2 。 3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组相带与槽号对照表相带与槽号对照表相带相带（一对磁极下）（一对磁极下）U1U1W2W2V1V1U2U2W1W1V2V2槽号
22、槽号1 1 2 2202120213 3 4 4222322235 5 6 62424117 7 8 8 339 9 10104 54 51111 12126 6 77相带相带（另一对磁极下另一对磁极下）U1U1W2W2V1V1U2U2W1W1V2V2槽号槽号1313 14148 8 991515 1616101110111717 1818121312131919 2020141514152121 2222161716172323 242418191819三相双层绕组三相双层绕组 3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组（3）构成绕组组，绘出展开图：）构成绕组组，绘出展开图： 假
23、定假定1号线圈的上层边放在号线圈的上层边放在1号槽的上层，则下层边根据号槽的上层，则下层边根据y1=5应放置在应放置在6号槽的下层。号槽的下层。2号线圈的上层边放在号线圈的上层边放在2号槽的上层，号槽的上层，则下层边应放置在则下层边应放置在7号槽的下层。一个磁极下属于号槽的下层。一个磁极下属于U相的相的1、2线线圈串联构成一个线圈组，再将第二个磁极下属于圈串联构成一个线圈组，再将第二个磁极下属于U相的相的7、8号号线圈串联构成第二个线圈组线圈串联构成第二个线圈组 。按照同样的方法，另两个磁极下。按照同样的方法，另两个磁极下属于属于U相的相的13、14号线圈和号线圈和19、20号线圈分别构成第三
24、、第四号线圈分别构成第三、第四个线圈组。因此，每个磁极下都有一个属于个线圈组。因此，每个磁极下都有一个属于U相的线圈组。因相的线圈组。因此，此，双层绕组的线圈组数和磁极数（双层绕组的线圈组数和磁极数（2p）相等。）相等。（4）构成一相绕组：）构成一相绕组：若只形成一条支路，则应将若只形成一条支路，则应将U相的相的4个线个线圈组按圈组按“头头、尾尾头头、尾尾”规律串联而成。规律串联而成。 3.2三相异步电动机的定子绕组三相异步电动机的定子绕组第三章v导体的感应电动势导体的感应电动势v若交流电动机气隙中有磁场旋转，则定子绕组中必然会产生切割电动势。若交流电动机气隙中有磁场旋转，则定子绕组中必然会产
25、生切割电动势。电动势的波形电动势的波形v(1)设主极磁场在气隙内正弦分布：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势1msinBB主磁极视为不动，导体顺时针旋转a)两级交流发电机 b)主极磁场在空间的分布 c)导体中感应电动势的波形v导体的感应电动势导体的感应电动势转子以恒定转速n1逆时针方向旋转，切割定子导体A，其轴向长度为l。A中会产生感应电动势。从导体A处沿轴向剖开，把电机定子和转子圆周展开成一直线。在转子表面上放上直角坐标，坐标原点选在两个磁极的中间，纵坐标表示气隙磁通密度的大小，横坐标表示磁极表面个点到坐标原点的距离，用空间电角度表示；整个坐标随着转子
26、一起旋转。规定气隙磁通从转子磁极到定子的方向为正，对应的气隙磁通密度也为正，反之为负。若转子的一对磁极在定子内圆周气隙中产生的磁通密度分布为正弦波，当磁极随转子一起旋转时，此正弦分布的磁通密度波也随着一起旋转，从而切割定子导体。3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章v导体的感应电动势导体的感应电动势（1）设磁通密度为：（2）导体切割磁场所产生的感应电动势的大小为： 定子电角速度为：（3）若把导体A位于坐标原点的瞬间规定为时间起点（t0），当时间过了t秒后，导体A移动到处，此时1t，该处的气隙磁通密度为：（4）则导体A中感应的电动势瞬时值为：可见：导体中
27、感应电动势随 时间变化的波形与气隙中磁通密度的空间分布波形相似。3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章xmsinBBxeB lv111260nppxmm1sinsinBBBtAxm1m11sinsin2sineB lvB lvtEtEtv导体的感应电动势导体的感应电动势 （5）导体感应电动势变化频率：）导体感应电动势变化频率： 导体导体A每切割一对磁极，产生的感应电动势就变化一个周波。每切割一对磁极，产生的感应电动势就变化一个周波。如果转子上有如果转子上有p对磁极，转子旋转一周，导体对磁极，转子旋转一周，导体A中所产生的感应中所产生的感应电动势将会变化
28、电动势将会变化p个周波，故当电机旋转个周波，故当电机旋转n1转转/分时，导体分时，导体A中感中感应电动势变化频率应电动势变化频率3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章1160pnf 1160 fnp即v导体的感应电动势导体的感应电动势（6）导体中感应电动势的幅值为：（7）导体切割在定子圆周按正弦规律分布的磁场所产生的电动势，称为基波电动势e1，其有效值：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章111m1m1mav1 1 2() (2)()2()2 60260npnEB lvBlpB lf 1m111112.222
29、2EfEfav11m1m00112=sin( cos )|mBBdBB v线圈的感应电动势线圈的感应电动势1、整距线匝电动势 在相隔一个极距，即相差180空间电角度的位置上放置两根导体U1和U2，将它们连成整距线匝。由于两根导体在空间相隔一个极距，它们切割磁场所感应出的电动势必然大小相等、方向相反。即在时间相位上彼此相差180 时间电角度。若一个线匝的基本电动势用eT表示，则它与导体U1和U2的基波电动势eU1和eU2的关系为： 3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章TU1U2eeev线圈的感应电动势线圈的感应电动势如果用相量表示，则为：此线匝基波电动
30、势有效值大小为：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章TU1U2U1U2()EEEEE TU111112222.24.44EEff v线圈的感应电动势线圈的感应电动势2、整距线圈电动势 Ny匝整距线匝串联，构成整距线圈，其基波电动势为：3、短距线圈电动势 节距y1,设y= y1/,则0y1。短距线圈基波电动势相量： 线圈第一节距用y1（槽数）表示，也可以用电角度r表示 3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章y1y14.44Ef Ny( )U1U2U1U2()yEEEEE 1110=180180yyyyv线圈的感
31、应电动势线圈的感应电动势短距线圈基波电动势大小为：短距线圈基波电动势大小为： 3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章y()U1U2U1U2U1U1U11y11yy11y1()180180cos+cos22180=2cos2sin222sin4.44sin224.44sin2yEEErrEErrEEEyf Nyf N kky 基波短距系数：=U2EU1EyEU2Er表示线圈短距时的感应电动表示线圈短距时的感应电动势对比于整距时应打的折扣。势对比于整距时应打的折扣。解：解：若此线圈为整距线圈，其基波电动势为： 计算短距系数ky1: 短距线圈的基波电动势为：
32、T2 100 1.5V=300VE 1y1150sin=sinsin0.965221802ykyyTy300 0.965V=289.5VEEk线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势 11、 22 、 33 三个线圈为整距线圈，它们的匝数相等。在定子圆周上，彼此互差一个槽距角而均匀分布，将它们按头尾顺序串联起来，组成一个线圈组，称为整距分布线圈组3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章分布线圈组空间位置及其连接图v线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势 三个线圈中的感应电动势在时间上相差电角度，线圈组的总电动势应为这三个线圈电动势的相量和。推广到q个线圈组成的
33、线圈组：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章q1y1y2yqEEEE分布线圈组基波电动势相量图v线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势 据图，有据图，有： 则每个线圈中的感应电动势为：则每个线圈中的感应电动势为： q个线圈组成的线圈组的感应电动势为个线圈组成的线圈组的感应电动势为： 若把若把q个整距线圈集中在一起，则线圈组总的基波电动势为个整距线圈集中在一起，则线圈组总的基波电动势为 qEy1,令令3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章y1sin22ERy12 sin2ERq12 sin2ERqq1q1q1y1
34、2sinsin222 sinsin22qqEkkqEqq称为基波分布系数Kq1含义含义: q个分布分布在不同的槽内线圈的合成电动势个分布分布在不同的槽内线圈的合成电动势Eq1相对于相对于q个集中线圈的合成电动势个集中线圈的合成电动势qEy1，引起的折扣。，引起的折扣。v线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势 即：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章q1y1( 1 )q11yy11q11yN11N1y1 q14.444.44yEqEkf N kqkf qN kkk k=称为基波绕组系数KN1 ：既考虑短距、又考虑绕组分布时，分布在不同的槽内整：既考虑短距
35、、又考虑绕组分布时，分布在不同的槽内整个绕组的基波合成电动势对比于全距、集中绕组所时所须打的个绕组的基波合成电动势对比于全距、集中绕组所时所须打的总折扣总折扣.解：解：基波短距系数： 基波分布系数: 短距分布线圈组的基波感应电动势有效值为：y110 sinsin0.96593212 2ykq14 15sinsin220.9566815sin4 sin22qkqq11yy1q114.4479.68VEf qN k k sin2qvsin2qvv一相绕组一相绕组的感应电动势的感应电动势 一般情况下，每条支路所串联的几个线圈组的电动势都大小相一般情况下，每条支路所串联的几个线圈组的电动势都大小相等、
36、相位相同，因此，可将该相所串的几个线圈组电动势直等、相位相同，因此，可将该相所串的几个线圈组电动势直接相加。对于单层绕组，每条支路由接相加。对于单层绕组，每条支路由p/b个线圈组串联而成。个线圈组串联而成。对于双层绕组，每条支路由对于双层绕组，每条支路由2p/b个线圈组串联而成。个线圈组串联而成。 则每相绕组电动势为：则每相绕组电动势为：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章111N1114.44Ef N kN为每相绕组的串联匝数1y1y2bbpNqNpNqN对于双层绕组：对于单层绕组：（1）导体的基波电动势： 解：（2）每个线圈的基波电动势： 解：极
37、距 基波短距系数： 基波电动势（3）线圈组的基波电动势：解：槽距角 3111112.222.222.22 50 5.65 10 V=0.627VEff 1481222 2Zpy111sinsin0.9914212 2yky11yy114.4431.09VEf N k 13602 3601548pZ 每极每相槽数： 基波分布系数： 基波绕组系数： 基波电动势（4）每相绕组的基波电动势有效值：解： 1148=422 2 3Zqpm q14 15sinsin220.957715sin4 sin22qkqN1y1 q10.9914 0.95770.9494kk kq11yy1 q114.44119.0
38、9VEf qN k k y111N111N1124.444.44238VpqNEf N kf k v定子绕组定子绕组的谐波电动势的谐波电动势 电机气隙中，除了基波磁通密度外，还有谐波磁通密度，如3、5、7等奇次高次谐波磁通密度。这些谐波磁密随转子主磁级一起 旋转，会在定子三相绕组中感应出高次谐波电动势。v次谐波磁密的极对数是基波磁密的倍v ，即v p，谐波感应电动势的频率为f v：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章1160vvpnfvf1N4.44vvvvvvvEf N k设 次谐波每极磁通为，则每相绕组 次谐波电动势有效值为：kNv= kyv k
39、qv是v次谐波的绕组系数。 kyv， kqv为v次谐波的短距系数和分布系数v定子绕组定子绕组的谐波电动势的谐波电动势谐波短距系数：谐波分布系数：3.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势三相异步电动机定子绕组的感应电动势第三章ysin2vvyk1N4.44vvvvvvvEf N k设 次谐波每极磁通为，则每相绕组 次谐波电动势有效值为：三相电机在各相绕组中感应有各次谐波电动势，但是只要每相绕组采用短距、分布形式，就可以有效抑制各次谐波电动势，甚至是某次谐波电动势为零qsin2sin2vqvkvq解解: (1)基波 136626Zp极距：1136222 3 3Zqpm 每极每相槽数：13603 3
40、603036pZ槽距角：1y15 sinsin.sin.0.966226 2yky短距系数：解解: (1)基波 q130sinsin2220.96530sin2sin22qkq分布系数：N1y1q10.966 0.9650.932kk k基波绕组系数：解解: (1)基波 q130sinsin2220.96530sin2sin22qkq分布系数：N1y1q10.966 0.9650.932kk k基波绕组系数： 三相异步电动机的定子对称三相绕组通入对称三相交流电三相异步电动机的定子对称三相绕组通入对称三相交流电流形成旋转磁动势，该磁动势既是空间的函数，又是时间流形成旋转磁动势，该磁动势既是空间的
41、函数，又是时间的函数的函数v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势整距线圈的磁动势 距线圈的磁动势3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章两极异步电动机磁场分布示意图两极异步电动机磁场分布示意图沿逆时针方向展开沿逆时针方向展开规定：磁力线从定子到转子为正规定：磁力线从定子到转子为正v1.整距线圈的磁动势整距线圈的磁动势四极整距线圈四极整距线圈4.6 通有正弦电流时单相绕组的磁动势通有正弦电流时单相绕组的磁动势第四章 两组整距载流线圈形成的四极磁场（y1=）a) 磁场分布 b) 磁动势沿气隙的分布图磁动势矩形波幅值的一般表达式为： 3.4三相异步电动
42、机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章yyyy1( , )2 cos22cos- )222( , )23-cos )222yftN iiItN ItftN It（当电流改变方向时，磁动势也随之改变方向，此矩形波的幅值随时间的变化而在正、负最大值之间变化，这种磁动势称为脉动磁动势，脉动的频率也就是通入线圈电流的频率 应用傅氏级数对磁动势矩形波进行分解。因磁动势分布为半波镜像对称的偶函数，故对称矩形波中仅含有奇次余弦项。 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章-55133190)-551331-(224xcosxcosxcostcosIN.coscoscostco
43、sIN)t ,(f)t , x(fyyyy把以2 为周期的矩形磁动势波用傅氏级数分解yyyy1( , )2 cos22cos- )222( , )23-cos )222yftNiiItN ItftN It（ v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章总结：总结：1）一个线圈中通入交流电流后产生的）一个线圈中通入交流电流后产生的气隙磁动势气隙磁动势沿定子圆周沿定子圆周呈呈矩形分布矩形分布，磁动势幅值随时间脉动。，磁动势幅值随时间脉动。2）用傅里叶级数将矩形磁动势分解为）用傅里叶级数将矩形磁动势分解为基波磁动势基
44、波磁动势和奇次谐波和奇次谐波磁动势，它们在磁动势，它们在空间按余弦规律分布空间按余弦规律分布(cos ) )；它们的；它们的幅值幅值(0.9NyIcoswt)又都是又都是随时间呈余弦变化随时间呈余弦变化。3）基波磁动势的振幅位置与绕组的轴线相重合基波磁动势的振幅位置与绕组的轴线相重合，不随时间的，不随时间的改变而改变，振幅值的大小随时间的变化而呈余弦变化。改变而改变，振幅值的大小随时间的变化而呈余弦变化。 v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势整距线圈组的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章每个线圈组由q3个相同的线圈串联起来，各线圈
45、之间相差一个槽距角。各线圈磁动势波q1y1y1y10(1)qFFFFq线圈组的基波合成磁动势的相量就可用 个依次相差 电角度的基波磁动势相量之和来表示：基波磁动势矢量相加合成磁动势的基波 v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势整距线圈组的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章q1y1 q1yq10.9FqF kIN qk基波磁动势幅值：q1sin2sin2qkqqq基波分布系数，它表明具有 个线圈的分布线圈组产生的基波磁动势比具有 个线圈的集中绕组产生的基磁动势减小的倍数。 v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势
46、整距线圈组的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章qyq10.9vvFIN qkv其幅值表达式为：qsin2sin2vvqvkvq同理， 次谐波磁动势的分布系数为：，采用分布绕组也可削弱磁动势中的高次谐波，使磁动势更接近正弦波 v单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势短距线圈组的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章在q个整距线圈所组成线圈组产生的磁动势基础上，乘上一个短距系数ky即可。q1y1q1y1yq1y10.9yFqF k kIN qk k（）短距线圈组的基波合成磁动势幅值为：y1sin2ky基波
47、短矩系数:ysin2vvkvy同理， 次谐波磁动势的短距系数为：，qyqy10.9v yvvvFIN qk kv（）短距线圈组的 次谐波磁动势幅值为：单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势单相绕组产生的磁动势3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章相绕组的磁动势是指气隙中的合成磁动势，即每一对磁极下对应的合成磁动势.1ybNpqN对单层绕组而言，一对磁极对应一个线圈组，相绕组磁动势就是一个线圈组的磁动势.线圈电流：1bII单层绕组的绕组系数：N1q1y1kk k一相绕组基波磁动势幅值:1111N111=, =0.9yypqNIbNINqNbbpI
48、NFkp由于 ，故 一相绕组串联总匝数N1 ：1q1q110.9yyFFIqN k k 单相绕组产生的磁动势单相绕组产生的磁动势脉动磁动势脉动磁动势单相绕组产生的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章1y2NpqNb对双层短距分布绕组而言，一对磁极对应两个线圈组：1IIb即双层绕组的绕组系数：N1q1y1kk k一相绕组基波磁动势幅值：1111q1()yq1y111N1N10.9 20.90.9yI bNFFI qN k kkbpI Nkpy12qNbNp即基波磁动势幅值瞬时表达式：1111N1cos0.9cosI NfFtktp11q1()yq1y120.9
49、 2yFFI qN k k1y2bNpqN绕组电流：1IbI一相绕组串联总匝数N1 ： 单相绕组产生的磁动势 3.4三相异步电动机的定子磁动势三相异步电动机的定子磁动势第三章v次谐波磁动势幅值：11N10.9vvI NFkvp谐波磁动势瞬时表达式：11N1cos0.9cosvvvI NfFtktvp不论电机绕组是单层还是双层，单相基波磁动势和谐波磁动势的幅值表达式是一样的单相绕组磁动势，可以归纳以下几点：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）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。基波及所有谐波磁动势在空间按余弦
50、规律分布，且有脉振磁动势。基波及所有谐波磁动势在空间按余弦规律分布，且有固定不变的位置，波幅随时间按余弦规律脉振固定不变的位置，波幅随时间按余弦规律脉振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。）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）谐波磁动势幅值与谐波次数成反比；）谐波磁动势幅值与谐波次数成反比；4）分布及短距绕组，可显著减小高次谐波幅值，改善磁动势波形）分布及短距绕组，可显著减小高次谐波幅值，改善磁动势波形 v三相绕组产生的旋转磁动势三相绕组产生的旋转磁动势 三相对称电流流过三相对称绕组所产生的合成基波磁动势，三相对称电流流过三相对称绕组所产生的合成基波磁动势，