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1、1 1、定子、定子第1页/共58页第2页/共58页2 2、转子、转子第3页/共58页3 3、气隙、气隙第4页/共58页交流电机基本概念交流电机基本概念1 1、同步电机和异步电机、同步电机和异步电机第5页/共58页2 2、交流电机电枢：定子绕组为电枢绕组，定子为电枢、交流电机电枢：定子绕组为电枢绕组，定子为电枢3 3、机械角度、机械角度 ：电机定子内圆两点间对应的圆心角。：电机定子内圆两点间对应的圆心角。4 4、空间电角度、空间电角度 ：一对主磁极对应的磁场为一个周期：一对主磁极对应的磁场为一个周期 两点间对应这个周期的角度。两点间对应这个周期的角度。第6页/共58页5 5、基波磁密与谐波磁密：
2、、基波磁密与谐波磁密：第7页/共58页导体电动势导体电动势整距线匝电动势整距线匝电动势整距线圈电动势整距线圈电动势短距线圈电动势短距线圈电动势整距分布线圈组电动势整距分布线圈组电动势短距分布绕组电动势短距分布绕组电动势谐波电动势谐波电动势第一节第一节 交流电机电枢绕组电动势交流电机电枢绕组电动势第8页/共58页一、导体电动势（以发电机模型为例）一、导体电动势（以发电机模型为例）基波最大值基波最大值基波有效值基波有效值导体有效长度导体有效长度第9页/共58页第10页/共58页二、整距线匝电动势二、整距线匝电动势第11页/共58页三、整距线圈电动势三、整距线圈电动势线圈是Wy匝串联，两边之间的距离
3、y1叫节距用空间电角度表示，整距时四、短距线圈电动势四、短距线圈电动势基波短距基波短距系数系数第12页/共58页五、整距分布线圈组电动势五、整距分布线圈组电动势槽距角分布线圈个数第13页/共58页六、短距分布绕组电动势六、短距分布绕组电动势七、谐波系数七、谐波系数第14页/共58页第二节第二节 交流电机的电枢绕组交流电机的电枢绕组一、三相单层绕组一、三相单层绕组二、三相单层分布绕组二、三相单层分布绕组第15页/共58页三、三相双层绕组三、三相双层绕组1、每个槽分上下两层；2、线圈的一个边在上层，另一个边在下层；3、最大a=2p；第16页/共58页第三节第三节 交流电机电枢绕组的磁势交流电机电枢
4、绕组的磁势本节讲述旋转磁场产生的基本原理；本节讲述旋转磁场产生的基本原理；通俗地讲：对称的三相绕组通以三相对称电通俗地讲：对称的三相绕组通以三相对称电流，产生圆形旋转磁势，从而在气隙中形成流，产生圆形旋转磁势，从而在气隙中形成旋转磁场；旋转磁场；推而广之：对称的推而广之：对称的m相绕组通以相绕组通以m相对称电相对称电流，产生圆形旋转磁势，在气隙中形成旋转流，产生圆形旋转磁势，在气隙中形成旋转磁场；磁场；旋转磁场的产生可以从物理上分析，也可进旋转磁场的产生可以从物理上分析，也可进行数学分析，二者结论一致，我们从物理概行数学分析，二者结论一致，我们从物理概念上对其进行分析。念上对其进行分析。第17
5、页/共58页分析的步骤分析的步骤整距线圈的磁势整距线圈的磁势三相绕组的磁势三相绕组的磁势旋转磁场的形成旋转磁场的形成同步电机的工作原理同步电机的工作原理第18页/共58页一、整距线圈的磁势一、整距线圈的磁势第19页/共58页前式用傅氏级数展开，基波磁势为前式用傅氏级数展开，基波磁势为短距分布绕组的基波磁势短距分布绕组的基波磁势脉振磁势脉振磁势第20页/共58页动画联接动画联接1动画联接动画联接2第21页/共58页二、三相交流电机的旋转磁场二、三相交流电机的旋转磁场第22页/共58页连接动画4连接动画3第23页/共58页小结小结三相电流的时间相位变化了多大角度，其合三相电流的时间相位变化了多大角
6、度，其合成磁势也在空间上旋转了多大电角度，合成成磁势也在空间上旋转了多大电角度，合成磁势的幅值不变；磁势的幅值不变；电流变化一个周期电流变化一个周期合成磁势旋转一周；合成磁势旋转一周；磁场转速磁场转速 ，旋转方向由相序确，旋转方向由相序确定；定；时时连接动画5第24页/共58页三、交流同步电动机的工作原理三、交流同步电动机的工作原理连接动画7连接动画6第25页/共58页三相异步电动机的结构、工作原理、铭牌数据；三相异步电动机的电磁关系；三相异步电动机的转矩。第七章第七章 三相异步电动机三相异步电动机第26页/共58页第一节第一节 三相异步电动机概述三相异步电动机概述一、特点、分类1 1、特点：
7、、特点：结构简单、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、结构简单、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高、具有较好的工作特性；运行效率较高、具有较好的工作特性；功率因数较差、调速性能相对直流机较差。功率因数较差、调速性能相对直流机较差。2 2、分类：、分类：（1 1）按定子相数分类：二相、三相）按定子相数分类：二相、三相 （2 2）按转子结构分类：绕线式、鼠笼式）按转子结构分类：绕线式、鼠笼式 （3 3）绕线式按结构分类：有换向器、无换向器）绕线式按结构分类：有换向器、无换向器 另外：高压、低压、高起动转矩等。另外：高压、低压、高起动转矩等。第27页/共58页二、结构第28页/共58页1 1、定子
8、、定子第29页/共58页2 2、转子、转子第30页/共58页3 3、气隙、气隙第31页/共58页三、工作原理（以鼠笼式电机为例）1 1、三相定子绕组接三相交流电，气隙中产生旋转、三相定子绕组接三相交流电，气隙中产生旋转磁场。磁场。逆时针同步转速；逆时针同步转速；2 2、相对转子，有旋转的磁极；、相对转子，有旋转的磁极；3 3、转子导体中将产生感应电势和感生电流；、转子导体中将产生感应电势和感生电流；4 4、导体中的电流受力，产生转矩，使转子按旋转、导体中的电流受力，产生转矩，使转子按旋转磁场的方向旋转；磁场的方向旋转；5 5、转子转速能否达到同步转速？、转子转速能否达到同步转速？6 6、转差率
9、：、转差率：同步转速同步转速 ，转子转速，转子转速 ，转差转差 ，转差率，转差率 。第32页/共58页7 7、转差率的含义：、转差率的含义：当同步转速当同步转速 是确定的时候，是确定的时候，与与 一一对应。一一对应。四、额定数据第33页/共58页例题：三相异步电动机，三相异步电动机，求：同步转速求：同步转速 ，极对数，极对数 ，额定负载时的效率额定负载时的效率 和转差率和转差率 。解：第34页/共58页以绕线式异步电机为例以绕线式异步电机为例分析步骤：分析步骤：（1 1）转子不转，且转子绕组开路；）转子不转，且转子绕组开路；（2 2）转子堵转，且转子绕组短路；）转子堵转，且转子绕组短路；（3
10、3）转子旋转，正常运行。）转子旋转，正常运行。分析内容：分析内容：（1 1）惯例；）惯例；（2 2）电磁平衡关系式；）电磁平衡关系式；（3 3）折算与等值电路；）折算与等值电路；（4 4）向量图。）向量图。第二节第二节 三相异步电动机的电磁关系三相异步电动机的电磁关系第35页/共58页一、转子不转，且转子绕组开路时的电磁关一、转子不转，且转子绕组开路时的电磁关系系1 1、惯例（、惯例（1 1）第36页/共58页惯例（惯例（2 2）第37页/共58页2 2、电磁关系、电磁关系（与变压器空载运行相似）（与变压器空载运行相似）第38页/共58页第39页/共58页3 3、向量图与等值电路、向量图与等值
11、电路（与变压器空载运行相似）（与变压器空载运行相似）功率因数角功率因数角第40页/共58页4 4、电磁关系示意图、电磁关系示意图（同变压器空载运行）（同变压器空载运行）5 5、功率关系示意图、功率关系示意图（同变压器空载运行）（同变压器空载运行）输入功率输入功率P1第41页/共58页二、二、转子堵转，且转子绕组短路转子堵转，且转子绕组短路时的电磁关时的电磁关系系1 1、惯例、惯例第42页/共58页2 2、磁势、磁通、磁势、磁通（1 1）磁势）磁势第43页/共58页（2 2）磁通）磁通3 3、定、转子回路方程、定、转子回路方程第44页/共58页4 4、转子绕组的折合（类似变压器的折算）、转子绕组
12、的折合（类似变压器的折算）（1 1）原则与思路）原则与思路通常异步电机转子的相数通常异步电机转子的相数m2与定子的相数与定子的相数m1并不相同。并不相同。原则：保持折算前后转子绕组的磁势不变。原则：保持折算前后转子绕组的磁势不变。思路：用假想的转子思路：用假想的转子m1、W1、kW1代替实际的代替实际的m2、W2、kW2（2 2）结论：）结论：（3 3）折合前后功）折合前后功率关系不变率关系不变第45页/共58页5 5、基本方程、等值电路、向量图、基本方程、等值电路、向量图（类似变压器副边短路）（类似变压器副边短路）第46页/共58页三、三、转子旋转（正常运行）转子旋转（正常运行）时的电磁关系
13、时的电磁关系1 1、转子电势、转子电势转速转速n时的相电时的相电动势动势转速转速n时的相电时的相电流流转速转速n时的相漏时的相漏电抗电抗第47页/共58页2 2、定、转子磁势、定、转子磁势（1 1）定子磁势）定子磁势 （由（由 产生）不再讨论产生）不再讨论（2 2）转子磁势）转子磁势 （由（由 产生）产生）（3 3）合成磁势）合成磁势第48页/共58页3 3、转子绕组的折合、转子绕组的折合（1 1）频率折合）频率折合目的：转子和定子绕组中的电流频率不同，计算不方便目的：转子和定子绕组中的电流频率不同，计算不方便原则：保持转子磁势相对于定子的位置、大小、转速不变原则：保持转子磁势相对于定子的位置
14、、大小、转速不变思路：以频率为思路：以频率为 的的假想的假想的转子电势、电流、漏抗、电阻转子电势、电流、漏抗、电阻 替换频率为替换频率为 的的实际的实际的转子电势、电流、漏抗、电阻转子电势、电流、漏抗、电阻 即用静止的等效转子代替旋转的实际转子。即用静止的等效转子代替旋转的实际转子。第49页/共58页的含义分析的含义分析在转子堵转时转子绕组中传入一个电阻在转子堵转时转子绕组中传入一个电阻 后，可以等效旋转的转子后，可以等效旋转的转子电阻上的功率电阻上的功率 为有功功率，转子旋转的总机械功率为有功功率，转子旋转的总机械功率第50页/共58页（2 2）绕组折算）绕组折算第51页/共58页4 4、基本方程和等值电路、基本方程和等值电路T型等值电路简化等值电路5 5、向量图（略）、向量图（略）第52页/共58页第三节第三节 三相异步电动机的功率与转矩三相异步电动机的功率与转矩一、功率功率关系P1pCu1pFePM第53页/共58页pCu1pFePMP1pCu2Pm第54页/共58页pCu1pFePMP1pCu2Pmpmec+psP2第55页/共58页P1pCu1pFePMpCu2Pmpmec+psP2第56页/共58页二、转矩转矩关系三、电磁转矩的物理表达式转矩的物理表达式第57页/共58页感谢您的观看。第58页/共58页