第4章异步电机(1)

1、电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT第四章第四章 异步电机（一）异步电机（一）Chapter3 Chapter3 Induction Machine(1)Induction Machine(1)电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT实现交流电能与机械能转换的装置被称为实现交流电能与机械能转换的装置被称为交流电机交流电机。交流电机有两大类：交流电机有两大类：异步电机异步电机和和同步电机同步电机。同步电机的

2、转速与交流电源频率之间存在严格的对应关系，异步电机则不然。同步电机的转速与交流电源频率之间存在严格的对应关系，异步电机则不然。异步电动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，产生电异步电动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，产生电磁转矩，实现机电能量转换。磁转矩，实现机电能量转换。第第0 0节节 序言序言电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT一、一、三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理与运行状态工作原理与运行状态第一节第一节

3、 三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理及结构工作原理及结构1 1、旋转磁场的产生、旋转磁场的产生在直流电机中，采用的是在直流电机中，采用的是电枢旋转，磁极固定电枢旋转，磁极固定的工作模式的工作模式, ,通过换向器和电刷共同作用将电枢绕组的交通过换向器和电刷共同作用将电枢绕组的交变电流转换为直流。变电流转换为直流。若交换磁极与电枢的位置，采用若交换磁极与电枢的位置，采用磁极旋转，电枢固定磁极旋转，电枢固定的模式。则可以在电枢绕组中感应出的模式。则可以在电枢绕组中感应出交流电动势交流电动势。因此，在交流电机中首先要解决旋转磁场问题。因此，在交流电机中首先要解决旋转磁场问题。旋转磁场旋转磁场 一

4、种极性和大小不变，并且以一定转速旋转的磁场。一种极性和大小不变，并且以一定转速旋转的磁场。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT当三相对称绕组接上三相对称电源，就产生当三相对称绕组接上三相对称电源，就产生旋转磁场旋转磁场。tIimAcos)120cos(tIimB)240cos(tIimC三相对称绕组：三相对称绕组：A-X、B-Y、C-Z三个线圈在三个线圈在空间上彼此互隔空间上彼此互隔120120分布在定子铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。分布在定子铁心内圆的圆周上，构成了对称三相绕组。B相从相

5、从A相后移相后移120、C相从相从B相后移相后移120、A相从相从C相后移相后移120 电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUTpfn1060n0为为同步转速（同步转速（r/min）；p为为极对数极对数；f1为为交流电源的频率（交流电源的频率（HzHz）。旋转磁场的转速旋转磁场的转速考虑考虑一对极一对极和和两对极两对极旋转磁场的关系。总结出旋转磁场的转速和电源频率、旋转

6、磁场的关系。总结出旋转磁场的转速和电源频率、极对数的关系为：极对数的关系为：电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT2 2、三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理工作原理三相异步电机的转子结构三相异步电机的转子结构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。整体。三相异步电机转子感应电动势和电流的产生三相异步电机转子感应电动势和电流的产生三相异步电动机的定子铁心上

7、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旋转的旋转磁场。产生了以同步转速旋转的旋转磁场。转子导条被这种旋转磁场切割，在导条内感应电动势，从而形成感应电流。转子导条被这种旋转磁场切割，在导条内感应电动势，从而形成感应电流。三相异步电机转子产生转矩并形成旋转三相异步电机转子产生转矩并形成旋转导条内产生的感生电流，磁场又对导条产生电磁力。于是转子就跟着旋转磁场旋转。导条内产生的感生电流，磁场又对导条产生电磁力。于是转子就跟着旋转磁场旋转。Flash：三相异步电机：三相异步电机

8、工作原理工作原理电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT3 3、三相异步电动机的转速与运行状态三相异步电动机的转速与运行状态异步电动机的异步电动机的工作原理决定了它的工作原理决定了它的转速一般转速一般低于同步转速低于同步转速。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。在导条内感应产生电动势，也不会产生电磁转矩来拖

9、动机械负载。转差转差n0-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。表示。同步转速同步转速%10000nnns0nn转子异步转速转子异步转速电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUTFlash:Flash:三相异步电动机的三相异步电动机的运行状态运行状态电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering

10、 ,HFUT例例4-1 有一台有一台50Hz的三相的三相异步电动机运行，异步电动机运行，空载转差率为空载转差率为0.267%0.267%，额定转速为额定转速为 求该求该电动机的极对数、同步转速、空载转速以及额定负载时的转差率。电动机的极对数、同步转速、空载转速以及额定负载时的转差率。min/730rnN（3 3）额定转差率）额定转差率解：解：(1)(1)同步转速的计算同步转速的计算pppfn300050606010考虑本题的额定转速考虑本题的额定转速min/7500rn 4p判断极对数判断极对数（2 2）空载转速）空载转速min/748min/%)267. 01 (750)1 (000rrsn

11、n%67. 2%100750730750%1000NNNnnns电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT二、二、三相异步电机的结构三相异步电机的结构三相异步电机属于旋转电机范畴，三相异步电机属于旋转电机范畴，因此它也具有定子、转子、气隙结因此它也具有定子、转子、气隙结构。构。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrica

12、l Engineering ,HFUT1 1、定子、定子异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT定子冲片定子冲片定子线圈定子线圈电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学

13、电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT铁心和机座铁心和机座电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric Machinery

14、Department of Electrical Engineering ,HFUT2 2、转子、转子异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。1 1）笼型绕组）笼型绕组铜条笼型转铜条笼型转子子铸铝笼型转铸铝笼型转子子电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT笼型转子电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT2 2）绕线型绕组）绕线型绕组电机学电机学 Electr

15、ic MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT绕线转子照片电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT3 3、气隙、气隙异步电机中的气隙是很小的，中小型异步电机一般为异步电机中的气隙是很小的，中小型异步电机一般为0.20.22mm2mm。气隙大：磁阻大，所需励磁电流较大，励磁电流为无功电流，气隙增大将使电机的功率因数变差。但气隙大：磁阻大，所需励磁电流较大，励磁电流为无功电流，气隙增大将使电机的功率因数变差。但可以减小谐波磁场，减小附加损耗，改

16、善启动性能。可以减小谐波磁场，减小附加损耗，改善启动性能。气隙过小：导致电机装配困难。气隙过小：导致电机装配困难。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT第二节第二节 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据额定功率额定功率 电动机在额定运行时输出的机械功率电动机在额定运行时输出的机械功率,单位单位 kW额定电压额定电压 在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压。在额定运行状态下，电网加在定子绕组的线电压。额定电流额定电流 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。电动机在

17、额定电压下使用，输出额定功率时，定子绕组中的线电流。额定频率额定频率 我国的电网，标准频率为我国的电网，标准频率为 50Hz额定转速额定转速 电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的转速，单位电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的转速，单位 r/min此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（星形还是三角形星形还是三角形）、绝缘等级及允许温升等。对绕线转子异）、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。步电动机，还标明转子的额定电动势及额定电流。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of El

18、ectrical Engineering ,HFUT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机圆周在几何上分成电机圆周在几何上分成360，这个角度称为，这个角度称为机械角度机械角度。若磁场在空间按正弦波分布，则经过若磁场在空间按正弦波分布，则经过N、S 一对磁极恰好相当于正弦曲线的一个周期。因此，一对磁极一对磁极恰好相当于正弦曲线的一个周期。因此，一对磁极所占有的空间是所占有的空间是360电角度。电角度。一个具有一个具有 p 对磁极电机，电机圆周按电角度计算就为

19、对磁极电机，电机圆周按电角度计算就为 p360，而机械角度总是而机械角度总是360 。电角度电角度= p机械角度机械角度电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT线圈线圈组成交流绕组的单元是线圈。线圈是由一匝或多匝串联而成，它有两个引出线，一个称为首组成交流绕组的单元是线圈。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。端，另一个称为末端。节距节距 一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距，用一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离称为节距，用y1表示，一般用槽数计算。节距应

20、该表示，一般用槽数计算。节距应该接近极距接近极距。1y1y整距绕组，整距绕组，1y短距绕组，短距绕组，长距绕组长距绕组槽距角槽距角 相邻槽之间的电角度称为槽距角。若相邻槽之间的电角度称为槽距角。若Q1为定子槽数，为定子槽数，p为极对数，则槽距角（电角度）为极对数，则槽距角（电角度）1360Qp每极每相槽数每极每相槽数q 每一极每相绕组所占槽数，用符号每一极每相绕组所占槽数，用符号q表示（表示（m，电机相数）。，电机相数）。pmQq21电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT二、交流绕组的排列和联接二、

21、交流绕组的排列和联接为了便于说明问题，以下假设给定为了便于说明问题，以下假设给定电机极数电机极数2p=4，槽数槽数Q1=241 1、极距的计算、极距的计算， 若若2p=4，Q1=24642421pQ电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT2、线圈中的电流方向、线圈中的电流方向两极磁动势图四极磁动势图电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT3 3、确定相带、确定相带 每个极距内属于同相的槽所占有的区域称为每个极

22、距内属于同相的槽所占有的区域称为“相相 带带”，q=Q1/(2mp)=24/(232）2；每个相带为每个相带为60电角度（电角度（注意：这里是将注意：这里是将A、B、C、X、Y、Z都作为单独的相带都作为单独的相带）。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT4、画定子槽展开图、画定子槽展开图电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of El

23、ectrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT三相绕组排列

24、和联接的一般方法为三相绕组排列和联接的一般方法为: :计算每极每相槽数；计算每极每相槽数；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各相绕组。按极性对电流方向的要求分别构成各相绕组。pQ21pmQq21计算极距；计算极距；电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT四、三相双层绕组四、三相双层绕组结构特点：结构特点：双层绕组的每个槽内都有上下两个双层绕组的每个槽内都有上下两个线圈边，线圈边，上下层边放置的位置：上下层边放置的位置：每个线圈的一个边放在某一个槽的上层，另一边放

25、在相隔节距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。的另一个槽的下层。槽数与线圈数的关系为：槽数与线圈数的关系为：整个绕组的线圈数等于槽数。整个绕组的线圈数等于槽数。以下用以下用3 3相相4 4极极3636槽槽的的双层叠绕组双层叠绕组为例，说明为例，说明3 3相双层绕组的排列和联接相双层绕组的排列和联接。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT1、计算极距、计算极距943621pQ电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Elect

26、rical Engineering ,HFUT2 2、选择节距、选择节距选择短节选择短节距距81y3、计算每极每相槽数、计算每极每相槽数32323621mpQq并且计算槽并且计算槽距角距角2060q电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT4 4、划分相带、划分相带相带槽号AZBXCY第一对极1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18第二对极19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36按每极每相槽数划分相带按每极每相

27、槽数划分相带电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT5 5、组成线圈组、组成线圈组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT5 5、组成线圈组、组

28、成线圈组电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT第四节第四节 三相异步电动机的定子磁动势及磁场三相异步电动机的定子磁动势及磁场一、单相绕组的磁动势一、单相绕组的磁动势 脉振磁动势脉振磁动势（一）、整距线圈的磁动势（一）、整距线圈的磁动势整距线圈磁动势分布曲整距线圈磁动势分布曲线线整距线圈所建立的磁场整距线圈所建立的磁场分布分布Flash：单个线圈所产生的：单个线圈所产生的磁动势磁动势电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineerin

29、g ,HFUT)232(1)22(1cos22)()(),(xxtINxftftxfyxty磁动势函数的时间特征。磁动势函数的时间特征。磁动势函数的空间特征。磁动势函数的空间特征。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT)232(1)22(1cos22)()(),(xxtINxftftxfyxty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，称为这种从空间上看位置

30、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磁动势。磁动势脉振的频率磁动势脉振的频率就是交流电流的频率。就是交流电流的频率。单个整距线圈的磁动势为单个整距线圈的磁动势为电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT对矩形波位置函数，应用对矩形波位置函数，应用Fourier分析方法进行分解（分析方法进行分解（对位置坐标对位置坐标）。矩形波中含有）。矩形波中含有1，3，5，等奇等奇次谐波，又对称于纵轴。次谐波，又对称于纵轴。xxxxxxfx5cos513cos31cos4)232(1)2

31、2(1)(电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUTtxxxINycos5cos513cos31cos224Flash：单个整距线圈的矩形波磁动势的：单个整距线圈的矩形波磁动势的Fourier分析分析典型的驻波函数表达式，可以将脉振磁动势理解为一系列驻典型的驻波函数表达式，可以将脉振磁动势理解为一系列驻波的叠加。波的叠加。方波进行方波进行Fourier分析时，引入的常分析时，引入的常数。数。方波磁动势幅值方波磁动势幅值)232(1)22(1cos22)()(),(xxtINxftftxfyxty0.9，

32、电机学中一个非常重要的常数。，电机学中一个非常重要的常数。txtxINtxxxINtxfyyycos3cos31coscos224cos5cos513cos31cos224),(电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT（二）、线圈组的磁动势（二）、线圈组的磁动势1、线圈分布对于磁动势的影响、线圈分布对于磁动势的影响槽距角槽距角电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT)232(1)22(1cos22)()(),

33、()232(1)22(1cos22)()(),()232(1)22(1cos22)()(),(332211xxtINxftftxfxxtINxftftxfxxtINxftftxfyxtyyxtyyxty)(5cos51)(3cos31)cos(5cos513cos31cos)(5cos51)(3cos31)cos(cos224321xxxxxxxxxtINfffyyyy电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT（二）、线圈组的磁动势（二）、线圈组的磁动势1、线圈分布对于磁动势的影响、线圈分布对于磁动势的

34、影响txxxINFFFFyqcos)cos(cos)cos(224(1312111槽距角槽距角该式的计算方法该式的计算方法txINFFFFyqcoscos2sin323sin3)224(1312111电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT推广到任意的分布绕组，可知分布绕组的基波磁动势的表达式为：推广到任意的分布绕组，可知分布绕组的基波磁动势的表达式为：txIkqNxqqqINFqyyqcoscos9 .0cos2sin2sin)224(11分布绕组基波磁动势的幅分布绕组基波磁动势的幅值值分布绕组基波

35、磁动势幅值出现位置分布绕组基波磁动势幅值出现位置为绕组轴线上为绕组轴线上次次谐波磁动势的分布因数为谐波磁动势的分布因数为2sin2sinqqkq为基波磁动势的分布因数为基波磁动势的分布因数电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT例例4-2 一台四极三相异步电动机，定子槽数为一台四极三相异步电动机，定子槽数为36，计算其基波和，计算其基波和5次、次、7次谐波磁动势的分布因数。次谐波磁动势的分布因数。解解 计算每相每极槽数计算每相每极槽数q和和值值32323621mpQq2036060q基波分布因数基波分

36、布因数960. 0220sin32203sin1qk五次谐波分布因数五次谐波分布因数217. 02205sin32)205(3sin5qk七次谐波分布因数七次谐波分布因数177. 02207sin32)207(3sin7qk电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT基波分布因数与每极每相槽数基波分布因数与每极每相槽数q的关系的关系电机学电机学 Electric Machi

37、neryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT三次谐波分布因数与每极每相槽数三次谐波分布因数与每极每相槽数q的关系的关系电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT五次谐波分布因数与每极每相槽数五次谐波分布因数与每极每相槽数q的关系的关系电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT七次谐波分布因数与每极每相槽数七次谐波分布因数与每极每相槽数q的关系的关系电机学电机学 El

38、ectric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT2、短距线圈的线圈组磁动势、短距线圈的线圈组磁动势y1短距线圈节距缩短的角度短距线圈节距缩短的角度，(上下层等效线圈轴线的之间的电角度上下层等效线圈轴线的之间的电角度)111yytxkFtxFINtxxINFFFyqqyyyycos)cos(2cos)cos(2cos2)224(cos)2cos()2)cos(224(111, 1, 11下上短距角短距角电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,H

39、FUT同理，对于同理，对于v 次谐波次谐波yvqvpvkFF2)1(式中式中2cosvkyv称为称为谐波磁动势的节距因数谐波磁动势的节距因数2cos1yk称为称为基波磁动势的节距因数基波磁动势的节距因数电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT3、相绕组的磁动势、相绕组的磁动势绕组由集中的改为分布的，并且也采用短距以后：绕组由集中的改为分布的，并且也采用短距以后：分布影响分布影响：基波合成磁动势幅值应该打一个折扣：基波合成磁动势幅值应该打一个折扣kq1；短距影响短距影响：合成磁动势幅值应该打一个折扣合成

40、磁动势幅值应该打一个折扣ky1；由短距线圈组成的分布绕组的由短距线圈组成的分布绕组的基波合成磁动势幅值基波合成磁动势幅值等于具有相同匝数的等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合整距集中绕组的基波合成磁动势幅值成磁动势幅值乘以系数称为乘以系数称为基波绕组因数基波绕组因数。对于对于v 次谐波次谐波kw1=kq1ky1kw v =kq v ky v 电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT总匝数、线圈匝数、极对数、电机定子槽数之间的关系：总匝数、线圈匝数、极对数、电机定子槽数之间的关系：（1）单层绕组，总匝

41、数）单层绕组，总匝数N与线圈匝数与线圈匝数Ny的关系为的关系为 yNQN2131yNQN31（2）双层绕组，总匝数）双层绕组，总匝数N与线圈匝数与线圈匝数Ny的关系为的关系为（3）每一对极下，所分得的匝数为）每一对极下，所分得的匝数为pN电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT当线圈匝数为当线圈匝数为20匝，电流有效值为为匝，电流有效值为为30A时，计算该连接方式下相绕组的磁动势？时，计算该连接方式下相绕组的磁动势？ 若已知电机每一相总的匝数为若已知电机每一相总的匝数为240匝时，计算该连接方式下相绕

42、组的磁动势？匝时，计算该连接方式下相绕组的磁动势？ 电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUTIpNkIpNkFWW1119 . 0224对于单相绕组磁动势，可以归纳以下几点：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）、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脉振磁动势。2）、单相绕组的基波磁动势）、单相绕组的基波磁动势幅值的位置与绕组的轴线相重合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）、单相绕组脉振磁

43、动势中的基波磁动势幅值基波磁动势幅值为；为； 而而v 次次谐波磁动势幅值谐波磁动势幅值为；为；谐波次数越高，幅值越小。谐波次数越高，幅值越小。pNkIpNkFWW19 . 01224电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT二、三相绕组的磁动势二、三相绕组的磁动势 旋转磁动势旋转磁动势取取A相绕组的轴线处作为空间坐标的原点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并且以正相序方向作为x的正方向的正方向; ;选择选择A相电流达到最大值的瞬间为时间的起始点相电流达到最大值的瞬间为时间的起始点

44、; ;则三相的基波磁动势为：则三相的基波磁动势为：txFtxIpNkfWAcoscoscoscos9.0111120cos120cos120cos120cos9.0111txFtxIpNkfWB240cos240cos240cos240cos9.0111txFtxIpNkfWC电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT利用三角公式利用三角公式)cos()cos(21coscos)cos(21)cos(21coscos1111xtFxtFtxFfA)240cos(21)cos(21)120cos()120

45、cos(1111xtFxtFtxFfB)120cos(21)cos(21)240cos()240cos(1111xtFxtFtxFfC将单相的脉振磁动势分解为，将单相的脉振磁动势分解为，正序和负序旋转的磁动势正序和负序旋转的磁动势。将三相基波磁势相加，将三相基波磁势相加，负序磁动势互相抵消，只保留正序磁动势负序磁动势互相抵消，只保留正序磁动势。得出三相绕组的基波得出三相绕组的基波合成磁动势合成磁动势电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT将三相基波磁势相加，得出三相绕组的将三相基波磁势相加，得出三相绕

46、组的合成磁动势合成磁动势基波基波表达式为：表达式为：)cos()cos(23),(111111xtFxtFffftxfCBA式式中中IpNkmFFW111129 . 023（m1为相数）为相数）电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT三相基波合成磁动势具有以下特性：三相基波合成磁动势具有以下特性：2）转速与方向）转速与方向：转速为同步转速，旋转方向决定：转速为同步转速，旋转方向决定于电流的相序。于电流的相序。2）幅值：）幅值：为各相脉振磁势幅值的为各相脉振磁势幅值的1.5倍，轨迹是倍，轨迹是一个圆。一

47、个圆。3）相位：）相位：任意一相电流瞬时值达到最大值时，三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，恰好在这一组绕组的相基波合成磁动势的幅值，恰好在这一组绕组的轴线上。轴线上。min)/(6010rpfn 1）性质）性质：是一个旋转磁动势；：是一个旋转磁动势；电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT需要指出需要指出, m相对称绕组中通以相对称绕组中通以m相对称电流时，所形成的相对称电流时，所形成的m相合成磁动势也是圆形旋转磁动势，其幅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

48、势幅值的值为各相脉振磁动势幅值的m/2，其转速仍为同步转速。，其转速仍为同步转速。 用同样方法可以分析各次谐波磁动势。用同样方法可以分析各次谐波磁动势。谐波磁动势的旋转方向：谐波磁动势的旋转方向：(1)当当v=6K-1, (K=1、2、3、)（即即：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；方向相反； (2)当当v=6K+1,(K=1、2、3、)（即：即：v=7、13、），谐波合成磁动势的旋转方向与基波合成磁动势的谐波合成磁动势的旋转方向与基波合成磁动势的方向相同；方向相同；(3)(3)当当v=6K-3,(K=1、2、3、)

49、（即：即：v=3、9、），谐波合成磁动势等于零。谐波合成磁动势等于零。谐波磁动势的转速：谐波磁动势的转速：谐波合成磁动势的转速为谐波合成磁动势的转速为n0v=n0/v电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT三、三相异步电动机的定子磁场三、三相异步电动机的定子磁场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。它是异步电动机的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。它是异步电动机的主磁场。主磁场。异步电动机中的谐波磁场作为漏磁场来处理。异步电动机中

50、的谐波磁场作为漏磁场来处理。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT第五节第五节 三相异步电动机定子绕组的电动势三相异步电动机定子绕组的电动势一、线圈的感应电动势一、线圈的感应电动势根据上一节计算的磁动势计算公式：根据上一节计算的磁动势计算公式：)cos()cos(23),(111111xtFxtFffftxfCBA作如下假定：作如下假定：（1 1）忽略磁路的非线性，认为磁压降完全降在气隙内；）忽略磁路的非线性，认为磁压降完全降在气隙内；（2 2）忽略磁滞和涡流效应。）忽略磁滞和涡流效应。可以得到磁密

51、的分布与磁势的分布具有相同的形式。可以得到磁密的分布与磁势的分布具有相同的形式。)cos(),(11xtBtxBm根据磁动势峰值出现的位置根据磁动势峰值出现的位置, ,若规定若规定A A相电流达到正的最大时作为时间起点相电流达到正的最大时作为时间起点t t0 0，则此时磁密峰值出现，则此时磁密峰值出现在在A A相绕组的轴线上，相绕组的轴线上，x x0.0.t=0, 可以确定出一种磁密分布形式，此时磁密最大将出现在可以确定出一种磁密分布形式，此时磁密最大将出现在x0处。因此可以根据处。因此可以根据t的值，来判定磁密最大处的位置。的值，来判定磁密最大处的位置。电机学电机学 Electric Mac

52、hineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT一个极下总的一个极下总的基波磁通基波磁通可以写为：可以写为：prLBprLBprLBmmcp1112222电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUTdxxrptBLprprprprm221)cos(一个极距下所对应的圆周弧长为一个极距下所对应的圆周弧长为prl22电角度电角度所对应的圆周弧长为所对应的圆周弧长为prl线圈线圈1 11 1所交联的磁通为所交联的磁通为（1 1）整距线圈的感应电动势）整距线圈的感应

53、电动势以以A A相电流达到最大时作为时间起点，选择相电流达到最大时作为时间起点，选择A A相绕组的轴线作为位置起点，所研究的线圈在空间上超前相绕组的轴线作为位置起点，所研究的线圈在空间上超前A A相线圈一个电角度。相线圈一个电角度。电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT 对上式进行积分：对上式进行积分：)cos()cos(2)cos(11221ttprLBdxxrptBLmprprprprm从上式可以看出如下结论：从上式可以看出如下结论：（1 1）线圈所交联的磁通随着时间按照正弦规律变化；）线圈所交

54、联的磁通随着时间按照正弦规律变化；（2 2）当磁动势位于该线圈的轴线时，该线圈所交链的磁通达到最大，最大值为一极下的磁通；）当磁动势位于该线圈的轴线时，该线圈所交链的磁通达到最大，最大值为一极下的磁通；（3 3）磁场（磁密的最大值）可以理解为一个空间旋转的矢量，但是线圈所交联的磁通是一个时间相量。）磁场（磁密的最大值）可以理解为一个空间旋转的矢量，但是线圈所交联的磁通是一个时间相量。prLBm112电机学电机学 Electric MachineryDepartment of Electrical Engineering ,HFUT根据电磁感应公式根据电磁感应公式dtdNey可以计算出可以计算出A