《风电机组电机学》高校风电相关专业全套教学课件

风电机组电机学第1章电机学基本原理第2章变压器第3章交流电机绕组基本原理第4章感应电机与同步电机第5章风力发电机第6章永磁同步发电机全套可编辑PPT课件概述电机中的基本电磁定律铁磁材料特性01.02.03.

第一章电机学基本原理04.05.磁路基本定律及计算方法电机中的机电能量转换过程电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置什么是电机？泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置电机的定义概述01.电机的分类电机静止的电气设备——变压器旋转电机交流电机直流电机直流发电机直流电动机同步电机异步电机同步发电机同步电动机异步电动机异步发电机概述01.使用中的变压器水轮发电机电动机汽轮发电机组电机类型概述01.电能的生产、传输和分配返回概述01.返回驱动生产装置和机械概述01.控制系统和智能化装置的重要元件返回概述01.电机的作用

电机电能的生产、传输和分配控制系统和智能化装置的重要元件驱动生产机械和装置发电机、变压器电动机控制电机概述01.

全电流定律电机中的基本电磁定律02.2.电磁感应定律电机中的基本电磁定律02.

变压器电动势

变压器电动势的方向可根据楞次定律来判断电机中的基本电磁定律02.运动电动势eBv电机中的基本电磁定律02.3.电磁力定律Bfi电机中的基本电磁定律02.铁磁材料包括铁、钴、镍以及它们的合金1.铁磁材料的导磁率1.所有非导磁材料的磁导率均为常数，接近真空磁导率2.铁磁材料的磁导率远大于非导磁材料的磁导率3.铁磁材料的磁导率在较大范围内变化，铁磁材料是非线性的铁磁材料特性03.铁磁材料的特性在外磁场的作用下，铁磁材料内部的磁筹重新排列，使得内部磁效应不能抵消，因而在宏观上对外显示磁性。铁磁材料特性03.铁磁材料磁化过程oa段：H较弱，B缓慢增加ab段：H较强，B迅速增加bc段：H继续加强，B增加变慢（饱和段）c－段：H继续加强，B增加缓慢（深度饱和段）铁磁材料特性03.磁滞与磁滞损耗磁滞损耗：铁磁材料特性03.涡流与涡流损耗铁磁材料特性03.交流铁心损耗铁磁材料特性03.磁路基本定律欧姆定律基尔霍夫第二定律磁路基本定律及计算方法04.磁路的欧姆定律

AN

i磁阻磁导磁路基本定律及计算方法04.磁路的基尔霍夫第一定律ANi定律内容:穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒等于零(或者说，

进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续性定律。磁路基本定律及计算方法04.定律内容:沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。

磁路基本定律及计算方法04.磁路的基尔霍夫第二定律磁路与电路的主要区别电路磁路电阻率恒定导磁率变化电压、电流线性磁势、磁通非线性不存在饱和现象有磁路饱和磁路基本定律及计算方法04.电路磁路电流I磁通Φ电动势E磁动势F电压降IE磁压降ΦRm电阻R磁阻Rm电导g＝1/R磁导Λm=1/Rm基尔霍夫第一定律Σi＝0基尔霍夫第一定律ΣΦ＝0基尔霍夫第二定律ΣU＝Σe基尔霍夫第二定律ΣHl＝ΣNI欧姆定律I＝U/R欧姆定律Φ＝Um/Rm磁路基本定律及计算方法04.磁路和电路的比拟仅是一种数学形式上的类似、而不是物理本质的相似。铁心磁路计算是电机分析和设计过程中的一项重要工作已知磁通确定磁动势已知磁动势确定磁通磁路基本定律及计算方法04.串联磁路计算将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度根据给定磁通，确定每段磁路磁密由磁密确定每段磁路的磁场强度计算每段磁路的磁压降由基尔霍夫第二定律计算磁动势磁路基本定律及计算方法04.计算实例已知数据：1.硅钢片的磁化曲线2.铁心尺寸：3.气隙尺寸：4.线圈砸数：N＝5005.给定磁通：计算数据：1.励磁磁动势F

2.励磁电流I

磁路基本定律及计算方法04.将磁路分为铁心段和气隙段铁心段的磁场强度，由磁化曲线查得：磁路基本定律及计算方法03.第二类问题求解：给定磁动势大小，求磁通和磁密假定一个磁通值，计算出相应得磁动势，迭代完成假定一个磁通φ’计算出磁动势F’重新假定φ’YN磁路基本定律及计算方法03.

并联磁路计算将磁路分段，保证每段磁路的均匀性计算每段磁路的截面积和等效长度列出节点方程和电压方程求解确定每段磁路磁密和磁场强度计算磁动势磁路基本定律及计算方法04.计算实例已知数据：求：励磁磁动势F2

磁路基本定律及计算方法04.

磁路分段磁路基本定律及计算方法04.

交流磁路的特点1.交流磁路存在磁滞损耗和涡流损耗2.交流磁路中电压平衡关系中比直流磁路多了感应电动势3.交流磁路存在交流磁通，电流的波形和相位问题磁路基本定律及计算方法04.

理想模型电机中的机电能量转换过程05.

实际机电能量转换系统发电机电动机电机中的机电能量转换过程05.电机中的机电能量转换过程05.电机中的机电能量转换过程05.电磁转矩和电磁功率在机电能量转换中起重要用，而它们都是通过气隙磁场的作用而产生电磁功率电磁转矩电机中的机电能量转换过程05.总结第一节磁路的基本定律

机电能量转换的媒介是磁场，磁场的路径称为磁路。在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。电机是进行机电能量转换的装置

一.磁场的几个常用量磁感应强度（又称磁通密度）B——

表征磁场强弱及方向的物理量。单位：Wb/m2磁通量Φ

——

垂直穿过某截面积的磁力线总和。

单位：Wb

磁场强度H

——

计算磁场时引用的物理量。

B=μH

，单位：A/m磁通所通过的路径称为磁路二.磁路的概念三、磁路的基本定律1、安培环路定律

沿任何一条闭合回线L，磁场强度H的线积分等于该闭合回线所包围的电流的代数和

如果在均匀磁场中，沿着回线L

磁场强度H处处相等，则2、磁路的欧姆定律

作用在磁路上的磁动势F等于磁路内的磁通量Φ乘以磁阻Rm磁通量Φ等于磁通密度乘以面积磁场强度等于磁通密度除以磁导率于是3、磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫电流定律或（2）磁路的基尔霍夫电压定律磁路和电路有相似之处，却要注意有以下几点差别：1）电路中有电流I时，就有功率损耗；而在直流磁路

中，维持一定磁通量，铁心中没有功率损耗。2）电路中的电流全部在导线中流动；而在磁路中，总

有一部分漏磁通。3）电路中导体的电阻率在一定的温度下是恒定的；而磁

路中铁心的导磁率随着饱和程度而有所变化。4）对于线性电路，计算时可以用叠加原理；而在磁路

中，B和H之间的关系为非线性，因此计算时不可以

用叠加原理。第二节常用铁磁材料及其特性

一、铁磁物质的磁化

在外磁场的作用下，磁畴顺着外磁场方向转向，排列整齐，显示出磁性。二、磁化曲线和磁滞回线1、起始磁化曲线

将一块未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增加时，磁通密度B将随之增加。用B=f(H)描述的曲线就称为起始磁化曲线。2、磁滞回线剩磁——当H从零增加到Hm时，B相应地从零增加到Bm；然后再逐渐减小H，B值将沿曲线ab下降。当H=0时，B值并不等于零，而是Br。这就是剩磁。磁滞回线——当H在Hm和－

Hm之间反复变化时，呈现磁滞现象的B－H闭合曲线，称为磁滞回线。3、基本磁化曲线

对同一铁磁材料，选择不同的Hm反复磁化，得到不同的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本磁化曲线。三、铁磁材料1、软磁材料2、硬磁材料四、铁心损耗1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩

擦而消耗的能量。2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的

热能损耗。3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。第三节直流磁路的计算

磁路计算正问题——给定磁通量，计算所需的励磁磁动势磁路计算逆问题——给定励磁磁势，计算磁路内的磁通量磁路计算正问题的步骤：1）将磁路按材料性质和不同截面尺寸分段；2）计算各段磁路的有效截面积Ak和平均长度lk；3）计算各段磁路的平均磁通密度Ak

，Bk=Φk/Ak；4）根据Bk求出对应的Hk；5）计算各段磁位降Hklk，最后求出F=∑Hklk。磁路计算逆问题——因为磁路为非线性的，用试探法。第四节交流磁路的特点

交流磁路除了会在铁心中产生损耗外，还有以下两个效应：1）磁通量随时间变化，在励磁线圈中产生感应电动势。2）磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。概述变压器运行原理三相变压器01.02.03.

第二章变压器04.05.变压器的并联运行特殊变压器06.三相变压器的不对称运行

变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统

变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器

变压器的主要功能有：

在能量传输过程中，当输送功率P=UIcos

及负载功率因数cos

一定时：电能损耗小节省金属材料（经济）U

I

P=I²

RlI

S概述01.

电力工业中常采用高压输电低压配电，实现节能并保证用电安全。具体如下：

发电厂10.5kV输电线220kV升压仪器36V降压…实验室380/220V降压变电站10kV降压降压概述01.变压器的分类电压互感器电流互感器按用途分电力变压器(输配电用)仪用变压器整流变压器按相数分三相变压器单相变压器按制造方式壳式心式变压器符号概述01.变压器的结构变压器的磁路绕组：一次绕组二次绕组单相变压器+–+–由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm或0.5mm铁心变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心概述01.变压器的结构概述01.1）变压器的型号变压器的铭牌和技术数据SJL1000/10

变压器额定容量(KVA)

铝线圈

冷却方式J:油浸自冷式F:风冷式相数S:三相D:单相

高压绕组的额定电压(KV)

概述01.

变压器额定值

额定电压U1N、U2N

变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值单相：U1N，一次侧电压，

U2N，二次侧空载时的电压三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压

额定电流I1N、I2N

变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流概述01.

额定容量

SN

传送功率的最大能力。单相：三相：容量SN

输出功率P2

一次侧输入功率P1

输出功率P2注意：变压器几个功率的关系（单相）效率容量：一次侧输入功率：输出功率：变压器运行时的功率取决于负载的性质变压器额定值概述01.单相变压器+–+–一次绕组N1二次绕组N2铁心

一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。变压器运行原理02.1.电磁关系(1)空载运行情况一次侧接交流电源，二次侧开路。+–+–+–+–+–

1

i0(i0N1)

1空载时，铁心中主磁通

是由一次绕组磁通势产生的。变压器运行原理02.1.电磁关系(2)带负载运行情况一次侧接交流电源，二次侧接负载。+–+–+–

1

1i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有载时，铁心中主磁通

是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。

2i2+–e2+–e2+–u2

Z

变压器运行原理02.2.电压变换（设加正弦交流电压）有效值:同理：主磁通按正弦规律变化，设为则(1)一次、二次侧主磁通感应电动势变压器运行原理02.根据KVL：变压器一次侧等效电路如图–––+++(2)一次、二次侧电压+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2变压器运行原理02.（匝比）K为变比对二次侧，根据KVL：结论：改变匝数比，就能改变输出电压。式中R2为二次绕组的电阻;X2=

L2为二次绕组的感抗；为二次绕组的端电压。变压器空载时:+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2式中U20为变压器空载电压。故有3.电流变换(一次、二次侧电流关系)有载运行

可见，铁心中主磁通的最大值

m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有

不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有由上式，若U1、f不变，则

m基本不变，近于常数。空载：有载：+–|Z|+–+–+–一般情况下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：1.提供产生

m的磁势2.提供用于补偿作用

的磁势磁势平衡式：空载磁势有载磁势变压器的外特性

当一次侧电压U1和负载功率因数cos

2保持不变时，二次侧输出电压U2和输出电流I2的关系，U2=f(I2)。U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。

一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2

变化不大），电压变化率约在5%左右。电压变化率：cos

2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos

2=1O变压器运行原理02.变压器的效率(

)为减少涡流损耗，铁心一般由导磁钢片叠成。

变压器的损耗包括两部分：铜损(

PCu)：绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感

应电流(涡流)造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造

成的损耗。

铁损(

PFe)：变压器的效率为一般

95%,负载为额定负载的(50~75)%时，

最大。输出功率输入功率

当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同极性端。••AXax•AXax1.同极性端(同名端)

或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。

同极性端用“•”表示。增加+–+++–––

同极性端和绕组的绕向有关。变压器绕组的极性•变压器运行原理02.

当三相变压器的原边和副边绕组均以一定的接法现接，带上三相对称负载，原边加上对称的三相电压时，因为三相对称电压本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的电压、电流，其它两相按对称关系求出。

三相变压器03.一、组式变压器三个独立的单相变压器组成,在电路上互相联接，三相磁路互相完全独立。各相主磁通有各自的铁心磁路，互不影响。各相铁芯、磁通、磁阻等一致三相变压器磁路三相变压器03.二、芯式变压器具有共同铁芯;中柱（中间铁芯柱）磁通为三相磁通之和，对称时中柱磁通为零，可省去;又称三相三铁芯柱式变压器（三相铁芯式变压器）;平面，磁路不完全对称，各相If不完全相同，但相差很小，忽略区别。三相变压器03.三、连接组（1）高、低压绕组中电动势相位关系（单相绕组）单相变压器中，高压绕组首端为“A”、末端为“X”；低压绕组首端为“a”、末端为“x”。AXaxAXax原、副绕组被同一主磁通

交链，感应电动势在任一瞬间原边绕组一端点为高电位，副边绕组也有一端点为高电位。这两个端点为“同名端”三相变压器03.三相变压器03.三相变压器03.三相变压器绕组的联接法和联接组1、三相变压器连接法ABCXYZ星形连接ABCXYZ三角形连接高压绕组首端由A、B、C表示，末端由X、Y、Z表示；低压绕组首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。一相绕组末端与另一相绕组首端相连，依次得到一闭合回路，为三角形连接“

”，有顺、逆之分。

三相变压器03.三相变压器03.

负荷容量很大，一台变压器不能满足要求。

负荷变化较大，用多台变压器并联运行可以随

时调节投入变压器的台数。

可以减少变压器的储备容量。u1~u2~T1T2…变压器的并联运行04.自耦变压器手柄接线柱特殊变压器05.自耦变压器的工作原理(1)电压关系

忽略漏阻抗，则=U1U2E1E2=N1N2=k

I

降压自耦变压器N1N2+U1－I1E1E2－

U2＋I2

I+U2－I1E1E2－

U1＋I2

升压自耦变压器特殊变压器05.(2)电流关系N1I1＋N2I2=

N1I0

N1I1＋N2I2=0I1=－I2N2N1I1N2N1=－I1与I2相位相反。1k=I=

I1＋I2

公共绕组的电流忽略I0，则·特殊变压器05.I2

在降压变压器中，

I1<I2

在升压变压器中，I1>I2(3)功率关系

变压器容量SN=U2NI2N=U1NI1NS2=U2I2在降压变压器中=U2

(I＋I1

)=U2I＋U2I1=Si＋StI=I1I2特殊变压器05.在升压变压器中S1=U1I1=U1

(I＋I2

)=U1I＋U1I2=Si＋St

降压变压器升压变压器感应功率Si传导功率StU2IU1IU2I1U1I2

在SN一定时，k越接近1，Si越小，St所占

比例越大，经济效果越显著。特殊变压器05.

仪用互感器电压互感器U1U2=N1N2=ku

国产互感器：

U2N=100V

使用注意：①二次绕组禁止短路。②二次绕组与铁心必须接地。空载运行的降压变压器。u1~Vu1u2电压互感器特殊变压器05.→

E2

电流互感器

N1很小。

短路运行的升压变压器。I1I2=N2N1=ki

国产互感器：I2N=5A

使用注意：①二次绕组禁止开路。

开路时：I2=0，I1不变→Φ

②一次绕组工作电压较高时，

二次绕组与铁心必须接地。

~Ai2i1特殊变压器05.二次侧不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现高压。使用注意事项：电压表被测电压=电压表读数

N1/N2电压互感器实现用低量程的电压表测量高电压VR

N1（匝数多）保险丝

N2（匝数少）~u（被测电压）特殊变压器05.电流表被测电流=电流表读数

N2/N1二次侧不能开路，以防产生高电压；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。使用注意事项：电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2特殊变压器05.对称分量法一组不对称的三相系统分解合成三组对称的三相系统（对称分量）正序系统负序系统零序系统三相变流器的不对称运行06.一、什么是对称分量法三相变流器的不对称运行06.若相量乘以a，则该相量逆时针旋转；乘以则旋转。设旋转因子

则以电流为例说明:

正序电流：三相电流大小相等，相位按正相序U-V-W依次滞后负序电流：三相电流大小相等，相位按负相序U-W-V依次滞后零序电流：三相电流大小相等，相位相同。

二、对称分量的特点三、对称分量与不对称量之间的变换关系三相变流器的不对称运行06.因此，若已知U相对称分量则V相、W相的对称分量为三相变流器的不对称运行06.合成变换式分解变换式用矩阵表示：三相变流器的不对称运行06.（1）用分解变换式把不对称的三相系统分解为三组对称的三相系统；（2）对三组对称的三相系统分别进行求解；（3）用合成变换式把计算结果迭加起来，就得到不对称系统的数值。由于对称分量法中用到迭加原理，所以它仅适用于线性系统。应用对称分量法分析不对称运行步骤：四、对称分量的应用三相变流器的不对称运行06.三相变压器的各序等效电路及参数一、正、负序等效电路及参数正序系统和负序系统都是三相对称系统，

正、负序等效电路与对称运行时变压器的等效电路相同。

正、负序阻抗就是变压器的短路阻抗，即

正序电路负序电路正、负序简化等效电路

三相变流器的不对称运行06.二、零序等效电路及参数三相零序电流大小相等、相位相同，其流通情况与三相绕组连接方式有关。三相零序磁通大小相等、相位相同，其流通情况与三相磁路结构有关。绕组连接方式磁路结构形式零序等效电路形式零序阻抗大小影响1．绕组连接方式对零序阻抗的影响Y联结：三相零序电流不能流通，零序电路中Y联结一侧相当于开路：YN联结：三相零序电流能流通，零序电路中YN联结一侧应为通路。D联结：三相零序电流能在D绕组内流通，但从外电路来看，零序电流不能流通。在零序电路中，D联结一侧变压器内部短接，从外部看进去应是开路。三相变流器的不对称运行06.

YN,y联结时的零序等效电路Y,yn联结时的零序等效电路

三相变流器的不对称运行06.YN,d联结时的零序等效电路Y,d联结时的零序等效电路三相变流器的不对称运行06.2.磁路结构对零序励磁电抗的影响

三相零序磁通沿各自主磁路（铁心）闭合，因此零序励磁阻抗与正序励磁阻抗相同，即组式变压器:

三相磁路为“Y形”结构，三相零序磁通不能沿主磁路（铁心）闭合，只能沿变压器油、油箱壁等漏磁路闭合，其磁阻比较大，因而零序励磁阻抗比较小。

心式变压器：一般心式电力变压器

三相变流器的不对称运行06.3．零序阻抗的测定Y,d联结时

YN,d联结时

无需另行测定。

Y,yn联结时的测定方法如下：Y,yn联结时零序阻抗测量YN,y联结时，将二次侧开路，一次侧三相绕组首尾串联后接到单相电源上，便可测得从一次侧看的零序阻抗。一次侧开路，二次侧三相绕组首尾串联接单相电源，相当于通入零序电流。从二次侧看的零序阻抗为

三相变流器的不对称运行06.Y,yn三相变压器带单相负载运行一次加三相对称电压二次u相接单相负载接线图:三相变流器的不对称运行06.

正序电路负序电路零序电路一次只有正序电压，没有负序和零序电压，故负序和零序一次侧短路。一次侧无零序电流，二次侧有零序电流。二次零序电流起励磁作用产生零序磁通，在绕组中感应出零序电动势，造成一次绕组上出现零序端电压。等效电路说明：各序等效电路：三相变流器的不对称运行06.一、二次侧电流1．二次电流对称分量三相变流器的不对称运行06.2．二次单相负载电流根据各序电路,写出各序电压方程三式相加：

正序电路负序电路零序电路三相变流器的不对称运行06.可求出单相负载电流：

表明，单相负载电流大小与零序励磁阻抗大小有关，现分两种情况说明。（1）组式变压器:

即最大负载电流（短路电流）也只有正常励磁电流的三倍，就是说Y,yn联结的组式变压器没有带单相负载能力，故组式变压器不采用Y,yn联结。（2）心式变压器:

即Y,yn联结的心式变压器可以带单相负载运行，但中线电流不得超过25%IN。三相变流器的不对称运行06.二、一次侧电流1．一次电流对称分量

正序电路负序电路零序电路前面已推得故三相变流器的不对称运行06.2．一次侧各相电流由得可见，由于二次侧电流不对称，造成一次侧各相电流也不对称。三相变流器的不对称运行06.当忽略数值较小的漏阻抗时，一、二次U相电压对称分量：三、一次、二次相电压

上式同样适用于V、W两相。将以上三式中相加，同时考虑V、W两相，可得一、二次侧各相电压为

正序电路负序电路零序电路三相变流器的不对称运行06.因为所以相量图做法：1.作一次侧三相电源正序电压相量2.由滞后

一个角

知3.画与同相，滞后即：一、二次侧的相电压不对称。

4.由上式画出一、二次三相不对称电压：三相变流器的不对称运行06.四、中点位移现象对于心式变压器：

很小，很小，中点位移小，可以带单相负载。对于组式变压器：

很大，很大，中点位移大，不能采用Y,yn联结。中点位移产生的原因：零序电流零序磁通零序电动势。中点位移造成的后果：带负载相的端电压降低，其它两相端电压升高。

结论：尽管一次侧外加线电压是对称的，但由于二次电流不对称，造成了一次电流不对称，一次、二次相电压也不对称。概述三相绕组交流绕组电动势01.02.03.第三章交流电机绕组的基本理论04.交流绕组磁动势同步交流发电机原理图（P=1）概述01.

同步交流发电机原理图（P=2）概述01.V’VW’U’UW定子转子概述01.概述01.概述01.概述01.概述01.1、绕组产生的电动势（磁动势）接近正弦波

---谐波分量少。2、三相绕组的感应电动势对称3、一定导体数下，产生尽可能大的基波电动势一、基本要求(电气要求)：概述01.交流绕组的定义感应交流电的绕组叫交流绕组同步电机电枢绕组和异步电机定子、转子绕组结构相同，因此统称为“交流电机绕组”，简称为交流绕组。

概述01.对交流绕组的要求1）良好的导电性能；2）一定导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势；3）在三相绕组中，对基波而言，三相电动势必须对称，即三相的幅值相等而相位互差120度电角度，并且三相的阻抗也要求相等；4）电动势和磁动势波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁动势中的谐波分量尽量小；5）用铜量少，绝缘性能和机械强度可靠，散热条件好；6）制造工艺简单，检修方便。概述01.关于交流绕组的基本概念实用的交流绕组是分布地嵌在定子槽内的许多线圈组成，一个线圈有Nc匝，每匝有两根导体,线圈的直线部分放在槽里，因它切割气隙磁场产生感应电动势，故称有效边，露在槽外的前后端连接线，称为端部，它不切割气隙磁场，仅起连接有效边的作用。概述01.关于交流绕组的基本概念1）电角度（槽间角）

因磁场每转过一对磁极时，导体的基波电动势变化一个周期，在电路理论中，定义一个期为360度时间电角度或2π电弧度，所以把一对极所张的空间角度称为360度空间电角度或空间电弧度，若电机有P对极，则整个定子内圆有p×360·电角度，而在几何学中把一个圆周的空间角度称为360度机械角度，所以电角度α1和机械角度α的关系应为

机械角槽间角概述01.关于交流绕组的基本概念2）每极每相槽数q

三相电机中，为了保持电气上的对称，每相绕组所占的槽数应该相等，并且均匀分布，因此，要形成2p个极的电机，应将定子总槽数Z分为2p个等分，每极下的槽数为z／2p，每极下的槽数再按m相分，(一般m=3)，所以每极每相槽数为概述01.关于交流绕组的基本概念3）相带

每极下一相绕组所占的宽度称为相带，相带用电角度表示。由于每极每相所占的槽数为q，而槽间角为α1

，

对于三相绕组

，一个相带所占的电角度为

称为60度相带绕组。概述01.关于交流绕组的基本概念4）极距τ

沿电枢表面相邻两个磁极轴线之间的距离称为极距，极距有三种表示法：1）用电枢圆周长表示，单位为米或厘米；2）用电枢槽数表示，单位为槽/极；

概述01.5）节距y

一个线圈两有效边之间的距离称为节距，一般用槽数表示。

如图所示线圈，若它的一个边放在第1槽，另一个边放在第10个槽，则节距y＝9，为了使线圈电动势最大或接近最大，线圈的节距应等于或近于极距。

整距绕组：y＝τ

短距绕组：y<τ

长距绕组：y>τ，端接较长，较少采用。概述01.

单层绕组:一个槽中放一个元件边；双层绕组:一个槽中放两个元件边。单层绕组和双层绕组概述01.

均匀原则：每个极域内的槽数（线圈数）要相等，各相绕组在每个极域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。电势相加原则：线圈两个圈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概述01.交流绕组单层绕组双层绕组同心式绕组链式绕组交叉链式绕组等元件式整距叠绕组双层叠绕组双层波绕组交流绕组的形式概述01.分极分相

将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向。实例：Z＝24（槽）、m＝3（相）、2p＝4（极）的单层叠绕组基本步骤：每极每相槽数三相绕组02.将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。分极分相三相绕组02.2.

连线圈和线圈组

将一对极域内属于同一相的两个线圈边连成一个线圈，共有q个线圈。

将一对极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组；（共有多少个线圈组？）以上连接应符合电势相加原则。

连线圈和线圈组三相绕组02.线圈组连接三相绕组02.连相绕组绕组串联连接(1)串联连接三相绕组02.(2)并联连接绕组并联连接三相绕组02.

将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组；

接法或Y接法；接法三相绕组连接三相绕组02.实例：Z1=36，2p=4，整距，m=3双层叠绕组

1.分极分相：

将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）并标记假设的感应电势方向；

将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电角度。

三相双层绕组每极每相槽数三相绕组02.36槽内导体感应电动势的相量图即槽电动势星形图.三相绕组02.

根据给定的线圈节距连线圈（上层边与下层边合一个线圈）；

以上层边所在槽号标记线圈编号；将同一极域内属于同一相的某两个线圈边连成一个线圈（共有q个线圈，为什么？）；

将同一极域内属于同一相的q个线圈连成一个线圈组（共有多少个线圈组？）；以上连接应符合电势相加原则。连线圈和线圈组三相绕组02.

将A相的2p个线圈组连成一相绕组，标记首尾端。串联与并联，依照电势相加原则。最大并联支路数a＝2p

按照同样的方法构造其他两相。连A相绕组

将三个构造好的单相绕组连成完整的三相绕组。连三相绕组三相绕组02.1357911131517192123252729313335123101112192021282930A相绕组的连接三相绕组02.槽电动势星形图等元件式整距单层叠绕组三相绕组02.同心式绕组三相绕组02.双层叠绕组三相绕组02.

感应电势随时间变化的波形和磁感应强度在空间的分布波形相一致。只考虑基波磁场时，感应电势为正弦波。

感应电势的波形

交流绕组电动势03.

磁场转过一对极，导体中的感应电势变化一个周期；

磁场旋转一周，转过p（电机的极对数）对磁极；

转速为n（r/min)的电机，每秒钟转过(pn/60)对极；

导体中感应电势的频率f=(pn/60)Hz.

问题：四极电机，要使得导体中的感应电势为50Hz,转速应为多少？

感应电势的频率交流绕组电动势03.

导体感应电势最大值：导体与磁场的相对速度：

磁感应强度峰值和平均值之间的关系：感应电势最大值：

感应电势的有效值：交流绕组电动势03.小结：绕组中均匀分布着许多导体，这些导体中的感应电势有效值，频率，波形均相同；但是他们的相位不相同。

交流绕组电动势03.整距线圈中的感应电势

线圈的两个有效边处于磁场中相反的位置，其感应电势相差180电角度。

整距线圈的感应电势：

考虑到线圈的匝数后：交流绕组电动势03.

线圈的两个有效边在磁场中相距为y1,其感应电势相位差是180-β电角度。短距线圈中的感应电势

短距角：

短距线圈的感应电势：

短距系数：

短距系数小于1，故短距线圈感应电势有所损失；但短距可以削弱高次谐波.y1交流绕组电动势03.

每对极下属于同一相的q个线圈，构成一个线圈组。图中q=3

每个线圈的感应电势由两个线圈边的感应电势矢量相加而成。

整个线圈组的感应电势由所有属于该组的导体电势矢量相加。

线圈组的感应电势交流绕组电动势03.

矢量式

分布系数：

线圈组的电势：交流绕组电动势03.单层绕组的相电势

单层绕组每对极每相q个线圈，组成一个线圈组，共p个线圈组。

若p个线圈组全部并联则相电势=线圈组的电势

若p个线圈组全部串联则相电势=p倍线圈组电势

实际线圈组可并可串，总串联匝数

相电势：交流绕组电动势03.

双层绕组每对极每相有2q个线圈，构成两个线圈组，共2p个线圈组；

这2p个线圈组可并可串，总串联匝数双层绕组的电势

双层绕组要考虑到短距系数：为绕组系数交流绕组电动势03.

三相绕组由在空间错开120电角度对称分布的三个单相绕组构成，三相相电势在时间上相差120度电角度。三相线电势与相电势的关系：

三角形接法，线电势=相电势；

星形接法，交流绕组电动势03.

正弦分布的以转速n旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应出三相对称交流电势；

感应电势的波形同磁场波形，为正弦波；

感应电势的频率为f=(pn/60)Hz；

相电势的大小为

绕组系数（短距系数）（分布系数）交流绕组电动势03.主极磁场产生

次谐波的性质

极对数为基波的

倍，极距为基波的1/，随主极一起以同步转速在空间移动。即

谐波频率：交流绕组电动势03.

谐波电动势的有效值：为

次谐波的磁通量，为

次谐波的绕组系数，交流绕组电动势03.

相电动势的有效值：

线电动势的有效值：

三相绕组接成Y或

，对于对称的三相系统，各相电动势的三次谐波时间上同相，幅值相等。

Y连接，三次谐波互相抵消；

连接，三次谐波形成环路，E3完全消耗。线电动势：交流绕组电动势03.高次谐波：

对于发电机，电动势波形变坏，降低供电质量；

本身杂散损耗增大，效率下降，温升增高；高次谐波电流产生的磁场对通讯电路的干扰

输电线路可能电感和电容的谐振产生过压。交流绕组电动势03.削弱谐波电势的方法根据减小或可降低谐波。（1）采用短距绕组适当地选择线圈的节距，使得某一次谐波的短距系数等于或接近零，达到消除或减弱该次谐波的目的。主极形状交流绕组电动势03.短距绕组往往采用,主要考虑同时减小5次、7次谐波。对于5次谐波，选用对于7次谐波，选用（2）采用分布绕组就分布绕组来说，每极每相槽数q越多，抑制谐波电动势的效果越好，但q增多，意味总槽数增多，电机成本提高。采用分布绕组交流绕组电动势03.电势的分析前提同步，感应电机磁场简化：sin,电流，气隙，不饱和交流绕组磁动势04.一、单个整距集中绕组的磁动势交流绕组磁动势04.

改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（改变相序）旋转磁场

当某相电流达到最大值时，旋转磁势的波幅刚好转到该相绕组的轴线上，旋转磁势的转向:由超前电流的相转向滞后电流的相。交流绕组磁动势04.见动画演示交流绕组磁动势04.

同步转速的概念：电源频率f=50Hz,旋转磁势的转速为某些固定值，如二极电机为3000r/min;这些固定的转速叫同步转速。见动画演示交流绕组磁动势04.交流绕组磁动势04.交流绕组磁动势04.交流绕组磁动势04.感应电机概述感应电机的运行原理01.02.第四章感应电机与同步电机同步电机概述同步电机的运行原理03.04.1.感应电机的结构感应电机分为定子和转子部分。感应电机外形图感应电机结构图概述01.定子stator：固定部分转子rotor：旋转部分气隙airgap：很小，0.2-2mm对电机性能影响很大异步电动机的结构概述01.1）定子①铁心：由厚度为0.5mm的低硅钢片叠装而成，构成磁路，嵌放定子绕组。为了嵌放定子绕组，在定子冲片中均匀地冲制若干个形状相同的槽。概述01.槽形有三种，半闭口槽适用于小型异步电机，其绕组是用圆导线绕成的。半开口槽适用于低压中型异步电机，其绕组是成型线圈。开口槽适用于高压大中型异步电机，其绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈。概述01.②绕组：由铜线绕制成三相对称绕组，构成电路部分。其作用是感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。③机座：固定和支撑定子铁心。因此要求有足够的机械强度。概述01.2）转子①铁心：由厚度为0.5mm的低硅钢片叠装而成，构成磁路。②转轴：支撑转子铁心和输出输入机械转矩。③绕组：构成闭合电路部分。分为：笼形绕组和绕线式绕组。(1)笼型绕组。在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁心两端放置两个端环，分别把所有的导体伸出槽外部分与端环联接起来。如果去掉铁心，则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。这种笼型绕组可以用铜条焊接而成，也可以用铝浇铸而成。概述01.去掉铁心的笼型绕组笼型转子概述01.（2）绕线式绕组：与定子绕组相似的对称三相绕组。一般接成星形。将三个出线端分别接到转轴上三个滑环上，再通过电刷引出电流。绕线式转子的特点是可以通过滑环电刷在转子回路中接入附加电阻，以改善电动机的起动性能、调节其转速。概述01.绕线转子接线示意图概述01.感应电机分为电动机、发电机和电磁制动三种运行状态，如图。感应电机的运行原理02.①电动机运行状态上图a)定子绕组上加三相交流电源电压，便有三相对称电流流过，在气隙产生旋转磁场。基波磁场以同步转速

逆时针转动，图中瞬间，上部分N极，下部分S极。则转子绕组顺时针切割磁场感应电势，从而在自行闭合回路的转子绕组中产生和电势基本上同方向的电流。转子导体的电流和气隙磁场相互作用，产生和同步转速同方向的电磁转矩，使转子以转速转动，转子转向和同步转速同方向。这样，感应电机定子从电源上输入的电功率转化为转子的输出功率。由于铁耗、机械损耗等原因，电动机的转速小于但接近同步转速，存在转差，故感应电机又称异步电机。感应电机的运行原理02.用转差率来反映转差的大小，转差率；电动机：②发电机运行状态图b)原动机按同步转速的方向拖动感应电机的转子转动，且使电机的转速高于同步转速，；转子绕组逆时针切割磁场，产生和电动机状态方向相反的感应电势及电流，从而产生和转速相反的电磁转矩。此时感应电机转轴从原动机输入机械功率，克服电磁转矩，由感应电机的定子向电网输出电功率。发电机：感应电机的运行原理02.③电磁制动状态图c)用外力使转子逆着旋转磁场转动，此时转子导体切割磁场的方向和电动机状态时的相同，从而转子的感应电势及电流和电动机状态时的同方向。电磁转矩和电机的转速反方向，为电磁制动转矩。这样，感应电机转子从原动机输入机械功率，定子也从电网吸收电功率（因转子导体电流方向和电动机状态时的相同），输入的机械功率和电功率都变成电机的内部损耗。电磁制动：感应电机的运行原理02.3.额定值①额定功率：是转轴上输出的机械功率，单位为W或kW。②额定电压：施加在定子绕组上的线电压，单位为V。③额定电流

：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A。④额定频率：我国电网频率50Hz。⑸额定转速：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。⑹额定效率。⑺额定功率因数。三相异步电动机额定值之间的关系：感应电机的运行原理02.感应电动机工作时，首先定子绕组接电源，产生旋转磁场通过气隙传递到转子绕组，使转子绕组产生磁势，从而实现能量转换。变压器工作时，也是一次绕组电流产生磁场通过铁心传递到二次绕组，使二次绕组产生磁势，实现能量传递。●即感应电动机的电磁过程和变压器的电磁过程一样。●感应电动机的定子绕组对应变压器的一次绕组，转子绕组对应变压器的二次绕组。●变压器的分析方法完全适用于感应电动机。磁场按空载和负载两种情况分析。感应电机的运行原理02.1.空载运行时的磁势和磁场异步电动机定子绕组接三相电源，有三相电流流过，主要产生基波旋转磁势，同步转速；空载时，，认为，定子电流就是空载电流即激磁电流，定子基波磁势基本上就是激磁磁势。电机磁场存在主磁通和定子漏磁通，如图；主磁通：基波磁势产生的同时交链定、转子绕组的磁通。在定、转子绕组感应电势：感应电机的运行原理02.漏磁通：主磁通之外的磁通，分为①槽漏磁②端部漏磁③谐波漏磁；如图。其中谐波漏磁是由定子绕组的空载电流产生的高次谐波磁势产生的磁通。漏磁通在定子绕组感应漏抗电势：感应电机的运行原理02.2.负载运行时的磁势及磁场感应电动机带负载运行时，转速为，定子电流从空载时的变为增大。由于和同方向，这时转子绕组相对定子旋转磁场的速度为切割磁场，如图，转子绕组感应电势和电流的频率（解释：，定子感应电势的频率，为定子相对磁场的转速。），转子电流产生的旋转磁势相对转子的转速：感应电机的运行原理02.定子电流相序确定的旋转磁场切割转子绕组，使转子电势及电流的相序和定子电流的相序相同。故转子旋转磁势的转向和相同，相对定子的转速为即感应电机不论运行什么状态，转子磁势和定子磁势在空间上转速、转向都相同，相对静止。气隙中的合成磁势（激磁）和同转速、同转向。∵且、和在空间上的相位差就等于、和在时间上的相位差。

即电流变比感应电机的运行原理02.1.电压方程定子电压方程：和变压器类似，电动机定子每相电压方程：分别为定子每相的电阻和漏抗；转子电压方程：转子的电势及电流的频率为，下标用s表示；是由于转子绕组为短接。感应电机的运行原理02.电动机的电磁关系：将电压方程转为用定、转子耦合电路表示，如图：感应电机的运行原理02.2.等效电路由于定、转子频率不同，无法将定、转子电路统一在同一个电路中。为此，将转子频率变换为定子频率--频率归算；再进行绕组归算得到等效电路。频率归算：由转子电压方程且得：转子物理量下标只用2表示的，表示转子的频率等于定子的频率的物理量。转子每相电阻为直流电阻值，不计频率转子是通过对定子作用的，只要转子磁势不变，定子的物理量也不会变化，转子磁势大小与电流有关，与频率无关。用静止转子代替转动转子。影响。感应电机的运行原理02.频率归算时，转子磁势不变，则转子电流大小也不变：即频率归算后，转子电流不变，转子电阻由；为对应转子机械功率的等效电阻。∴频率归算后，转子电压方程：耦合电路:感应电机的运行原理02.绕组归算：将转子绕组归算到定子绕组，即用一个与定子绕组的相数、匝数及绕组因数完全相同的等效转子绕组代替频率归算后的转子绕组。归算后的值：--电流变比；--电势变比；T型等效电路和相量图归算后方程：感应电机的运行原理02.由方程得耦合电路及T型等效电路。感应电机的运行原理02.相量图近似等效电路校正系数：感应电机的运行原理02.1.功率方程感应电动机工作时，定子先从电网得到输入的电功率（电压、电流为每相的值），一部分①消耗在定子铜耗上②消耗在电机的铁耗上：正常运行时转子很小。认为；其余功率沿气隙传递到转子成为电磁功率感应电机的运行原理02.电磁功率一部分消耗在转子铜耗上，其余转为转子的总机械功率。可见，也称转差功率。；总机械功率一部分消耗在机械损耗和杂散损耗，其余转为转轴上的输出功率：；2.转矩方程--电动机输出转矩或负载转矩；--空载转矩感应电机的运行原理02.电磁转矩分别是转子角速度和同步角速度。∵电磁转矩与气隙主磁通和转子电流的有功分量成正比。感应电机的运行原理02.感应电动机的参数通过空载试验和堵转（短路）试验测取。1.空载试验试验目的：空载试验测定激磁电阻、激磁电抗以及铁耗和机械损耗。试验方法：试验时，电动机转轴上不带任何负载，空载运行。用调压器改变定子绕组的电压，使端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机对应的端电压、空载电流和空载功率得空载曲线如图。试验后用电桥测取。感应电机的运行原理02.

数据处理：空载时，∴令空载时和电压的平方成正比，与转速无关；机械损耗和转速有关，与电压无关。空载时，转速基本为常数，故机械损耗为常数。则为直线，如图。得到铁耗和机械损耗。激磁电阻:，等效电路得感应电机的运行原理02.2.堵转（短路）试验堵转试验是试验时将转子堵住不动，转子回路电阻，又称短路试验。试验目的：测定定、转子漏电抗及转子电阻。试验方法：试验时，转子被堵住不动，用调压器改变电压大小，使短路电压从大往小调节，分别记录对应的短路电压、电流和短路功率。数据处理：①且感应电机存在气隙，激磁电流较大，其等效电路不能像变压器短路时将励磁支路开路处理。②感应电机认为处理，等效电路见下图。感应电机的运行原理02.等效电路得：考虑到感应电动机得：感应电机的运行原理02.转矩—转差率特性：电源电压为额定电压，电磁转矩与转差率之间的关系，或转矩—转差率曲线。1.转矩—转差率特性∵∴得转矩—转差率曲线感应电机的运行原理02.

①电动机状态②发电机状态③电磁制动状态2.最大转矩和起动转矩①最大转矩令得产生最大转矩时的转差率--临界转差率感应电机的运行原理02.其中正号对应于电动机状态，负号对应于发电机状态。·感应电机的最大转矩与电压的平方成正比，与定、转子漏抗之和近似成反比。最大转矩大小与转子电阻无关，临界转差率与转子电阻成正比。因此对绕线型感应电动机，可改变转子电阻的大小，使在不同的转速下，转矩最大，如图。过载能力--额定（输出）转矩感应电机的运行原理02.②起动转矩：感应电动机接电源开始起动时（）的电磁转矩。3.机械特性（转速—转矩特性）∵将转矩—转差率曲线中的转差率用转速转换的机械特性，如图。感应电机的运行原理02.感应电动机的工作特性：额定电压，额定频率下，电动机的转速、电磁转矩、定子电流、定子功率因数效率与输出功率的关系。通过试验测得。一台10kW的三相感应电动机的工作特性曲线如图。感应电机的运行原理02.1.转速特性∵2.定子电流特性转速特性是一条随负载增加微微下降的曲线。定子电流特性是一条不过原点的上翘曲线。3.功率因数特性空载时，定子电流基本上是激磁电流，功率因数很小。负载增加时，定子电流的有功分量增大，功率因数逐步提高。感应电机的运行原理02.负载一定时，若继续增大负载，转差率增大很多，导致转子的功率因数下降，从而定子的功率4.转矩特性--空载阻转矩，基本上为常数；转矩特性是一条略微上翘的曲线。5.效率特性空载时，输出功率为零，效率为零；负载增加，输出功率增大，效率增加。当负载增大一定时，效率减小。因数也下降。感应电机的运行原理02.感应电动机的起动：电动机投入电网时，从静止状态到稳定运行的过程。起动瞬时s=1，异步电动机对电网呈现短路阻抗，等效阻抗小，故起动电流大，可达到额定电流的4~7倍；起动转矩

起动时，转子的功率因数很低，因此转子电流的有功分量并不大，同时起动时的主磁通较正常工作时小，故起动转矩不大，为额定转矩的1~2倍。按笼型感应电动机和绕线型感应电动机的起动分别介绍。1.笼型感应电动机的起动笼型感应电动机的起动方法：①直接起动；②降压起动。感应电机的运行原理02.①直接起动：就是利用开关或接触器把电动机的定子绕组直接投入到额定电压的电网上的起动。直接起动时，起动电流大，直接起动适用于小容量电动机带轻载的情况。直接起动的应用主要受电网容量的限制，对于经常起动的电动机，起动时引起的母线电压降不大于10%，对于偶尔起动的电动机，此压降不大于15%，都可直接起动。②降压起动：起动时，通过起动设备使定子绕组的端电压低于额定电压，起动结束后，定子绕组的端电压为额定电压的起动。降压起动的目的是减小起动电流，当然起动转矩也随之减小。降压起动用在对起动转矩要求不高的轻载起动场合。感应电机的运行原理02.降压起动方法：主要有1）星-三角起动；2）自藕变压器起动。1）星-三角（Y-Δ起动器)起动：适用该起动的感应电动机，正常运行时定子绕组为三角形接法。起动时转换开关K2投向星形侧，定子绕组每相电压为；起动将结束时，开关K2投向三星形侧，电动机正常运行。直接起动时，定子绕组为三角型接法，每相电压，起动电流（线电流）感应电机的运行原理02.--定子端看进去的每相等效阻抗；起动转矩降压起动（定子星形接法）时，每相电压起动电流：起动转矩感应电机的运行原理02.2）自藕变压器起动起动时，开关K2投向起动侧，则自藕变压器原边高压侧接额定电压电源，副边低压侧接电动机，如图。变压器变比，由于自藕变压器有：副边电压也为电动机的端电压。起动结束后，开关K2投向运行侧。感应电机的运行原理02.直接起动时，电动机端电压为，起动电流，起动转矩；自藕变压器降压起动时，电动机端电压为，起动电流、起动转矩，则有：，，此时电网供给的起动电流，也是变压器的一次电流，有：。可见，通过改变自藕变压器副边的抽头，来改变变比，达到改变起动转矩及起动电流的作用，以满足不同负载的需求。感应电机的运行原理02.2.绕线型感应电动机的起动对于大中型电动机带重载起动的工况，可采用绕线式异步电动机转子串电阻起动。由于大型电动机容量大，起动电流对电网的冲击较大；又因带重载，负载要求电机提供较大的起动转矩。而绕线式异步电动机只要转子回路串接的电阻合适，①转子阻抗增大，起动电流减小。②转子功率因数和转子电流的有功分量增大，起动转矩增大。因而电机容量大、重载这两个要求可同时满足。感应电机的运行原理02.3.深槽和双笼感应电动机深槽和双笼感应电动机属于笼型电动机中的一种。起动时利用集肤效应使转子电阻自动增大，来改善起动性能。运行时，转子电阻回归正常值，来保证其具有较高的效率。1）深槽感应电动机这类电机转子槽形窄而深，槽深与槽宽之比达到10~12，转子导体电流产生的槽漏磁分布如图。转子单元导体交链的漏磁通及对应的漏电抗感应电机的运行原理02.从槽底到槽口逐渐减小。刚起动时，转子较高，单元导体的漏抗远远大于单元导体的电阻，转子导体电流按漏抗的大小成反比分配，见上图。大部分电流主要集中在导体的上部，该现象称电流的集肤效应。其效果相当于导体的有效面积减小，转子的有效电阻增大，从而改善起动性能。随着转速上升，转子频率随之减小，集肤效应逐渐减弱。起动结束后，集肤效应基本上消失，转子电阻又自动变小回到正常值。感应电机的运行原理02.2）双笼感应电动机双笼感应电动机转子有两套笼型绕组，称为上笼和下笼如图。起动时，由于集肤效应，转子电流从电阻大的上笼流过，上笼称起动笼。运行时电流从电阻小的运行笼—下笼流过。T-s曲线由上笼和下笼T-s曲线叠加。感应电机的运行原理02.感应电动机具有结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便等优点，但在调速性能上比不上直流电动机。同时，直到现在还没有研制出调速性能好、价格便宜、能完全取代直流电动机的异步电动机的调速系统。但人们已研制出各种各样的异步电动机的调速方式，并广泛应用于各个领域。根据异步电动机的转速公式n=(1-s)n1=(1-s)60f1／p

感应电动机的调速方式有三种：(1)变极调速。(2)变频调速。(3)改变转差率s调速。感应电机的运行原理02.1.变极调速：改变电机定子绕组极对数调速。这种转速变化按对应的极对数变化，称有级调速，不能平滑改变转速。改变极对数的方法①在定子槽嵌放两套极对数不同的独立绕组，运行时，只运行其中一套，称双绕组变极；②通过改变一套绕组的联结方式，得到不同的极对数，称单绕组变极，单绕组变极电机转子一般为笼型转子。主要介绍单绕组变极。变极原理定子每相绕组均分两半，如A相：a1x1,a2x2,按图a联结为四极，图b并联联结变为两极，如下图。显然从四极变到两极，或两极变到四极，每相绕组有一半如a2x2电流改变了感应电机的运行原理02.方向，但相属不变（仍为A相），该变极方法，称电流反向变极法，简称反向法。反向法绕组的接法①Y/YY；②Δ/YY感应电机的运行原理02.2.变频调速：改变电源的频率调速。感应电动机的转速n=(60f1／p)(1-s)，转差率变化不大时，n近似正比于频率f1，可见改变电源频率就能平滑地改变感应电动机的转速，称无级调速。变频调