汽车三相异步电动机的基本工作原理和结构

1、4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，交流电动机的4.2绕组，交流电动机绕组的4.3感应电动势，交流电动机绕组的4.4磁动势，三相异步电动机的4.5空载运行，三相异步电动机的4.6负载运行，三相异步电动机的4.7等效电路和相量图，三相异步电动机的4.8功率平衡和转矩平衡。结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高，可广泛应用。然而，功率因数低，起动和调速性能差。4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，4.1.1三相异步电动机的基本结构，1。定子零件：1。定子铁芯：导磁部件由硅钢片制成，通过导磁率可以很好地层叠。2.定子绕组：导电部分置于定子铁芯的内圆槽中。3.机座：固定定子

2、铁芯和端盖，机械强度和刚性强。转子部分转子铁芯由硅钢片制成，也是磁路的一部分。2.转子绕组：1)笼型转子：将裸导体棒插入转子铁芯的每个槽中，形成多对称短路绕组。2)绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌在转子铁芯槽中。气隙：异步电机的气隙均匀。尺寸是机械条件允许的最小值。4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，4.1.2三相异步电动机的基本工作原理，1。电磁学：三相对称绕组导致三相对称电流产生圆形旋转磁场。2.磁生电：旋转磁场切割转子导体以感应电动势和电流。电磁力：转子载流体(有功分量电流)在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电机旋转。4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，4.1.

3、2三相异步电动机的基本工作原理，2。转差率，转差率是异步电动机的一个基本物理量，它反映了电动机的各种运行状况。负载越大，速度越低，滑移越大；相反，滑移率较小。滑差可以反映电机的速度或负载。电机转速为0。正常运行时，转差率一般在0.01至0.06之间，即电机转速接近同步转速。4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，4.1.2三相异步电动机的基本工作原理，3。异步电动机的三种运行状态，根据转差率，异步电动机有三种运行状态，4.1三相异步电动机的基本工作原理和结构，4.1.3型号和额定值，1。型号，4.1三相4.1.3型号和额定值，额定值关系包括：2，额定值，4.2交流电机绕组，4.2.1交流绕组

4、的基本知识，1，基本要求和分类，交流绕组在设计、制造和运行性能方面的要求3360，1)三相绕组的对称性；2)努力获得最大电动势和磁动势；3)绕组的电动势和磁动势波形尽可能接近正弦；4)节约铜的消耗；5)绕组绝缘和机械强度可靠，散热条件良好；6)工艺简单，便于制造、安装和维护。4.2交流电机的绕组，4.2.1交流绕组的基本知识，2。交流绕组的基本概念，1。磁极距离，沿定子铁芯内表面的两个相邻磁极轴之间的距离。如果定子的槽数为Z，极数为P，则极距为2。线圈间距，线圈两个有效边之间的距离称为线圈间距。3、电气角，4.2交流电机绕组，4.2.1交流绕组的基本知识，2、交流绕组的基本概念，4、槽距角，两

5、相邻槽间的电气角。6，相带，每个极平面下的导体被平均分配给每个相，那么每个极平面下的每个相绕组所占据的范围就电角度而言被称为相带。每相在每极面下所占槽数为5，每极每相槽数，4.2交流电机绕组，4.2.2三相单层1.单层链式绕组，由相同形状、几何尺寸和节距的线圈连接而成。整个形状就像一条长链。链条绕组各线圈节距相等，便于制造；线圈端接线短，节省了铜。主要用于q=2的4、6、8微型三相异步电动机。4.2交流电机绕组、4.2.2三相单层绕组和两层或单层交叉型绕组。单层交叉型绕组由两个线圈组组成，线圈数量和间距不同。相同的线圈组具有相同的形状、几何尺寸和间距，并且每个线圈组的端部彼此交叉。交叉绕组由两

6、个大线圈和一个小线圈组成。线圈端的导线短，有利于节省材料和铜。广泛用于q1和奇数小三相异步电动机。4.2交流电机绕组，4.2.2三相单层绕组，三层和单层同心绕组，同心绕组由几个几何尺寸和节距不同的线圈组成同心线圈组。同心绕组端部连接较长，适用于q=4、6和8等偶数的2极小型三相异步电动机。4.2交流电机绕组，4.2.2三相单层绕组，总结分析：1)单层绕组为全距绕组；电动势波形不理想。2)单层绕组不适用于大中型电机；3)单层绕组无层间绝缘问题，槽内无层间或相间绝缘击穿故障；4)单层绕组线圈的数量等于槽数的一半，这需要较少的工时和简单的工艺，并且广泛用于10kW以下的异步电动机。4.2交流电机绕组

7、，4.2.3三相双层绕组，双层绕组的每个槽中放置两层线圈有效边，线圈的每个有效边放置在上层的一个槽中，另一个有效边放置在下层的另一个槽中，用y隔开，双层绕组分为双层绕组(如图2a=1)和双层波绕组(略)。4.2交流电机绕组，4.2.3三相双层绕组，双层绕组的特点：1)线圈数量等于槽数；2)线圈阵列的数量等于极数和平行支路的最大数量；3)各相绕组的电动势等于各支路的电动势。4)双层绕组的节距可以改变，可以选择合适的节距来改善电动势或磁动势的波形，其技术性能优于单层绕组。通常，容量较大的电机采用双层绕组。4.3交流电机绕组的感应电动势，4.3.1线圈的感应电动势和短距离系数，1。导体的电动势，电动

8、势的频率和大小。全距绕组的电动势，每圈：每圈：3。短距离线圈的电动势和每个短距离匝的电动势。基本短距离系数为：交流电机绕组感应电动势4.3，感应电动势4.3.2，线圈组分布系数。一组线圈由Q个线圈组成。如果Q线圈是集中绕组，每个线圈的电动势大小和相位相等，线圈组的电动势为3360。如果Q线圈是分布式绕组，它们被放置在Q槽中，并且每个线圈的电动势是相同的，并且相位差是电角度。基波分布系数、基波绕组系数：交流电机绕组感应电动势4.3，单相绕组感应电动势4.3.3，一个绕组有2a个支路，一个支路由几个线圈组串联而成。单相绕组的基本电动势是一个支路的基本电动势，单相绕组，单层绕组，双层绕组，交流电机绕

9、组的感应电动势4.3，单相绕组的感应电动势4.3.3，2。短距离绕组和分布式绕组对电动势波形和电压谐波的影响。例如，采用短距离绕组，改善电动势波形的方法。37991.8988888854.4交流电机绕组的磁动势，4.4.1单相绕组的磁动势，1。全程集中磁动势交流电机绕组、单相绕组和方波磁动势的磁动势可分解为基波和一系列高次谐波：基波磁动势为：最大值为：全程绕组的基本磁动势在空间上呈余弦分布，其幅值位于绕组轴上，在每个空间内，4.4.1单相绕组磁动势，2。单相脉动磁动势，1。全节距分布绕组磁动势，每个绕组由串联的q个线圈组成，槽距角在定子圆周空间内依次交错，绕组的基本磁动势为q个线圈的基本磁动势

10、的空间矢量和；2.一组双层短距离分布绕组的基本磁动势双层短距离分布绕组的基本磁动势是两个等效绕组的基本磁动势的相量之和，用短距离系数来说明绕组短距离的影响：4.4.4.1单相绕组磁动势，2 .单相脉动磁动势，3 .相绕组磁动势，每极下的磁动势和磁阻形成一个分支磁路。如果电机有P对磁极，则有P个对称的并联支路磁路，所以单相绕组的基本磁动势是线圈在一对磁极下产生的基本磁动势。如果各相电流为Ip:单相绕组的磁动势为空间余弦分布、振幅随时间正弦变化的脉动磁动势。交流电机绕组的磁动势、单相绕组的磁动势和单相脉动磁动势的分解，即一个脉动磁动势可以分解为两个大小相同的磁动势。首先分析，取幅点分析，4.4交流

11、电机绕组的磁动势，4.4.1单相绕组的磁动势，3 .单相脉动磁动势的分解，分析：4.4交流电机绕组的磁动势，4.4.1单相绕组的磁动势，3.3单相脉动磁动势的分解，我们可以看到：(2)相反，满足上述性质的两个旋转磁动势的组合是脉动磁动势。4.4.2三相绕组基波组合磁动势旋转磁动势，三相组合磁动势：4.4交流电机绕组磁动势，以U相绕组轴位置为空间坐标原点，相序方向为X参考方向，U相电流零点为时间起点，然后交流电机三相对称绕组，三相对称电流，磁动势为三相的组合磁动势。4.4.2三相绕组基波合成磁动势旋转磁动势，4.4交流电机绕组磁动势，为了分析旋转磁动势的旋转方向，让三相对称电流按余弦定律变化，时

12、间点是在U相电流最大时，电流取先入后出为正，电流波形和旋转磁动势在每一时刻的位置如下一般来说，三相对称绕组由三相对称电流产生圆形旋转磁动势，其特性如下：1)振幅是单相磁动势的1.5倍。2)转速为同步转速，3)转数：由当前相序决定，或由电流超前的相变为电流滞后的相。4)当某一相电流达到最大值时，旋转磁动势的幅值正好在相绕组的轴向位置。产生圆形旋转磁动势的条件是：第一，三相或更多对称绕组；第二，三相或多相相对电流。两个条件之一不满足，即产生椭圆旋转磁动势。4.5.1空载运行时的电磁关系，4.5三相异步电动机空载运行，1。主磁通和漏磁通的分布。为了方便起见4.5.1空载运行时的电磁关系，4.5三相异

13、步电动机空载运行，2。空载电流和空载磁动势，异步电动机空载运行时的定子电流称为空载电流。4.5.1空载运行时的电磁关系，4.5三相异步电动机空载运行，3。电磁关系，4.5.2空载运行时的电压平衡方程，1。感应电动势。与变压器一样，定子绕组上的主漏磁场感应的电动势为：这表明异步电动机空载运行时的电磁关系与变压器非常相似。4.5.2空载运行时的电压平衡方程，4.5三相异步电动机的空载运行，2。电压平衡方程和等效电路。与变压器一样，根据基尔霍夫电压定律，空载运行时定子各相的电压方程如下：空载运行时的等效电路可根据上述两个公式制作。4.5.2空载运行时的电压平衡方程，4.5三相异步电动机的空载运行，2

14、。电压平衡方程和等效电路，虽然异步电动机的电磁关系与变压器相似，但它们之间仍有差异：1)主磁场性质不同：异步电动机是旋转磁场，变压器是脉动磁场，4)由于气隙，异步电动机的漏抗大于变压器的漏抗。5)异步电动机通常采用短距离分布式绕组，计算时应考虑绕组系数，而变压器为全距离集中绕组。可以认为缠绕系数是1。4.6.1负载运行期间的电磁关系，4.6三相异步电动机的负载运行，4.6.2转子绕组的电磁量，4.6三相异步电动机的负载运行，1。转子电动势的频率，感应电动势的频率与导体和磁场之间的相对切割速度成正比，因此，当转子不旋转时和理想空载时，转子电动势的频率为33，360。其次，当转子旋转时，转子绕组的

15、感应电动势为33，360，当转子不旋转时，感应电动势为33，360。它们之间的关系是转子绕组的电磁量为33，360，4.6.2，三相异步电动机的负载运行为4.6。3.当转子旋转时，其电抗与频率成正比的转子绕组的泄漏阻抗为33，360，它们之间的关系为33，360。4.当转子绕组闭合时，转子绕组的电流为33，360，当转子不旋转时，电流为33，360。当转速降低时，转差率增加，转子电流也增加。4.6三相异步电动机的负载运行；5.与转差率相关的转子绕组功率因数随着转差率的增大而减小；6.转子旋转磁动势，当转子绕组流过三个或更多对称电流时，产生圆形旋转磁动势；1)振幅；2)盘车时，转子电流相序与定子

16、旋转磁动势方向相同，转子旋转磁动势转子旋转磁动势相对于定子的速度为0。可以看出，无论转子速度如何变化，定子和转子磁动势总是在空间以相同的速度和相同的方向旋转，并且它们总是在空间保持相对静止。4.6.3磁动势平衡方程，4.6三相异步电动机的负载运行，磁动势平衡方程为：可改写为：写成磁动势振幅公式：4.6.4三相异步电动机的电动势平衡方程，电动势平衡方程为：根据基尔霍夫电压定律，定子和转子侧电动势平衡方程可写成：4。4.7三相异步电动机的等效电路和相量图，变频是用等效转子电路代替实际的旋转转子系统，等效转子电路应具有与定子电路相同的频率。1.变频：在变频过程中，电机的电磁效应不变，所以有两个条件：一是保持转子磁动势不变；第二，转子电路的功率不