感應(yīng)電動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)PPT

1、12345電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程式電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析67三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性8單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)第一節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第一節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)前端蓋前端蓋轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組吊環(huán)吊環(huán)機(jī)座機(jī)座后端蓋后端蓋出線(xiàn)盒

2、出線(xiàn)盒風(fēng)扇風(fēng)扇風(fēng)罩風(fēng)罩鼠籠型異步鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)座端蓋等端蓋等轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸風(fēng)扇等風(fēng)扇等(1) 定子部分v 定子鐵心：導(dǎo)磁和嵌放定子三相繞組，內(nèi)壁有均勻分 布的槽。定子沖片定子繞組絕緣襯紙 制作要求及特點(diǎn)：n為降低鐵損耗，一般用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。v 定子繞組：電路部分，用以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 制作要求及特點(diǎn)：n由絕緣銅或鋁導(dǎo)線(xiàn)按照一定的規(guī)律連接成三相對(duì)稱(chēng)繞組。n定子三相繞組的6個(gè)出線(xiàn)端引出，根據(jù)需要可接成三角形或星形。2W1U2U1V2V1W2W1U2U1V2V1W“Y”“D”380V星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電

3、壓為何值時(shí)才能接成三角形？380V三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓為何值時(shí)才能接成星形？Problem3803URR220VU 無(wú)論星形還是三角形聯(lián)結(jié)，每相定子繞組中電流的最大值是不變的。3803URR660VU (1)(2)(2) 轉(zhuǎn)子部分v 轉(zhuǎn)子鐵心：導(dǎo)磁和嵌放轉(zhuǎn)子繞組，外壁有均勻分布的 槽。 制作要求及特點(diǎn)：n為降低鐵損耗，一般用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。v 轉(zhuǎn)子繞組：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是一閉合繞 組。分為鼠籠型和繞線(xiàn)型兩種。 鼠籠型繞組： 繞線(xiàn)型繞組：三相對(duì)稱(chēng)繞組通以三相對(duì) 稱(chēng)電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體， 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。 導(dǎo)體有功電流分量與磁場(chǎng)

4、相互作用形成電磁轉(zhuǎn)矩。 2W1U2U1V2V1W 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與那些旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與那些因素有關(guān)？因素有關(guān)？轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系？轉(zhuǎn)速的關(guān)系？Problemn0nei三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與 工作原理工作原理NSf磁鐵磁鐵閉合閉合線(xiàn)圈線(xiàn)圈磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線(xiàn)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線(xiàn)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)vlBe導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度切割速度（右手定則）（右手定則）閉合導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生電流閉合導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生電流 i（左手定則）（左手定則）通電導(dǎo)線(xiàn)

5、在磁場(chǎng)中受力通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力ilBfn0neiNSf1. 線(xiàn)圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)線(xiàn)圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致 結(jié)論：結(jié)論：異步異步2. 線(xiàn)圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢線(xiàn)圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢0nnn0neiNSf旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極AiBiCimIt0n()電流出電流出( )電流入電流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁場(chǎng)方向：合成磁場(chǎng)方向：向下向下180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n

6、同理分析，可得同理分析，可得其它電流角度下其它電流角度下的磁場(chǎng)方向：的磁場(chǎng)方向：AiBiCitmI旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。：取決于三相電流的相序。0n0n改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相AiBiCimItAiCiBimIt旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小轉(zhuǎn)速大小分）轉(zhuǎn) /( 600fn 一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360。則。則 同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt極對(duì)數(shù)（極對(duì)數(shù)（P

7、）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：即：AXYCBZNS極對(duì)數(shù)（極對(duì)數(shù)（P）的改變）的改變CYABCXYZAXBZAiBiCi 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。X AAXBYBYCZCZ極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30極

8、對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系A(chǔ)iBiCimIt三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf 0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)0nn無(wú)轉(zhuǎn)距無(wú)轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)轉(zhuǎn)子

9、電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線(xiàn)）無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線(xiàn)）無(wú)轉(zhuǎn)子電流無(wú)轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns異步電機(jī)運(yùn)行中異步電機(jī)運(yùn)行中:%91s轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）(1) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生1U2U1V2V1W2W120oit 2i1i3 三相電流參考方向規(guī)定：從繞組的首端流向末端。oit 2i1i3i180903602701U2U1V2V1W2W0t1U2U1V2

10、V1W2W90tNN1U2U1V2V1W2W180tN1U2U1V2V1W2W270tN1U2U1V2V1W2W360tN 電流變化一周，兩極磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)電流變化一周，兩極磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn) 。360oit 2i1i3i180903602703U4U1V4V3W4W0t1U2U3V2V1W2WNN3U4U1V4V3W4W90t1U2U3V2V1W2WNN3U4U1V4V3W4W180t1U2U3V2V1W2WNN2W3U4U1V4V3W4W270t1U2U3V2V1WNN3U4U1V4V3W4W360t1U2U3V2V1W2WNN 電流變化一周，四極磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)電流變化一周，四極磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn) 。180v 結(jié)論：結(jié)論

11、： 對(duì)稱(chēng)三相電流通過(guò)對(duì)稱(chēng)三相繞組時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小不變，轉(zhuǎn)速一定的磁場(chǎng)。 無(wú)論是幾極磁場(chǎng)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)移動(dòng)兩個(gè)極距。 極數(shù)越多，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速越慢。電電 角度角度機(jī)械機(jī)械角度角度極對(duì)極對(duì)數(shù)數(shù) 磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與三相對(duì)稱(chēng)電流的相序一致。(2) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速電流電流頻率頻率極對(duì)極對(duì)數(shù)數(shù)同步同步速速0n1fp60(3) 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生nF1SNn0F0SNn0電流有功電流有功分量分量電流無(wú)功電流無(wú)功分量分量00nnsnv 異步電機(jī)運(yùn)行的必要條件：轉(zhuǎn)差 的存在。0nn發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)圖圖 示示O OO OO OO OO OO O關(guān)系關(guān)系電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)性性 質(zhì)質(zhì)電源電動(dòng)勢(shì)電源電

12、動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)電磁轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì)矩性質(zhì)制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)能能 量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換原動(dòng)機(jī)機(jī)械能原動(dòng)機(jī)機(jī)械能電能電能電能電能 機(jī)械能機(jī)械能電能電能+ +機(jī)械能機(jī)械能 內(nèi)部損耗內(nèi)部損耗,n s0nnT0nTnn0nT,nns001,ns01,nn s00第二節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相交流繞組三相交流繞組v 槽距角 ：相鄰兩槽之間的電角度。v 每極每相的槽數(shù) ：每極下每相繞組所占的槽數(shù)。360pz2zqpmqv 槽電勢(shì)星形圖：反映定子槽內(nèi)所 有導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)之間的相位關(guān) 系。(1) 交流繞組的術(shù)語(yǔ)(2) 交流繞組的基本要求u三相繞組對(duì)稱(chēng)

13、。u盡量獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)。u繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)波形應(yīng)盡量接近正弦波。u節(jié)省用銅量。u工藝簡(jiǎn)單，便于制造、安裝和檢修。v 相帶：每極下每相繞組所占的區(qū)域，用電角度表示。(3) 三相單層分布繞組例例1：一臺(tái)電機(jī) ，試畫(huà)出三相單層整距分布繞 組的展開(kāi)圖。24,24zpv 畫(huà)繞組展開(kāi)圖的步驟：計(jì)算相關(guān)參數(shù)：計(jì)算相關(guān)參數(shù)：極距：24624zp槽距角：3602 3603024pz每極每相槽數(shù)：24222 2 3 zqpm（z槽數(shù) p極對(duì)數(shù) m相數(shù)）分極分相：分極分相：將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)( N,S 極相鄰分布)，并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)方向。將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻 分開(kāi)，三相在空間錯(cuò)開(kāi)

14、 電角度。120NNSS61801 23456 78 9 101112131415161718192021222324按按 劃分相帶：劃分相帶：根據(jù)槽電勢(shì)星形圖和每極每相槽 數(shù)，劃分相帶，并分別用大寫(xiě)字 母標(biāo)注。602V1W2U1V2W1U113719214820315921416102251711236181224相位相差相位相差1800屬于同一相屬于同一相。NNSS61801 23456 78 9 101112131415161718192021222324連接線(xiàn)圈和線(xiàn)圈組：連接線(xiàn)圈和線(xiàn)圈組：將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的 某兩個(gè)圈邊連成一個(gè)線(xiàn)圈(共 個(gè))；將一對(duì) 極域內(nèi)屬于同一相的 個(gè)線(xiàn)圈連接

15、成一個(gè)線(xiàn) 圈組，以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則。qq連相繞組：連相繞組：將屬于同一相的 個(gè)線(xiàn)圈組連成一相 繞組，并標(biāo)記首末端，串聯(lián)或并聯(lián)視 支路數(shù)而定。 pNNSS61801 23456 78 9 1011121314151617181920212223241U2UNNSS61801 23456 78 9 1011121314151617181920212223242U1U1VV21W2Wv 結(jié)論：結(jié)論： 每個(gè)槽內(nèi)只放一個(gè)線(xiàn)圈邊，線(xiàn)圈數(shù)目等于槽數(shù)的一半。 優(yōu)點(diǎn)：u線(xiàn)圈數(shù)少、嵌線(xiàn)方便、無(wú)層間絕緣、槽的利用率高。u電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)波形較差，適用于10kW以下的小型電機(jī)。 缺點(diǎn)：u單層繞組為整距線(xiàn)圈。u鐵

16、損耗和噪聲較大。(4) 三相雙層分布繞組例例2：一臺(tái)電機(jī) ，試畫(huà)出三相雙層分布繞組的 展開(kāi)圖。24,24zpv 畫(huà)繞組展開(kāi)圖的步驟：計(jì)算相關(guān)參數(shù)：計(jì)算相關(guān)參數(shù)：極距：24624zp槽距角：3602 3603024pz每極每相槽數(shù)：24222 2 3 zqpm分極分相：分極分相：將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)( N,S 極相鄰分布)，并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)方向。將每個(gè)極的槽數(shù)按三相均勻 分開(kāi)，三相在空間錯(cuò)開(kāi) 電角度。120NNSS61801 23456 78 9 101112131415161718192021222324按按 劃分相帶：劃分相帶：根據(jù)槽電勢(shì)星形圖和每極每相槽 數(shù)，劃分相帶，并分

17、別用大寫(xiě)字 母標(biāo)注。602V1W2U1V2W1U113719214820315921416102251711236181224相位相差相位相差1800屬于同一相屬于同一相。連接線(xiàn)圈和線(xiàn)圈組：連接線(xiàn)圈和線(xiàn)圈組：取 ，U相的8個(gè)線(xiàn)圈分成 4個(gè)線(xiàn)圈組，分別為：5y 1627 , 7128 13,13 1814 19 ,192420 1 NNSS61801 23456 78 9 101112131415161718192021222324連相繞組：連相繞組：將屬于同一相的 個(gè)線(xiàn)圈組連成一相 繞組，并標(biāo)記首末端，串聯(lián)或并聯(lián)視 支路數(shù)而定。 2pNNSS61801 23456 78 9 101112131

18、4151617181920212223242U1UNNSS61801 23456 78 9 1011121314151617181920212223242U1U1V2V1W2Wv 結(jié)論：結(jié)論： 每個(gè)槽內(nèi)嵌放兩個(gè)線(xiàn)圈邊，線(xiàn)圈數(shù)目等于槽數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：u雙層繞組為短距線(xiàn)圈，便于使電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)波形更接近正弦波。u嵌線(xiàn)困難，用銅量大。 缺點(diǎn)：u適用于大型電機(jī)。SNn0 籠形繞組籠形繞組轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)為1NNSS轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)為2(1) 極對(duì)數(shù)v 結(jié)論：轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)應(yīng)等于定子極對(duì)數(shù)。12ppp(2) 相數(shù)和匝數(shù)轉(zhuǎn)子相數(shù)為4v 結(jié)論：21643587NNSS轉(zhuǎn)子相數(shù)為512354NNSS22zmp 轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對(duì)數(shù)

19、整除時(shí)，轉(zhuǎn)子相數(shù)為：22mz 轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對(duì)數(shù)整除時(shí)，轉(zhuǎn)子相數(shù)為： 籠形繞組每相匝數(shù)為0.5。 額定值額定值v 型號(hào)：Y 132S- 6磁極數(shù)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S:短機(jī)座M:中機(jī)座L:長(zhǎng)機(jī)座機(jī)座中心高mmY系列Y 630-10/1180Y系列功率630kw、10極、定子鐵心外徑1180mm3NLNLNNNPUI v 額定值：額定功率額定功率NP額定電壓額定電壓LNU額定電流額定電流LNI額定頻率額定頻率Nf額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速Nn絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)額定功率額定功率因數(shù)因數(shù)N第三節(jié)、三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)第三節(jié)、三相繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)三相繞組Step 1Step 2Step 3Step 4單個(gè)線(xiàn)圈組

20、一相繞組一個(gè)線(xiàn)圈 單相繞組的磁動(dòng)勢(shì)單相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī)一臺(tái)兩極氣隙均勻的交流電機(jī), ,一個(gè)整距一個(gè)整距繞組通入交流電流繞組通入交流電流, ,線(xiàn)圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分線(xiàn)圈磁動(dòng)勢(shì)在某瞬間的分布如圖布如圖, ,由全電流定律得由全電流定律得: :iNiHdlc 忽略鐵心磁阻忽略鐵心磁阻, ,磁動(dòng)勢(shì)完全降落在兩磁動(dòng)勢(shì)完全降落在兩個(gè)氣隙上個(gè)氣隙上. .每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為每個(gè)氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為: :ttsinFsinINiNfcmcccc2121 空間分布為空間分布為矩形波矩形波, ,隨時(shí)間按隨時(shí)間按正弦規(guī)律正弦規(guī)律變變化化. .變化變化頻率為電流頻率頻率為電流頻率。 空間位置不變而幅值和

21、方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為空間位置不變而幅值和方向隨時(shí)間變化的磁動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為脈動(dòng)磁脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)。矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波矩形波磁動(dòng)勢(shì)可能分解為基波和一系列高次諧波: :133( , )sincossincos.sincos.ccccfx tFtxFtxFtx基波磁動(dòng)勢(shì)為基波磁動(dòng)勢(shì)為: :1420 92cccccFN I. N I 11( , )sincosccfx tFtx基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為基波磁動(dòng)勢(shì)最大值為: : 整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線(xiàn)，整距繞組基波磁動(dòng)勢(shì)在空間按余弦分布，幅值位于繞組軸線(xiàn)，空間每一點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)大小按正弦規(guī)律變化空間每一點(diǎn)的磁動(dòng)勢(shì)大

22、小按正弦規(guī)律變化仍然為仍然為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。二、單相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)1 1、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)、整距分布繞組的磁動(dòng)勢(shì)cqycyqpIkk)qN(kFF1111120.92 每個(gè)繞組由每個(gè)繞組由q q 個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯(cuò)開(kāi)個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)構(gòu)成，依次在定子圓周空間錯(cuò)開(kāi)槽距角槽距角,繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為q q個(gè)線(xiàn)圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量個(gè)線(xiàn)圈基波磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量和：和：111qcqkqFF2 2、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)、一組雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì) 雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng)雙層短距分布繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)等效繞組基波磁動(dòng)勢(shì)的相量和

23、，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響：勢(shì)的相量和，用短距系數(shù)計(jì)及繞組短距的影響：3 3、相繞組的磁動(dòng)勢(shì)、相繞組的磁動(dòng)勢(shì) 每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有每個(gè)極下的磁動(dòng)勢(shì)和磁阻構(gòu)成一條分支磁路。若電機(jī)有p p對(duì)磁極，就有對(duì)磁極，就有p p條并聯(lián)的對(duì)稱(chēng)分支磁路，所以一相繞組的基波條并聯(lián)的對(duì)稱(chēng)分支磁路，所以一相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線(xiàn)圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若磁動(dòng)勢(shì)就是該繞組在一對(duì)磁極下線(xiàn)圈所產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)，若每相電流為每相電流為I Ip p: :xcostsinIpNk.xcostsinFt)(x,fp1wpp9011 單相繞組的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布，單相繞組

24、的基波磁動(dòng)勢(shì)是在空間按余弦規(guī)律分布，幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的幅值大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)。 三相繞組的磁通勢(shì)三相繞組的磁通勢(shì)(1) 單個(gè)整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)1U2U1Ux12yN i( )yfx1U2U展開(kāi)v 氣隙磁通勢(shì)：1( , )22coscos2yyyymfx tN iN ItFt2 cosiIt1U2U1UxymF( , )yfx t9001801U2U1UxymF1U2U1Ux( , )cosyymfx tFtt脈振磁通勢(shì)v 諧波分析法：( , )yfx t22x32ymF1,3,( , )cos110.9coscos3cos5cos35yyxfx tCN I

25、xxxt基波和諧波磁通勢(shì)的最大幅值分別為：10.9yyFN I0.9yyFN I90224. (2) 整距線(xiàn)圈線(xiàn)圈組的磁通勢(shì)3211yF1qF321q1qFR321321o22224222222221111111111 sinsinsinsinsinsinsinsinqqkINFkqFqqqFFqFFRFqRFqyyqyyqyqyqq1qFR321o1111sin2sin2sin20.9sin2qyyysysqFFqqFqF kqN Ikqsk繞組分布因數(shù)結(jié)論1：分布繞組的基波磁通勢(shì)比同匝數(shù)集中繞組的基波 磁通勢(shì)減小了 倍。skv 線(xiàn)圈組合成磁通勢(shì)的基波幅值次諧波磁通勢(shì)的幅值sin2sin2s

26、in120.9sin2qyyysqFFqqFqN Ikq sk諧波分布因數(shù)結(jié)論2：使諧波磁通勢(shì)或磁場(chǎng)大大削弱，從而合成磁通勢(shì) 或磁場(chǎng)更接近正弦波。(3) 短距線(xiàn)圈線(xiàn)圈組的磁通勢(shì)1627812131y1y167812131y2v 線(xiàn)圈組合成磁通勢(shì)的基波幅值1qF211qF21qsF1qsF1qF1qF111112cos22sin902qsqqqpFFyFF kpk繞組節(jié)距因數(shù)結(jié)論3：線(xiàn)圈采用短距后形成的基波磁通勢(shì)比整距時(shí)減少 了 倍。pk次諧波磁通勢(shì)的幅值1112cos22sin902qsqqqpFFyFF kpk諧波節(jié)距因數(shù)結(jié)論4：如果取 ，可消除 次諧波的磁通勢(shì)。從 而可改善磁通勢(shì)波形。1y

27、 結(jié)論：繞組由整距的、集中的改為短距的、分布的時(shí)，結(jié)論：繞組由整距的、集中的改為短距的、分布的時(shí)， 基波合成磁通勢(shì)的幅值應(yīng)除去折扣基波合成磁通勢(shì)的幅值應(yīng)除去折扣 ，對(duì)諧波，對(duì)諧波 而言，其合成磁通勢(shì)的幅值應(yīng)打折扣而言，其合成磁通勢(shì)的幅值應(yīng)打折扣 。psk kpsk kwk繞組因數(shù)(4) 一相繞組的磁通勢(shì)3U4U1U2UNS1Ux4U3U2U1U( )yfx22yN Iv 相繞組的氣隙磁通勢(shì)是指每對(duì)極下的氣隙磁通勢(shì)。v 單層分布繞組的氣隙基波磁通勢(shì)：11( , )0.9()coscos0.9coscos0.9coscoscoscosywywwqN pIxf x tktpaqN paIxktpaa

28、NkxItpxFtN繞組有效匝數(shù)氣隙基波磁通勢(shì)幅值1Fv 雙層分布繞組的氣隙基波磁通勢(shì)：112( , )0.9()coscos20.9coscos0.9coscoscoscosywywwqN pIxf x tktpaqN paIxktpaaNkxItpxFtN繞組有效匝數(shù)氣隙基波磁通勢(shì)幅值1F結(jié)論：?jiǎn)蜗嗬@組通以單相電流產(chǎn)生的基波合成磁通勢(shì)仍結(jié)論：?jiǎn)蜗嗬@組通以單相電流產(chǎn)生的基波合成磁通勢(shì)仍 為脈振磁通勢(shì)。為脈振磁通勢(shì)。(5) 三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)11( , )coscosUxfx tFt11( , )cos(120 )cos(120 )Vxfx tFt11( , )cos(240 )cos(24

29、0 )Wxfx tFt113( , )cos()cos()2xxf x tFtFtv 推廣：推廣： 相繞組旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)幅值為相繞組旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)幅值為0.92wmk NIpm0t1( , )f x t0t00vx132F0vddt v 磁通勢(shì)旋轉(zhuǎn)速度：xxt o1ft 1Vf1Uf1Wf180903602701U2U1V2V1W2W0t1U2U1V2V1W2W90t1U2U1V2V1W2W180tVfWf60FVfWfUfF120VfWf60F1U2U1V2V1W2W270t1U2U1V2V1W2W360tVfWfUfF120VfWf60F結(jié)論：三相繞組通的基波磁通勢(shì)是旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，速度為同步轉(zhuǎn)速。旋

30、轉(zhuǎn)方向取決于電源相序，從超前相轉(zhuǎn)向滯后相。幅值為一相磁通勢(shì)幅值的3/2，恒定不變，故稱(chēng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)。哪一相電流達(dá)到正的最大，三相基波磁通勢(shì)的幅值就在哪一相的軸線(xiàn)上。 三相繞組的電動(dòng)勢(shì)三相繞組的電動(dòng)勢(shì)(1) 單個(gè)整距線(xiàn)圈的磁通勢(shì)第四節(jié)、電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程式第四節(jié)、電動(dòng)勢(shì)和磁通勢(shì)平衡方程式 異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行主磁通漏磁通1U10I10F0mmF11E20E (1) 特點(diǎn)：1022,0,0nn EI20I 1E1 10R I(2) 電磁關(guān)系： 異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行(1) 轉(zhuǎn)子頻率：000210()()6060p nnnn pnfsfn轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)相對(duì)轉(zhuǎn)子速度：

31、21206060fsfnsnpp轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)相對(duì)定子速度：2000(1)nnsns nnv 轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)與定子磁通勢(shì)相對(duì)靜止，共同作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。v 堵轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率與定子頻率相同。（轉(zhuǎn)差頻率）(= n0n)Problem轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)在空間的轉(zhuǎn)速是否改變？轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)的存在是否會(huì)改變?cè)兄鞔磐ǖ拇笮?？n變化2f變化2n變化20nnn不變Problem 1：(2) 電磁關(guān)系：1U1I1FmmF11E2E1E1 1R I2I2F22E22R I20U 1f2f1jX2sI1U1I1R1E111,wm k N2sE0n 2sjX2R222,wm kN(3) 三相異步電動(dòng)機(jī)等值電路：Prob

32、lem電磁關(guān)系與變壓器相似，它們之間有何異同？變壓器空載電流很小，異步電動(dòng)機(jī)的空載電流是否也很??？Problem 1：n定子繞組相當(dāng)于一次繞組，從電源汲取電流和功率；轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于二次繞組，通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流。 相同點(diǎn)： 不同點(diǎn)：n變壓器將感應(yīng)電流作輸出電流，輸出電功率；而異步電動(dòng)機(jī)利用感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，輸出機(jī)械功率。n變壓器一、二次繞組頻率相同，而異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組頻率不同。Problem 2： 異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙存在，需要消耗較多的磁通勢(shì)，故空載電流比較大。n異步電動(dòng)機(jī)采用短距分布繞組，需考慮繞組因數(shù)；而變壓器為整距集中繞組，繞組因數(shù)等于1。 定子電路的電動(dòng)勢(shì)平

33、衡方程式定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式(2) 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：1111 1111111 1() UEER IERjXIEZ I很小，可以忽略。1111 111 14.444.44mwwEUk N fk N fv 結(jié)論：異步電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載，只要定子電壓和頻結(jié)論：異步電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載，只要定子電壓和頻 率不變，則主磁通基本不變。率不變，則主磁通基本不變。(1) 定子頻率：0160pnf 轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式222222222220()sssssssssEER IERjXIEZ I(1) 電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：(2) 相電動(dòng)勢(shì)：222222124.444.44swmw

34、mEjkN fjkN sfsE 為堵轉(zhuǎn)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)22214.44 wmEjkN f為旋轉(zhuǎn)時(shí)的相電動(dòng)勢(shì)22224.44swmEjkN f (3) 漏電動(dòng)勢(shì)：2222221222222ssssssEjX Ijf L Ijsf L IjsX I 為堵轉(zhuǎn)時(shí)每相繞組的漏電抗2122Xf L 為旋轉(zhuǎn)時(shí)每相繞組的漏電抗22222sXf LsX 磁通勢(shì)平衡方程式磁通勢(shì)平衡方程式120FFF第五節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析第五節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析v 等效電路等效電路 的處理問(wèn)題：即要用等效電路代替實(shí)際的電 動(dòng)機(jī)，必須將 用一個(gè)阻抗壓降來(lái)代替。1E1E 如何將原本分開(kāi)的定、轉(zhuǎn)子繞組用一個(gè)能將它 們聯(lián)系起

35、來(lái)的等效電路來(lái)代替。1f1jX2sI1U1I1R1E,wm kN1112sE0n 2sjX2R,wmkN2222f1E(1) 的處理問(wèn)題：0I1EmRmjX100()mmmERjXIZ I 為三相異步電動(dòng)機(jī)每相的勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗和勵(lì)磁阻抗。,mmmRXZv 電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式：v 主磁路等效電路：sEE12f1wkN11m1頻率相同頻率相同有效匝數(shù)相等有效匝數(shù)相等相數(shù)相同相數(shù)相同f2wkN22m2v 解決方法分析：(2) 用等效電路聯(lián)系原本分開(kāi)的定、轉(zhuǎn)子繞組：v 折算原則：要確保折算前后電磁關(guān)系不變。 折算前后轉(zhuǎn)子繞組磁通勢(shì)應(yīng)保持不變。 折算前后轉(zhuǎn)子電路的有功功率、無(wú)功功率及損耗 應(yīng)保持不變。 折

36、算后與頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)子繞組各物理量用原物理 量加下標(biāo)“s”表示。v 頻率折算：v 折算目的：在保證折算前后轉(zhuǎn)子繞組的磁通勢(shì)不變的 前提下，將轉(zhuǎn)子頻率折算為定子頻率。 保證轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速總為同步速，以 使磁通勢(shì)平衡方程式成立。 折算前后轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)的幅值和幅角應(yīng)保持不變， 即轉(zhuǎn)子電流的幅值和幅角不變。折算前的轉(zhuǎn)子電流2222222222sssEsEEIRRjXRjsXjXs2I22222222ssEIIRs X2222arctg()ssXRv 結(jié)論：將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的 改為靜止時(shí) ，同時(shí) 將 改為 ，就可將旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子用一個(gè)等效 的靜止的轉(zhuǎn)子代替。22,ssEX2R22,EX2Rs1f1jX2I

37、1U1I1R1E,wm kN1112E0n2jX2Rs,wmkN222f1v 頻率折算后的等效電路1f1jX2I1U1I1R1E,wm kN11121 EE0n2jX2Rs,wm kN111f1v 繞組折算：v 折算目的：用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的 轉(zhuǎn)子代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子。v 繞組折算后的等效電路折算前后轉(zhuǎn)子的磁通勢(shì)不變221121220.90.922wwkNk NmmIIpp2222221111 wwikNmIIIm k Nk111222wiwm k Nkm kN稱(chēng)為電流比。v折算后的轉(zhuǎn)子相電流 ：2 Iv折算后的轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì) ：2E1122222 wewk NEEk EkN1122w

38、ewk NkkN稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)比。22214.44wmEkN f折算前：211 114.44 wmEk N fE折算后：v折算后的轉(zhuǎn)子阻抗 ：2Z折算前后轉(zhuǎn)子繞組的有功和無(wú)功功率不變221 22222 m I Rm I R2211122222wZeiwm k Nkk km kN稱(chēng)為阻抗比。221 22222 m I Xm I X222 eiZRk k Rk R22 ZXk X22 zZk Z2Rs1I1jX1U1R0ImRmjX12EE2jX2I2R21sRs(3) 型等效電路：T 因?yàn)?s1，轉(zhuǎn)子電阻由變?yōu)?，相?dāng)于轉(zhuǎn)子電路串入了一個(gè)附加電阻：/2221RsRRss(4) 簡(jiǎn)化等效電路：0ImRmjX12EE2R1I1jX1U1R2jX2I21sRs定子繞組的漏阻抗很小v 折算前后的基本方程式折算前后的基本方程式1111111 12222222120100()0()1() ssssssimmmUERjX IEZ IERjXIEZ IIIIkERjXIZ I折算前1111111 1222212010012()0()() mmmUERjXIEZ IREjXIsIIIERjXIZ IEE折算后v 相量圖相量圖12EE2I2I22RIs22 jX I0I1I1E1 1R I1 1jX I1U第六節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩第六節(jié)、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩v 三相異步電動(dòng)機(jī)