電機及電力拖動-第05章-三相感應(yīng)電動機的基本原理課件

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交流電機主要分為同步電機和感應(yīng)電機兩大類，它們的工作原理和運行性能都有很大差別。同步電機主要用作發(fā)電機，目前交流發(fā)電機幾乎都是采用同步發(fā)電機。感應(yīng)電機則主要用作電動機。

本篇主要分析討論三相感應(yīng)電動機并結(jié)合討論交流電機中的一般問題。關(guān)于同步電機將在第四篇中討論。第五章三相感應(yīng)電動機的基本原理

5.1三相感應(yīng)電動機的基本原理及結(jié)構(gòu)

5.2三相感應(yīng)電動機的定子繞組

5.3繞組的感應(yīng)電動勢

5.4繞組的磁動勢交流電機主要分為同步電機和感應(yīng)電機兩大類，它們的5.1三相感應(yīng)電動機的工作原理及結(jié)構(gòu)5.1.1

三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理

如下圖所示，如在某種因素的作用下，使磁極以n1的速度逆時針方向旋轉(zhuǎn)，形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就會切割磁力線而感應(yīng)電動勢e。用右手定則可以判定，在轉(zhuǎn)子上半部分的導(dǎo)體中，感應(yīng)電動勢的方向為，下半部分導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢方向為⊙。在感應(yīng)電動勢的作用下，導(dǎo)體中就有電流i，若不計電動勢與電流的相位差，則電流i與電動勢e同方向。載流導(dǎo)體在磁聲中將受到一電磁力的作用，由左手定則可以判定電磁力F的方向。由電磁力F所形成的電磁轉(zhuǎn)矩T使轉(zhuǎn)子以n的速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同。即感應(yīng)電動機的基本工作原理。5.1三相感應(yīng)電動機的工作原理及結(jié)構(gòu)5.1.1三相感應(yīng)

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之差稱為轉(zhuǎn)差△n,轉(zhuǎn)差與磁場轉(zhuǎn)速n1之比,稱為轉(zhuǎn)差率s。

感應(yīng)電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是由裝在定子鐵心上的三相繞組，通入對稱的三相電流而產(chǎn)生的

感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子速度不可能等于磁場旋轉(zhuǎn)的速度，這種電動機一般也稱之為異步電動機：旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n1稱為同步轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，所以如果n=n1，則磁場與轉(zhuǎn)子之間就沒有相對運動，它們之間就不存在電磁感應(yīng)關(guān)系，也就不能在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢、產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之差稱為轉(zhuǎn)差△n,轉(zhuǎn)5.1.2三相感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)

感應(yīng)電動機也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定轉(zhuǎn)子之間為氣隙，感應(yīng)電動機的氣隙比其它類型的電機要小得多，一般為（0.25-2.0）mm，氣隙的大小對感應(yīng)電動機的性能影響很大。一、定子部分機座：感應(yīng)電動機的機座僅起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵鑄造而成。根據(jù)電動機防護方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機座的形式也不同。

定子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼

片沖片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有

均勻分布的槽，用以嵌放定子

繞組，沖片上涂有絕緣漆（小

型電動機也有不涂漆的）作為

片間絕緣以減少渦流損耗，感

應(yīng)電動機的定子鐵心是電動機

磁路的一部分。定子鐵心與機座5.1.2三相感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)感應(yīng)電動機也是由定子和

定子繞組：三相感應(yīng)電動機的定子繞組是一個三相對稱繞組，

它由三個完全相同的繞組所組成，每個繞組即為一相，

三個繞組在空間相差120°電角度，每相繞組的兩端分別用u1-u2，v1-v2，w1-w2表示，可以根據(jù)需要接成星形或三角形。二、轉(zhuǎn)子部分

轉(zhuǎn)子鐵心：作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是用厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上。定子繞組：三相感應(yīng)電動機的定子繞組是一個三相對稱繞組，二轉(zhuǎn)子繞組：感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，分為繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機與籠型感應(yīng)電動機。

1）繞線型轉(zhuǎn)子繞組：它也是一個三相繞組，一般接成星形，三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相聯(lián)。這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻以改善電動機的運行性能。

2）籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一銅條，在銅條兩端各用一銅環(huán)（稱為端環(huán)），把導(dǎo)條聯(lián)接起來，這稱為銅排轉(zhuǎn)子。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)、風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子。

籠型繞組因結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠，所以應(yīng)用廣泛集電環(huán)電刷變阻器銅排轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器的聯(lián)接轉(zhuǎn)子繞組：感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)子包括端蓋、風扇等。端蓋除了防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風扇則用來通風冷卻。三、其它部分軸出線盒風罩風扇轉(zhuǎn)子定子機座吊環(huán)軸承感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)圖包括端蓋、風扇等。三、其它部分軸出線盒風罩風扇轉(zhuǎn)子定5.1.3三相感應(yīng)電動機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列一、感應(yīng)電動機的銘牌數(shù)據(jù)感應(yīng)電動機在銘牌上表明的主要額定值：1)額定容量PN指轉(zhuǎn)軸上輸出機械功率，單位是kW.2)額定電壓UN指加在定子繞組上的線電壓，單位V、kV。3)額定電流IN

指輸入定子繞組的線電流，單位是A。4)額定轉(zhuǎn)速nN

單位是轉(zhuǎn)/分（r/min）。5)額定頻率fN指電動機所接電源的頻率，單位是Hz。我國的工頻頻率為50Hz。第二種防護形式（防水）的等級第一種防護形式（防塵）的等級5.1.3三相感應(yīng)電動機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列一、感應(yīng)電動機6）絕緣等級絕緣等級決定了電動機的容許溫升，有時也不標明絕緣等級而直接標明容許溫升。7）接法用Y或△表示。表示在額定運行時，定子繞組應(yīng)采用的聯(lián)接方式。8）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時轉(zhuǎn)子線電壓，單位是V。9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流單位是A。若是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，則還應(yīng)有：

銘牌上除了上述的額定數(shù)據(jù)外，還表明了電動機的型號，型

號

一般用來表示電動機的種類和幾何尺寸的大小等。

中心高表示電動機的直徑大小防護形式的數(shù)字數(shù)字越大，表示防護的能力越強。

對于系列電動機，銘牌上有時也不標防護型式。6）絕緣等級絕緣等級決定了電動機的容許溫升，有時也不標二、三相感應(yīng)電動機的主要系列簡介Y系列是一般用途的小型籠型電動機系列，取代了原先的JO2系列。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz，功率范圍為（0.55-90）kW，同步轉(zhuǎn)速為（70-3000）r/min，外殼防護型式為IP44和IP23兩種，B級絕緣。JDO2系列該系列是小型三相多速感應(yīng)電動機系列。它主要用于各式機床以及起重傳動設(shè)備等需要多種速度的傳動裝置。JR系列該系列是中型防護式三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機系列，容量為（45-410）kW。

YR系列是一種大型三相繞線子感應(yīng)電動機系列，容量為（250-2500）kW，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。二、三相感應(yīng)電動機的主要系列簡介Y系列是一般用途的小型5.2三相感應(yīng)電動機的定子繞組5.2.1

三相交流繞組的基本要求和分類

1）每相繞組的阻抗要求相等，即每相繞組的匝數(shù)、形狀都是相同的。2）在一定數(shù)目的導(dǎo)體下，能獲得較大的電動勢和磁動勢。3）電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦波，為此要求電動勢和磁動勢中的諧波分量應(yīng)盡可能小。4）對基波而言，三相電動勢和磁動勢必須對稱。5）用銅少，絕緣性能可靠，制造、維修方便。一、對三相交流繞組的基本要求5.2三相感應(yīng)電動機的定子繞組5.2.1三相交流繞組的

單層繞組與雙層繞組相比，電氣性能稍差，但槽利用率高，制造工時少，因此小容量的電動機中（PN≤10kW），一般都采用單層繞組。二、三相交流繞組的分類同心式繞組鏈式繞組交叉鏈式繞組等元件式整距疊繞組交流繞組單層繞組雙層繞組雙層疊繞組雙層波繞組單層繞組與雙層繞組相比，電氣性能稍差，但槽利用率高，制1）電角度電動機圓周在幾何上分成360°，這稱為機械角度。從電磁觀點來看，若電動機的極對數(shù)為p，則經(jīng)過一對磁極，磁場變化一周，相當于360°電角度。因此，電動機圓周按角度計算p×360°，即

電角度=p×機械角度2）槽距角α相鄰兩個槽之間的電角度稱為槽距角α。因為定子槽在定子內(nèi)圓上是均勻分布的，所以若定子槽數(shù)為Z1，電機極對數(shù)為p，則三、關(guān)于交流繞組的一些基本量除了極距τ，線圈節(jié)距y1等的意義和直流電樞繞組是一樣外。在交流繞組中，還需要知道：1）電角度電動機圓周在幾何上分成360°，這稱為機械角度。3）每極每相槽數(shù)q

每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)q，若繞組相數(shù)為m1，則

若q為整數(shù)，稱為整數(shù)槽繞組。若q為分數(shù)，稱為分數(shù)槽繞組。分數(shù)槽繞組一般用在大型、低速的同步電機中。4）相帶

每相繞組在一對極下所連續(xù)占有的寬度（用電角度表示）稱為相帶。在感應(yīng)電動機中，一般將每相所占有的槽數(shù)均勻地分布在每個磁極下，因為每個磁極占有的電角度是180°，對三相繞組而言，每相占有60°的電角度，稱為60相帶。由于三相繞組在空間彼此要相距120°電角度，所以相帶的劃分沿定子內(nèi)圓應(yīng)依次為U1、W1、V1、U2、W2、V2，如圖。60。相帶三繞組2極4極3）每極每相槽數(shù)q每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每5.2.2單層繞組一、2p=2，q=1

定子鐵心內(nèi)圓上共有Z1=2m1pq=6個槽，每個相帶中只有一個槽，其中U1、U2的線圈邊構(gòu)成一相繞組。V1、V2和W1、W2構(gòu)成另外兩組繞組。顯然，它們在空間互差120°電角度，如下圖。5.2.2單層繞組一、2p=2，q=1定子鐵心內(nèi)

從上圖中可以看出，每個線圈的節(jié)距y1都等于極距τ，三個線圈的引出端u1-u2，v1-v2，w1-w2可以根據(jù)需要接成星形或三角形，如下：三相感應(yīng)電動機的接線板從上圖中可以看出，每個線圈的節(jié)距y1都等于極距τ二、2p=4，q=1

定子槽數(shù)Z1=12，每對極下有6個槽，每對極下三相繞組的排列完全相同，這樣每相繞組就有兩個圈，它們可以并聯(lián)聯(lián)接，也可以串聯(lián)聯(lián)接。下圖是串聯(lián)聯(lián)接的情況。

q=1的繞組稱為集中繞組，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但電氣性能較差（電動勢和磁動勢的波形不是正弦波），且定子鐵心的內(nèi)圓沒有得到充分利用，散熱也困難，因此實際上并不采用。三相4極交流繞組展開圖二、2p=4，q=1定子槽數(shù)Z1=12，每對極下有6三、2p=4，q=2

設(shè)有一臺4極電動機，定子槽數(shù)Z1=24，則每極每相槽數(shù)，槽距角。若繞組采用60°相帶，則每個相帶包含兩個槽（即等于q），列表。相帶與槽號對應(yīng)表U相繞組的4個線圈，依次串聯(lián)起來，構(gòu)成了一相繞組，其形狀、大小是完全一樣的，稱為等元件繞組，展開圖如圖所示三、2p=4，q=2設(shè)有一臺4極電動機，定子槽數(shù)這就使端接部分長度縮短，節(jié)省了材料。同時也減少了端接部分的重疊現(xiàn)象，使端接部分的排列更加合理。

比較可見，導(dǎo)體中的電流方向未變，因而產(chǎn)生的磁動勢情況不變，每相繞組的電動勢大小也未變。但改變接法后，每個線圈的節(jié)距y1由原來的整矩（y1=6=τ）變?yōu)槎叹啵▂1=5<τ），單層鏈U相繞組展開圖

把上圖的展開圖改接成下圖所示的情況，改變接法后，為了維持導(dǎo)體中的電流方向不變，導(dǎo)體電動勢仍是相加而不是相減，則線圈間的聯(lián)接應(yīng)由上圖的“頭-尾”相聯(lián)接成下圖的“尾-尾”相聯(lián)、“頭-頭”相聯(lián)。這種聯(lián)接方式的繞組稱為鏈式繞組。這就使端接部分長度縮短，節(jié)省了材料。同時也減少了端接部分的重

鏈式繞組的線圈雖然是短距的，但在電氣性能方面和整距繞組一樣。

從電氣性能來看，鏈式繞組仍然是一種整距繞組。

用同樣的方法，可以得到另外兩相繞組的聯(lián)接規(guī)律。一般當q=2時，三相單層繞組都采用鏈式繞組。下圖為三相單層鏈式繞組的展開圖。鏈式繞組的線圈雖然是短距的，但在電氣性能方面和整距四、2p=4，q=3

設(shè)一臺4極電動機，定子槽Z1=36，則，槽距角若采用60°相帶，每個相帶包含三個槽，列表。相帶與槽號對應(yīng)表聯(lián)成一個等元件的整距繞組，下圖是U相繞組展開圖四、2p=4，q=3設(shè)一臺4極電動機，定子槽Z1

因為導(dǎo)體12與導(dǎo)體30處于相同的磁場位置，U相繞相也可改接如下：將2-10，3-11構(gòu)成兩個節(jié)距y1=8的大線圈；1-30構(gòu)成一個y1=7的小線圈。同理，20-28，21-29構(gòu)成兩個大線圈，19-12構(gòu)成一個小線圈，形成兩對極下依次出現(xiàn)兩大一小的交叉布置，如圖所示。單層交叉式U相繞組展開圖因為導(dǎo)體12與導(dǎo)體30處于相同的磁場位置，U相繞相也可

為了保持導(dǎo)體的電流方向不變，每相繞組的電動勢不變，線圈之間的聯(lián)接規(guī)律如下：兩個相鄰的大線圈之間應(yīng)按“頭-尾”相聯(lián)，大線圈和小線圈之間應(yīng)按“尾-尾”相聯(lián)，小線圈與大線圈之間應(yīng)按“頭-頭”相聯(lián)。這種聯(lián)接方式的繞組為交叉式繞組。交叉式繞組不是等元件繞組，線圈的平均節(jié)距，小于極距，因此端接部分較等元件繞組短，所以當q=3時，一般均采用交叉式繞組。從電氣性能來看，交叉式繞組仍然屬于整距繞組。為了保持導(dǎo)體的電流方向不變，每相繞組的電動勢不變，線圈

另外兩相繞組也可按同樣的方法聯(lián)接。下圖是三相交叉式繞

組的展開圖。另外兩相繞組也可按同樣的方法聯(lián)接。下圖是三相交叉式繞五、2p=2，q=4設(shè)一臺2極電動機，Z1=24，則，槽距角α=15°，相帶的分布列表。相帶與槽號對應(yīng)表

可繪出等元件整距繞組的展開圖。為了減小端接部分長度和重疊現(xiàn)象，以利于散熱，當q=4時，一般采用如下的聯(lián)接方法。五、2p=2，q=4設(shè)一臺2極電動機，Z1=24，則同心式U相繞組展開圖同心式繞組從電氣性能方面來看，也仍然屬于一種整距繞組。把3-14構(gòu)成一個大線圈，4-13構(gòu)成一個小線圈，它們“頭-尾”相聯(lián)，組成一個同心式的線圈組，再把15-2、16-1構(gòu)成另一個同心式線圈組。兩個線圈組之間反串聯(lián)，即“尾-尾”相聯(lián)，把兩個線圈組的首端作為一相繞組的兩個端點，如下圖所示。同心式U相繞組展開圖同心式繞組從電氣性能方面來看，也仍然5.2.3雙層疊繞組

用一具體例子說明雙層疊繞組的構(gòu)成。

設(shè)一臺4極電動機，定子槽數(shù)Z1-24，每極每相槽數(shù)，槽距

，采用60°相帶，則每一相帶占有兩個槽，列表。相帶與槽號對應(yīng)表以U1-U2相繞組為例：1號線圈的一個有效邊放在1號槽的上層，另一個有效邊則根據(jù)線圈節(jié)距y1的大小，放置在另一槽的下層邊。5.2.3雙層疊繞組用一具體例子說明雙層疊繞組的構(gòu)

本例中，極距，如果線圈是整距的話，那么1號線圈的下層邊應(yīng)在第7號槽內(nèi)。2號線圈的一個有效邊在2號槽的上層，另一有效邊則應(yīng)在2+6=8號槽的下層。1號線圈和2號線圈按“頭-尾”相聯(lián)，串聯(lián)成一“極相組”，同理，每個相帶都有由q個線圈（本例q=2）串聯(lián)組成的極相組。因為U2相帶與U1相帶相差180°電角度，可以將U2相看是——U1相。在組成三相繞組時，U1相帶的極相組與U2相帶的極相組應(yīng)反向串聯(lián)，即“尾-尾”相聯(lián)。而U2相帶與下一個U1相帶極相組應(yīng)“頭-頭”相聯(lián)，如圖所示，構(gòu)成了U1-U2相繞組。本例中，極距，如果線圈是整距的話，那么1其它兩相繞組變可按同樣方法構(gòu)成。下圖是一個三相雙層短距疊繞組的展開圖。其它兩相繞組變可按同樣方法構(gòu)成。下圖是一個三相雙層短距疊繞組三相雙層疊繞組每相在不同的極下的極相組可以串聯(lián)聯(lián)接，也可以串-并聯(lián)聯(lián)接或并聯(lián)聯(lián)接。右圖分別表示了U1-U2相繞組三種聯(lián)接方式的示意圖。串

聯(lián)

聯(lián)

接a=1串-并聯(lián)聯(lián)接a=2并

聯(lián)

聯(lián)

接a=4三相雙層疊繞組每相在不同的極下的極相組可以串聯(lián)聯(lián)接，也可

雙層疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)α與極數(shù)2p應(yīng)滿足=整數(shù)，因此疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)最多等于極數(shù)2p

展開圖中可以看出，三相雙層疊繞組的每個線圈的形狀是一樣的，所以是一種等元件繞組。當線圈節(jié)距改變時，槽內(nèi)上、下層導(dǎo)體的電流關(guān)系將發(fā)生變化。

采用適當?shù)亩叹嗫梢允估@組電動勢和磁動勢的波形接近于正弦波，因此PN＞10kW的電動機都采用雙層繞組。雙層疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)α與極數(shù)2p應(yīng)滿足=整5.3繞組的感應(yīng)電動勢5.3.1線圈的感應(yīng)電動勢一、導(dǎo)體電動勢

當磁場在空間作正弦分布，并以恒定的轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體感應(yīng)的電動勢亦為一正弦波，其最大值為

導(dǎo)體電動勢的有效值為

因為磁通密度作正弦分布，所以每極磁通量

代入上式得

，

式中Bm1——作正弦分布的氣隙磁通密度的幅值5.3繞組的感應(yīng)電動勢5.3.1線圈的感應(yīng)電動勢一、二、整距線圈的電動勢對于整距線圈，如果一個有效邊在N極的中心底下，則另一個有效邊就剛好處在S極的中心底下，可見兩有效邊內(nèi)的電動勢瞬時值大小相等而方向相反。但就一個線匝來說，兩個電動勢正好相加。在一個線圈內(nèi)，每一匝電動勢在大小和相位上都是相同的，所以整距線圈的電動勢每個線匝的電動勢：有效值：有效值：二、整距線圈的電動勢對于整距線圈，如果一個有效邊在N極的中心三、短距線圈的電動勢短距線圈的電動勢：

可見：匝電動勢：有效值：

式中Ky1為短距因數(shù)r是線圈節(jié)距y1所對應(yīng)的電角度:

匝電動勢計算三、短距線圈的電動勢短距線圈的電動勢：5.3.2線圈的感應(yīng)電動勢

電氣性能上，一個單層繞組都相當于一個等元件的整距繞組。所以組圈組的電動勢應(yīng)為q個線圈電動勢的相量和，即

由于這q個相量大小相等，又依次位移α角，所以它們依次相加便構(gòu)成了一個正多邊形的一部分，如圖所示（圖中以q=3為例）。圖中O為正多邊形外接圓的圓心，為外接圓的半徑，于是便可求得線圈組的電動勢Eq1為5.3.2線圈的感應(yīng)電動勢電氣性能上，一個單層代入上式

而所以Kq1——分布因數(shù)式中：得：式中

——繞組因數(shù)代入上式而所以Kq1——分布因數(shù)式中：得：式中——繞5.3.3相電動勢每相繞組的電動勢等于每一條并聯(lián)支路的電動勢。一般情況下，每條支路中所串聯(lián)的幾個線圈組的電動勢都是大小相等，相位相同的，因此，可以直接相加。對于雙層繞組，每條支路由個線圈組串聯(lián)而成。對于單層繞組，每條支路由個線圈組串聯(lián)而成每相繞組電動勢：

雙層繞組

單層繞組

式中分別表示雙層繞組和單層繞組每條支路的串聯(lián)匝數(shù)N，這樣就可寫出繞組相電動勢的一般公式：式中N——每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)。5.3.3相電動勢每相繞組的電動勢等于每一條并聯(lián)支路的5.3.4短距因數(shù)與分布因數(shù)

短距因數(shù)Ky1和分布因數(shù)Kq1，都小于1的數(shù)，因此短距分布繞組的電動勢將小于整距集中繞組的電動勢。

繞組中除了感應(yīng)有基波電動勢外，同時也感應(yīng)有高次諧波電動勢。高次諧波電動勢對相電動勢的大小的影響一般不是很大，主要是影響電動勢的波形，而采用短距繞組可以消除一部分高次諧波電動勢右圖表示采用短距繞組消除5次諧波磁場在線圈兩個有效邊中感應(yīng)的電動勢大小相等、方向相反，沿線圈回路，兩個電動勢正好相加。采用短距繞組消除5次諧波電動勢5.3.4短距因數(shù)與分布因數(shù)短距因數(shù)Ky1和分

對三相繞組，不論采用星形聯(lián)接還是采用三角形聯(lián)接，線電壓中都不存在3次或3的倍數(shù)次諧波。因此在選擇線圈節(jié)距時，主要考慮削弱5次和7次諧波電動勢，通常采用

左右，這時5次和7次諧波電動勢約只有整距時的1/4左右，至于更高次諧波電動勢，由于幅值很小，影響已不大。從電動勢波形的角度看：單層繞組的性能要比雙層短距組差。采用分布繞組，同樣可以起到削弱高次諧波的作用

q增加時，基波的分布因數(shù)減小不多，而諧波的分布因數(shù)卻顯著減小。但是隨著q的增大，電動機的槽數(shù)也增多，使電動機的成本提高。事實上，當?shù)貢r間q＞6時，高次諧波分布因數(shù)的下降已不太顯著，因些一般交流電動機的每極每相槽數(shù)q均在2-6之間，小型感應(yīng)電動機的q一般為2-4。對三相繞組，不論采用星形聯(lián)接還是采用三角形聯(lián)接，線電5.4繞組的磁動勢5.4.1

單相繞組的磁動勢——脈振磁動勢一、整距線圈的磁動勢

相繞組是由線圈所組成的，為此在分析繞組磁動勢前，先分析單個線圈所產(chǎn)生的磁動勢。5.4繞組的磁動勢5.4.1單相繞組的磁動勢——脈振磁

磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個氣隙

相對于氣隙而言，由于鐵心磁導(dǎo)率極大，其上消耗的磁

勢降可以忽略不計。

根據(jù)全電流定律，每根磁力線所包圍的全電流均為：

式中Nc——線圈匝數(shù)，也就是線圈每一有效邊的導(dǎo)體數(shù)。

若線圈中的電流為一交流電流，

，則磁動勢矩形波幅值的一般表達式為：

隨時間的變化而作正弦變化，當電流為最大值時，矩形波的高度也為最大值，當電流改變方向時，磁動勢也隨之改變方向，如右圖：磁力線穿過轉(zhuǎn)子鐵心，定子鐵心和兩個氣隙根據(jù)全電矩形波脈振磁勢的分解：

對一個空間按矩形規(guī)律分布的磁動勢用傅氏級數(shù)進行分解，可得到如下圖所示的一系列諧波。因為磁動勢的分布既對橫軸對稱又對縱軸對稱，所以諧波中無偶次項，也無正弦項，這樣按傅氏級數(shù)展開的磁動勢可寫成：

式中的表示諧波次數(shù)；用來表示該項前的符號。矩形波脈振磁勢的分解：對一個空間按矩形規(guī)律分布其中基波磁動勢的幅值為矩形波幅值的，即

而次諧波的幅值則為基波的，因此整距線圈所產(chǎn)生的脈振磁動勢的方程式為：其中基波磁動勢的幅值為矩形波幅值的，即而

每個線圈組都是可以看成是由q個線圈構(gòu)成的線圈組，線圈與線圈之間錯開一個槽距角。二、整距線圈組的磁動勢

線圈組基波合成磁動勢的矢量可以用q個依次相差α電角度的基波磁動勢矢量相加求得：式中Kq1——基波的分布因數(shù)每個線圈組都是可以看成是由q個線圈構(gòu)成的線圈組，

對高次諧波磁動勢，由于次諧波磁動勢的極數(shù)為基波極數(shù)的倍，因此，對次諧波來說，槽距角應(yīng)為

電角度，所以次諧波的分布因數(shù)為

而次諧波磁動勢的幅值為

采用分布繞且可以削弱磁動勢的高次諧波，改善磁動勢波形，使之接近于正弦波。對高次諧波磁動勢，由于次諧波磁動勢的極數(shù)為三、短距線圈的磁動勢

線圈組可以用兩個單層繞組的線圈組來等效

如下圖a所示。這兩個線圈組在空間相差β電角度。不難看出，β角即節(jié)距縮短所對應(yīng)的電角度，即

用求整距分布線圈磁動勢的方法，求得基波和高次諧波。顯然這兩個線圈組的基波磁動勢勢Eq1上和Fq1下，彼此相差β電角度，如圖b所示。用矢量相加的方法，可求得兩個線圈組的合成基波磁動勢，三、短距線圈的磁動勢線圈組可以用兩個單層繞組的線圈組來等效式中同理，對次諧波而言和采用短距繞組能改善電動勢波形一樣，采用短距繞組也可以改善磁動勢波形。采用分布短距繞組會使基波磁動勢有所減小，但諧波磁動勢卻大大削弱，使總的磁動勢波形更接近于正弦形，這也是在容量稍大的電動機中一般都采用雙層分布短距繞組的原因。式中同理，對次諧波而言三、相繞組的磁動勢

一個相繞組的磁動勢并不是指整個相繞組的總安匝數(shù)，而是只指消耗在一個氣隙中的合成磁動勢一般在公式中用相電流I和每相串聯(lián)匝數(shù)N1來代替線圈電流Ic和線圈匝數(shù)Nc。若繞組的并聯(lián)支路數(shù)為α，則。對單層繞組對雙層繞組式中Kω1——繞組因數(shù)，Kω1=Ky1Kq1。三、相繞組的磁動勢一個相繞組的磁動勢并不是指整

整個脈振磁動勢的方程式為次諧波磁動勢的幅值為式中整個脈振磁動勢的方程式為次諧波磁動勢的幅值為式中5.4.2三相繞組的磁動勢——旋轉(zhuǎn)磁動勢

三相繞組是由三個單相繞組U、V、W所構(gòu)成，這三個單相繞組結(jié)構(gòu)完全相同，只是在空間互差120°電角度而已。把三個單相繞組所產(chǎn)生的磁動勢波逐點相加，就得到了三相繞組的合成磁動勢。

單相繞組的磁動勢是一個脈振磁動勢

磁動勢可以分解為基波和一系列高次諧波，其中基波

磁動勢是主要分量。

總的合成磁動勢應(yīng)是基波和高次諧波磁動勢的疊加。5.4.2三相繞組的磁動勢——旋轉(zhuǎn)磁動勢三相繞組是一、三相繞組的基波合成磁動勢則由脈振磁動勢即可寫出U、V、W三相基波磁動勢的表達式三個等式右邊第二項之和為零三相基波合成磁動勢：式中F1——三相合成基波磁動勢的幅值一、三相繞組的基波合成磁動勢則由脈振磁動勢即可寫出U、V、W1)當ωt=0時，瞬時基波磁動勢的分布曲線是一幅值恒定，沿空間作正弦分布的行波。沿圓周的連續(xù)推移就成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。1)當ωt=0時，瞬時基波磁動勢的分布曲線是一幅值恒定，沿空2）旋轉(zhuǎn)磁動勢波的旋轉(zhuǎn)速度可以由波上任意一點的推移速度確定。設(shè)取波幅點進行考慮，其值恒為F1，由三相基波合成磁動勢方程式可知這時相當于上式說明每當電流變化一周，磁動勢波就沿圓周移動了2τ的距離，也就相當于轉(zhuǎn)過了圈。

x對時間t求導(dǎo)，就可以求出波幅點的移動速度。

n1稱為同步轉(zhuǎn)速，它僅與電流頻率f和電動機的極對數(shù)p有關(guān)，其單位為轉(zhuǎn)/秒（r/s）或轉(zhuǎn)/分（r/min）。旋轉(zhuǎn)磁動勢波的轉(zhuǎn)速：2）旋轉(zhuǎn)磁動勢波的旋轉(zhuǎn)速度可以由波上任意一點的推移速度確定

已制成的電動機，極對數(shù)p是一定的，當電源頻率

不

同時，電動機就有不同的同步速。反之，若電源頻率一

定，則不同極數(shù)的電動機，其同步速也不同。

我國的