第2章 三相交流電動(dòng)機(jī)

Page1本課程的章節(jié)和內(nèi)容緒論第1章變壓器第2章三相交流電動(dòng)機(jī)第3章三相交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第4章直流電機(jī)第5章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第6章驅(qū)動(dòng)和控制微電機(jī)第7章電動(dòng)機(jī)容量的選擇Page2三相交流電動(dòng)機(jī)本章內(nèi)容

交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)**

旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)*

交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)*

三相異步電動(dòng)機(jī)***

三相同步電動(dòng)機(jī)***

實(shí)例（應(yīng)用）

三相交流電動(dòng)機(jī)的仿真

Page3本章教學(xué)基本要求1.了解同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理、基本結(jié)構(gòu)和額定值。2.了解交流電機(jī)的定子繞組連接；了解旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的概念，掌握?qǐng)A形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的特性和產(chǎn)生條件以及轉(zhuǎn)差率s的意義；了解分布和短距繞組對(duì)消除高次諧波電動(dòng)勢(shì)的作用。4.掌握綜合表達(dá)三相異步電動(dòng)機(jī)電磁關(guān)系的基本方程、等效電路和相量圖，掌握異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。5.掌握三相同步電動(dòng)機(jī)基本方程、等效電路和相量圖，同步電動(dòng)機(jī)功角特性和矩角特性，同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)和V形曲線。Page43.理解異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算。本章教學(xué)基本要求1．掌握?qǐng)A形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的特性和產(chǎn)生條件。

2．熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的基本電磁關(guān)系，基本方程、等效電路和相量圖，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算。3．掌握異步電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系，工作特性。重點(diǎn)：

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的基本電磁關(guān)系。難點(diǎn)：

Page54.掌握同步電動(dòng)機(jī)功角、矩角特性，勵(lì)磁調(diào)節(jié)和V形曲線。

Page6提問(wèn)交流電動(dòng)機(jī)是將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)裝置。什么是交流電動(dòng)機(jī)？有什么作用？其作用是作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械。

同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速n1與定子繞組中電網(wǎng)頻率f1之間有著嚴(yán)格的關(guān)系，即（2-1）式中，p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，n1為同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，也是氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。

Page72.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.1三相同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的電能基本上是同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的，但同步電機(jī)同樣可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，尤其適用于大功率生產(chǎn)機(jī)械的場(chǎng)合，以下主要介紹三相同步電動(dòng)機(jī)。

http://www.pps.tv/w_19rre56wmh.html同步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，其工作原理示意圖如圖2-1所示，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，定子內(nèi)嵌互差120°的三相對(duì)稱繞組AX、BY、CZ，將定子三相對(duì)稱繞組接入三相對(duì)稱交流電，會(huì)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子上裝有勵(lì)磁繞組，通入直流電后，能建立恒定磁場(chǎng)。Page82.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.1三相同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

工作時(shí)定子輸入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，設(shè)為逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，如圖2-1所示，轉(zhuǎn)子輸入直流勵(lì)磁電流，產(chǎn)生固定磁極，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極將轉(zhuǎn)子的異性磁極吸引，使轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同速旋轉(zhuǎn)，這就是同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。圖2-1三相同步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，如圖2-2所示，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，定子上內(nèi)嵌互差120°的三相對(duì)稱繞組AX、BY、CZ，將定子三相對(duì)稱繞組接入三相對(duì)稱交流電，會(huì)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，設(shè)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n1逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。Page92.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，若將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)看作靜止磁場(chǎng)，則轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體是順時(shí)針切割靜止磁場(chǎng)的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，用右手定則判定其方向如圖2-2所示，轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向是指向紙面的，下半部分導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向從紙面指向外。圖2-2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是閉合回路，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流I2方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向一致。根據(jù)電磁力定律，轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中要受電磁力作用，其方向由左手定則確定，如圖所示轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體受力fem向左，下半部分導(dǎo)體受力fem向右，轉(zhuǎn)子在這對(duì)力偶的作用下產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩T，從而使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。Page102.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

圖2-2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

在正常情況下，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n總是略小于同步轉(zhuǎn)速n1，即與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)異步轉(zhuǎn)動(dòng)，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)，由于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，故又可稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。Page112.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

圖2-2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

Page12/u91/v_MzA3NDMzMjA.html?refer1=https%3A%2F%2F%2Flink%3Furl%3DnQEnMHQPEp7cVxWqdUM2TVCDUt7OW6BjwRZkygZr99CmSOWxGH-NErh8SFVJHWPM_0RE72dUQLz5PiM9-WgTwK%26wd%3D%26eqid%3Def936d6500041aef0000000658c1f956三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)視頻定子鐵心：電機(jī)磁路的一部分，定子鐵心內(nèi)圓上均勻開(kāi)有槽，安放定子繞組。機(jī)座：用作固定與支撐定子鐵心。定子繞組：電機(jī)電路部分，它由三個(gè)在空間相差120°電角度、結(jié)構(gòu)相同的繞組連接而成，按一定規(guī)律嵌放在定子槽中。繞組分類(lèi)：?jiǎn)螌永@組和雙層繞組。繞組應(yīng)用：?jiǎn)螌永@組一般用在10kV以下的電機(jī)，雙層短距繞繞組用在較大容量的電機(jī)中。2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

Page13異步機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

Page14定子沖片定子線圈2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

Page15鐵心和機(jī)座2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

Page162.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

線圈

線圈嵌放在定子鐵心內(nèi)圓周所開(kāi)的槽中，線圈可用單根導(dǎo)線繞成多匝。大、中容量的電機(jī)的線圈中，電流較大，也可用多根導(dǎo)線并行繞制。

繞組通常由外敷絕緣的銅線或鋁線(例如漆包電磁線)繞制成一定形狀的線圈組成。線圈Page172.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

線圈節(jié)距及有效邊

線圈兩個(gè)有效邊之間的距離稱為繞組節(jié)距。節(jié)距一般用鐵心上的槽數(shù)表示，例如線圈的一個(gè)有效邊在第1號(hào)槽中，另一邊在第9號(hào)槽中，兩有效邊所跨槽數(shù)為8，則y=8。線圈放于槽內(nèi)的直線部分稱為有效邊，兩端起連接作用的部分稱為端接。繞組節(jié)距有效邊Page18Page19/listplay/qLJeOOwOmtE/fDK9Mbz96PU.html/listplay/qLJeOOwOmtE/K-sq0Lf4WH8.html2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

極距、整距線圈及短距線圈

為了縮短端接部分以節(jié)省有色金屬，并且改善感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形及磁勢(shì)空間分布，電機(jī)中常用短距線圈，即y<t。

交流電機(jī)的磁場(chǎng)有一定的極對(duì)數(shù)，每一磁極所占定子內(nèi)圓周的距離稱為極距。極距一般也用槽數(shù)表示，例如定子槽數(shù)z=36，極對(duì)數(shù)p=2，則極距t=z/2p=9。線圈節(jié)距y=t，稱為整距線圈。ytPage202.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

電角度（衡量磁場(chǎng)的角度）如果電機(jī)在定子上只有一對(duì)磁極，那么在360°空間角度上磁極電角度也是360°。若電機(jī)定子上有兩對(duì)磁極，即p=2，則在360°空間角度上磁極電角度卻有2×360°=720°電角度。換句話說(shuō)，就是一個(gè)極距對(duì)應(yīng)的電角度總是p。因此

電角度=p×機(jī)械角一個(gè)圓周是360°或2p弧度，是指空間角度或稱機(jī)械角度。一對(duì)磁極變化一周，相應(yīng)的用360°電角度或2p電弧度表示。Page212.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

***每極每相槽數(shù)q三相交流電機(jī)的定子繞組是三相對(duì)稱繞組，每相匝數(shù)相等，在空間互差120°電角度。由于一對(duì)磁極對(duì)應(yīng)的電角度是360°，故一對(duì)極下按以上順序各槽位置互差60°電角度。而實(shí)際電機(jī)定子槽數(shù)為z，在每一極距下的槽均勻地被三相繞組所占有，那么每極每相槽數(shù)

式中，m為相數(shù)。Page222.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

***槽距角ac

上述第一式的物理意義是定子內(nèi)圓周有z個(gè)槽，共含有電角度為p×360°，則每槽占p×360°/z

電角度；第二式的物理意義是每極所含有電角度為180°，為mq個(gè)槽所占有，所以每槽占180°/mq電角度，顯然，兩者是一致的。相鄰兩槽之間所占有的電角度稱槽距角，則有Page232.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

相帶

三相對(duì)稱繞組在槽中的安排順序?yàn)锳-Z-B-X-C-Y-A，彼此互差60°電角度，這就是60°相帶繞組。

相帶就是每相繞組在一個(gè)極距中所占有的區(qū)域，以電角度來(lái)表示。

60°相帶繞組就是每極距內(nèi)屬于每相的電角度為60°，對(duì)應(yīng)的槽數(shù)為q，一個(gè)極距為180°電角度，所以每極距內(nèi)有三個(gè)相帶。一般的三相異步電動(dòng)機(jī)中都采用這種60°相帶的三相繞組。Page2425槽電勢(shì)星形圖將所有槽內(nèi)的導(dǎo)體電勢(shì)相量依次畫(huà)出來(lái)，便獲得槽電勢(shì)星形圖。

交流繞組的槽電勢(shì)星形(z1=24,2p=4,a=30o)相鄰兩槽空間互差

電角度，實(shí)際表示槽中導(dǎo)體電勢(shì)時(shí)間上互差

電角度。這里槽距空間角互差360?/24=15?，而槽距電角度互差p360?/24=30?。2.1交流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和定子結(jié)構(gòu)2.1.3交流電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)

26補(bǔ)充內(nèi)容：三相交流電機(jī)的定子繞組連接規(guī)律（了解）A、對(duì)三相交流電機(jī)繞組的要求三相繞組必須對(duì)稱：即三相繞組匝數(shù)相等，三相繞組軸線空間互差120o；三相繞組的合成磁勢(shì)和每相繞組所感應(yīng)電勢(shì)的波形應(yīng)盡量接近正弦；工藝上，端部應(yīng)盡可能短，絕緣可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、散熱條件好且制造方便。

27

按相數(shù)分類(lèi)按槽內(nèi)導(dǎo)體放置的層數(shù)分類(lèi)交流繞組的分類(lèi)：28A、三相單層分布繞組所謂單層繞組是指一個(gè)槽內(nèi)僅放置一個(gè)線圈邊。

按照線圈形狀和端部連接方式的不同，

無(wú)論是何種形式單層繞組，每相繞組感應(yīng)電勢(shì)相等。29下面以一臺(tái)，槽的電機(jī)為例說(shuō)明三相單層交流繞組的組成。具體步驟如下:(1)計(jì)算槽距角(電角度)（2）畫(huà)出槽電勢(shì)星形圖A、三相單層分布繞組（3）按60?劃分相帶(4)畫(huà)繞組連接圖（5）確定繞組并聯(lián)的路數(shù)30（2）畫(huà)出槽電勢(shì)星形圖（3）按60o相帶法分相31（4）畫(huà)繞組連接圖交叉式繞組結(jié)論：?jiǎn)螌永@組是整距分布繞組，線圈組數(shù)等于極對(duì)數(shù)。(每相p組，如A1X1、A2X2)32（5）確定繞組并聯(lián)的路數(shù)單層繞組最多有p條并聯(lián)支數(shù)33各種形式的繞組連接圖34C、三相雙層分布繞組

雙層繞組是指定子上每個(gè)槽內(nèi)放置兩個(gè)線圈邊，每個(gè)線圈邊表示一層。按照線圈形狀和端部連接方式的不同，

35B、三相雙層分布繞組下面以一臺(tái)交流電機(jī)為例說(shuō)明三相雙層疊繞組的組成。

具體步驟如下:（1）計(jì)算槽距角（2）畫(huà)出繞組電勢(shì)星形圖（3）按60?劃分相帶（4）畫(huà)出繞組展開(kāi)圖（5）確定繞組的并聯(lián)支路數(shù)Z＝36，p＝2，y1=7，a=136B、三相雙層繞組（1）計(jì)算槽距角（2）畫(huà)基波電動(dòng)勢(shì)星形相量圖（3）按60o相帶法分相

相帶槽號(hào)AZBXCY第一對(duì)極1，2，34，5，67，8，910,11,1213,14,1516,17,18第二對(duì)極19,20,2122,23,2425,26,2728,29,3031,32,3334,35,36Z＝36，p＝2，y1=7，a=1AZBXCY37（4）畫(huà)繞組連接圖結(jié)論：雙層繞組為短距繞組，線圈組數(shù)等于極數(shù)，它是單層繞組的兩倍。(每相2p組，如A相繞組在360?空間共安排4組線圈)。38（5）確定繞組并聯(lián)的路數(shù)圖6.15交流繞組的并聯(lián)支路數(shù)

對(duì)于實(shí)際的電機(jī)，在交流繞組的制造過(guò)程中，常采用上圖所示線圈組之間的接線圖指導(dǎo)接線。每相繞組共有4個(gè)線圈組，可根據(jù)需要將它們串、并聯(lián)。2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

現(xiàn)把直角坐標(biāo)放入電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)表面，設(shè)繞組AX的軸線A與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將電動(dòng)機(jī)展開(kāi)如圖2-3b所示，橫坐標(biāo)表示空間電角度a，縱坐標(biāo)表示線圈磁動(dòng)勢(shì)fy。a）剖面圖b）展開(kāi)圖圖2-3整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

單相繞組AX是匝數(shù)為Ny的整距線圈，在AX中通入單相交流電，會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，如圖2-3a所示。Page392.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

根據(jù)全電流定律，任意一閉合磁路各段磁壓降的總和等于線圈的磁動(dòng)勢(shì)。在距原點(diǎn)x處作一磁閉合回路，則有，由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定、轉(zhuǎn)子鐵心中的磁阻，可認(rèn)為磁動(dòng)勢(shì)全部降落在兩個(gè)氣隙上，即作用在每個(gè)空氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為全部磁動(dòng)勢(shì)的一半（iNy/2），磁動(dòng)勢(shì)波形為矩形波，如圖2-3b所示。a）剖面圖b）展開(kāi)圖圖2-3整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

Page402.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

a）剖面圖b）展開(kāi)圖圖2-3整距線圈產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)

由于空氣隙的磁阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于定、轉(zhuǎn)子鐵心中磁阻，可認(rèn)為磁動(dòng)勢(shì)全部降落在兩個(gè)氣隙上，即作用在每個(gè)空氣隙的磁動(dòng)勢(shì)為全部磁動(dòng)勢(shì)的一半（iNy/2），磁動(dòng)勢(shì)波形為矩形波。Page412.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

矩形波磁動(dòng)勢(shì)用傅立葉級(jí)數(shù)分解得：設(shè)AX中通入交流電為：則每極磁動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為：Page423.5.7等奇次諧波2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

對(duì)周期性變化的矩形波分布的磁動(dòng)勢(shì)，用傅氏級(jí)數(shù)進(jìn)行諧波分析，可分解成為：式中v=1，3，5…為諧波系數(shù)，系數(shù)Cv為Page432.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

基波磁動(dòng)勢(shì)為：為基波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值?；ù艅?dòng)勢(shì)Page442.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

三次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：三次諧波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值。三次諧波磁動(dòng)勢(shì)Page45還有七次、九次、十一次等高次諧波磁動(dòng)勢(shì)。2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

五次諧波磁動(dòng)勢(shì)為：五次諧波磁動(dòng)勢(shì)最大幅值。五次諧波磁動(dòng)勢(shì)Page462.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

每相繞組產(chǎn)生基波磁動(dòng)勢(shì)幅值:I1為相電流的有效值，kw1=kq1ky1稱為基波繞組系數(shù)，基波分布系數(shù)為：基波短距系數(shù)為：Page472.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

每相繞組產(chǎn)生的諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為kwυ=kqυkyυ稱為v次諧波繞組系數(shù)v次諧波分布系數(shù)為：v

次諧波短距系數(shù)為：Page48脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解推導(dǎo)2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

根據(jù)三角函數(shù)的和差與積的關(guān)系：Page49脈振磁動(dòng)勢(shì)的分解推導(dǎo)2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

為行波表達(dá)式fF1′隨時(shí)間增大，向a方向移動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)中是旋轉(zhuǎn)的，稱正向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。為行波表達(dá)式fF1″隨時(shí)間增大，向－a方向移動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)中是旋轉(zhuǎn)的，稱反向旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。Page50結(jié)論2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.1單相脈振磁動(dòng)勢(shì)

一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)幅值相等，轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，它們的幅值是原脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的一半。Page512.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

三相對(duì)稱繞組在空間互差120°電角度，假設(shè)通入三相對(duì)稱交流電為則在每相繞組中都要產(chǎn)生單相脈振磁動(dòng)勢(shì)。Page522.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

三個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)在空間和時(shí)間上都互差120°電角度，可分別表示為三個(gè)單相脈振磁動(dòng)勢(shì)的合成為

合成磁動(dòng)勢(shì)為一旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，式中，Page5354兩極電機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的示意圖(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周)結(jié)論：隨著時(shí)間的推移，定子三相繞組所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是大小不變、轉(zhuǎn)速恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)某相電流達(dá)最大，則定子合成磁場(chǎng)位于該相繞組的軸線上。對(duì)于兩極（p=1）電機(jī)而言，每相電流的最大值隨時(shí)間變化一次，合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周（移動(dòng)兩個(gè)極距）。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1=60f12.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

55兩極電機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的示意圖(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周)結(jié)論：隨著時(shí)間的推移，定子三相繞組所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是大小不變、轉(zhuǎn)速恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)某相電流達(dá)最大，則定子合成磁場(chǎng)位于該相繞組的軸線上。對(duì)于兩極(p=1)電機(jī)而言，每相電流的最大值隨時(shí)間變化一次，合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周（移動(dòng)兩個(gè)極距）。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1=60f12.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

56SSNNNNNSSSSNNNSS電角度變化360，機(jī)械角度變化180iA

tiBiC......Z2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

電角度=p*機(jī)械角度

結(jié)論：電流變化1周期，合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)1/p周。即合成磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)1周，對(duì)應(yīng)電流變化p周，即：若電流的頻率為f1（1秒內(nèi)變化f1次），則合成磁場(chǎng)速度為：2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

在三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)具有以下特點(diǎn)：3）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向：由電流的相序決定（即電流達(dá)到最大值的順序），它總是從電流領(lǐng)先的一相繞組向電流滯后的一相繞組方向轉(zhuǎn)動(dòng)。1）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值：。2）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，即。4）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的瞬間位置：合成磁動(dòng)勢(shì)矢量總是和電流達(dá)到正最大值的那一相的磁動(dòng)勢(shì)假定正方向重合。Page58結(jié)論2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)其合成磁動(dòng)勢(shì)矢量的端點(diǎn)軌跡是個(gè)圓，故稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

Page59三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)諧波分析2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

合成磁動(dòng)勢(shì)中除包含基波磁動(dòng)勢(shì)分量外，還包含5、7、11等一系列奇數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)分量。2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)Page60

ac

線圈磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)每層磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)分布繞組矩形波疊加上下兩層階梯波磁勢(shì)疊加2.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

分布繞組的波形Page612.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.2三相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

短距繞組的疊加波形結(jié)論：從上述波形圖的分析中可見(jiàn)，交流繞組采用分布和短距后，可以削弱各相磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波分量，各相磁動(dòng)勢(shì)在空間的分布曲線是接近正弦波形的，分布和短距能有效地改善波形。通常對(duì)電機(jī)空間可以不考慮磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波影響，認(rèn)為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在空間的分布符合正弦規(guī)律。Page622.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

如圖2-5所示的交流電動(dòng)機(jī)定子有AX和BY兩相繞組，空間位置相差90°電角度，現(xiàn)設(shè)這兩相繞組的結(jié)構(gòu)和匝數(shù)完全相等，則稱AX和BY為兩相對(duì)稱繞組。設(shè)通入兩相對(duì)稱交流電流為（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

圖2-5定子為兩相繞組的電動(dòng)機(jī)示意圖

分別產(chǎn)生單相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為式中，F(xiàn)1為基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值，

Page632.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

圖2-5定子為兩相繞組的電動(dòng)機(jī)示意圖

可見(jiàn)，在兩相對(duì)稱繞組中通入兩相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。兩相基波合成磁動(dòng)勢(shì)為Page642.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組的合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

在兩相對(duì)稱繞組中通入兩相對(duì)稱交流電流產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其特點(diǎn)如下：

3）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向：由電流的相序決定（即電流達(dá)到最大值的順序），它總是從電流領(lǐng)先的一相繞組向電流滯后的一相繞組方向轉(zhuǎn)動(dòng)。2）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，即。4）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的瞬間位置：合成磁動(dòng)勢(shì)矢量總是和電流達(dá)到正最大值的那一相的磁動(dòng)勢(shì)假定正方向重合。（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

1）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值：。Page652.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

圖2-5定子為兩相繞組的電動(dòng)機(jī)示意圖

設(shè)在圖2-5中的AX、BY兩相繞組的串聯(lián)有效匝數(shù)分別為：NAkw1A、NBkw1B，通入兩相繞組的交流電流為則在A、B相繞組中分別產(chǎn)生單相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)為AX、BY相繞組基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的最大幅值分別為

Page662.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

兩相基波合成磁動(dòng)勢(shì)為式中，F(xiàn)1′、F1″分別為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值設(shè)IANAkw1A>IBNBkw1B，則F1A>F1B，且F1A≠F1B，所以反轉(zhuǎn)的基波合成磁動(dòng)勢(shì)不為零，但根據(jù)假設(shè)，可判斷出總的基波合成磁動(dòng)勢(shì)為正轉(zhuǎn)。Page672.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

當(dāng)w1t=0°時(shí)取一些特殊點(diǎn)，觀察合成磁動(dòng)勢(shì)軌跡：式中，F(xiàn)1max為總基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的最大值，F(xiàn)1max=F1′+F1″，F(xiàn)1max位于+A軸線上。當(dāng)w1t=90°時(shí)式中，F(xiàn)1min為總基波磁動(dòng)勢(shì)幅值的最小值，F(xiàn)1min=F1′－F1″，F(xiàn)1min位于+B軸線上。當(dāng)0<w1t<90°時(shí)，合成的總基波磁動(dòng)勢(shì)幅值在F1max和F1min之間變化，可見(jiàn)合成磁動(dòng)勢(shì)f1的軌跡為橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。Page682.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，如圖2-6所示。圖2-6橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)其中F1max為圖2-6橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)橢圓的長(zhǎng)軸，F(xiàn)1min為橢圓的短軸，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向從電流領(lǐng)先相的繞組朝電流滯后相繞組方向旋轉(zhuǎn)，即由電流的相序決定轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)速的平均值為。Page692.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

圖2-6橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)如果兩相繞組匝數(shù)相等，結(jié)構(gòu)相同，在空間互差90°電角度，為對(duì)稱繞組，但通入的兩相交流電不對(duì)稱（例如相位不是互差90°電角度或幅值不等），產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)也是橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。Page702.2旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2.2.3兩相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

（2）橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

兩相繞組或三相繞組通入交流電后，產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)可能有以下三種情況：結(jié)論

1）正、反轉(zhuǎn)合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1′、F1″中有一為零，則為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。2）正、反轉(zhuǎn)合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1′≠F1″，則為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。3）正、反轉(zhuǎn)合成基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1′=F1″，則為脈振磁動(dòng)勢(shì)。Page712.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1．一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

設(shè)定子內(nèi)表面槽中嵌放導(dǎo)體A，有效長(zhǎng)度為l(m)，轉(zhuǎn)子只有一對(duì)磁極，它由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以恒定轉(zhuǎn)速n1(r/min)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，沿氣隙圓周方向分布的基波磁密波形，大小為：式中Bd1m為基波氣隙磁密幅值。a）橫截面示意圖b）沿氣隙正弦分布的磁通密度波形圖2-7交流發(fā)電機(jī)模型沿氣隙正弦分布的磁密波形橫截面示意圖Page72電機(jī)氣隙磁密2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

Page732.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1．一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

a）橫截面示意圖b）沿氣隙正弦分布的磁通密度波形圖2-7交流發(fā)電機(jī)模型導(dǎo)體A切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為：其中：Page742.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1．一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)體的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是隨時(shí)間變化的，其波形取決于氣隙中的磁通密度在空間的分布波形?？梢?jiàn)，基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形是正弦波，如圖2-8所示。a）波形b）相量圖圖2-8導(dǎo)體A中基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)這是在一對(duì)磁極情況下，導(dǎo)體A每經(jīng)過(guò)一對(duì)主磁極，其中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)歷一個(gè)周期。Page75感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上有p對(duì)主磁極，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈，導(dǎo)體A中的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化p周，則導(dǎo)體A中基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為：2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

1．一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

當(dāng)電機(jī)的極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)速n1一定時(shí)，頻率f1便為固定的數(shù)值。我國(guó)電力網(wǎng)的工頻為f1=50Hz，二極電機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速n1=3000r/min；四極電機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速n1=1500r/min；六極電機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速n1=1000r/min；…，轉(zhuǎn)速n1稱為同步轉(zhuǎn)速。Page762.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2．整距線匝感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

兩導(dǎo)體A、X就構(gòu)成了整距線匝如圖2-9所示。其中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是大小相等，方向相反。整距線匝基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

a）軸剖面示意圖b）線匝c）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形d）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相量圖圖2-9整距線匝感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

用相量表示時(shí)：Page772.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2．整距線匝感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

a）軸剖面示意圖b）線匝c）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形d）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相量圖圖2-9整距線匝感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

整距線匝基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式為：整距線匝基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為：Page782.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.1整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2．整距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

線圈是由Ny匝線匝串聯(lián)而成的。線圈的兩有效邊之間的距離稱為節(jié)距，用y1表示。節(jié)距y1=t的線圈，稱為整距線圈。整距線匝基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式為：式中，Ey1m為整距線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值，Ey1為整距線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值，其值為：線匝線圈Page792.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.2整距分布線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

若在定子內(nèi)圓表面槽中均勻嵌放三個(gè)匝數(shù)為Ny的整距線圈1-1′、2-2′、3-3′，三線圈頭尾連接，相互串聯(lián)形成線圈組，稱為整距分布線圈。相鄰線圈的槽距角為a，每極每相槽數(shù)q=3，如圖2-10b所示。相鄰線圈的槽距角是a。a）軸剖面示意圖b）整距分布線圈c）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相量圖圖2-10整距分布線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Page80由于三線圈相差a空間電角度，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也要相差a時(shí)間電角度，如圖2-10c所示2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.2整距分布線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

由圖可見(jiàn)，分布放置的線圈要比將各線圈集中放置在一個(gè)槽中的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小，則整距分布線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為繞組的基波分布系數(shù)：可以認(rèn)為：把實(shí)際q個(gè)分布放置的整距線圈，看成是集中放置的，但它們的總等效匝數(shù)為qNykq1，而不是qNy。Page812.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.3短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

如果線圈的節(jié)距y1<t，則為短距線圈，如圖2-11所示。令短距線圈的節(jié)距y1=yp，其中0<y<1。a）波形b）短矩繞組c）相量圖圖2-11短距線圈基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

由圖2-11c可見(jiàn)，短距線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為：式中，ky1稱為基波短距系數(shù)。Page822.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.3短距線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

a）波形b）短矩繞組c）相量圖圖2-11短距線圈基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

可以這樣認(rèn)為：把實(shí)際的短距線圈看成是整距線圈，則它等效匝數(shù)為Nyky1，而不是Ny。

基波短距系數(shù)，它是一個(gè)小于1的數(shù)，其含義是：短距

線圈要比整距線圈的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小。Page832.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.3.4一相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)單層繞組：采用分布整距形式，每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為：每相的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為：雙層繞組：采用短距分布形式，每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為：為基波繞組系數(shù)。Page842.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

繞組采用分布、短距后雖削弱些基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但可使各次諧波電動(dòng)勢(shì)大大削弱，使繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)更接近正弦波。

三相交流繞組Y接或Δ接時(shí)，由于三次諧波以及三的倍數(shù)次諧波電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間相位上同相，故三相線電動(dòng)勢(shì)中無(wú)三次或三的倍數(shù)次諧波。Page852.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

設(shè)v為諧波次數(shù)，則諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為：每相繞組v次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值：為v次諧波繞組系數(shù)。kwv為v次諧波繞組系數(shù)。它是u次諧波分布系數(shù)和u次諧波短距系數(shù)的乘積；

為u次諧波每極磁通。。Page86【例題2-1】

注意：變壓器的電壓比是指一、二次側(cè)相電壓之比。

某六極三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組為雙層疊繞組，定子槽數(shù)Z1=36，節(jié)距y1=(5/6)t，每相串聯(lián)匝數(shù)N1=72，當(dāng)通入三相對(duì)稱交流電時(shí)，每相電流有效值I=20A，試求基波、三次、五次、七次諧波的三相合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值及轉(zhuǎn)速。

解：極距為：每極每相槽數(shù)為：

2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

節(jié)距為：

Page87【例題2-1】

基波分布系數(shù)為：基波短矩系數(shù)為：2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

基波繞組系數(shù)為：

Page88【例題2-1】

基波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值為：基波合成磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速為：2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

由于各相三次諧波脈振磁動(dòng)勢(shì)在空間上重合，而在時(shí)間上互差120°，因此，三相合成三次諧波磁動(dòng)勢(shì)為零。Page89【例題2-1】

五次諧波繞組系數(shù)為：五次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值為：2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

五次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)向與基波相反。Page90【例題2-1】

七次諧波繞組系數(shù)為：七次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)幅值為：2.3交流繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

2.3.5繞組的諧波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

七次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)向與基波相同。Page911．基本結(jié)構(gòu)圖2-12所示為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間是氣隙。2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)圖2-12三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Page92轉(zhuǎn)子鐵心：

一般用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，它是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組：

用作產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，它分籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種。氣隙：

中、小容量的電動(dòng)機(jī)氣隙一般在0.2~1.5mm范圍。1．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page93按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)1．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)

圖2-13籠型轉(zhuǎn)子示意圖圖2-14繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子接線示意圖Page941．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page951．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page96提刷裝置1．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page971．基本結(jié)構(gòu)2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。缺點(diǎn)：功率因數(shù)較差，電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中必須從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率，因此它的功率因數(shù)總小于1。Page982．銘牌數(shù)據(jù)

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page99①額定功率PN：指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，軸上輸出的機(jī)械功率，單位：W或kW；②額定電壓U1N：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓，單位：V；③額定電流I1N：指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時(shí)定子繞組中線電流，單位：A。④額定頻率f1N：我國(guó)規(guī)定電網(wǎng)工頻為50Hz；2．銘牌數(shù)據(jù)

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page100⑤額定轉(zhuǎn)速nN：指電動(dòng)機(jī)在定子額定電壓、額定頻率下，軸上輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位：r/min；⑥額定功率因數(shù)cosjN：

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)。

設(shè)hN為異步電動(dòng)機(jī)的效率，額定功率如下輸入功率為：輸出功率為：輸出轉(zhuǎn)矩為：2．銘牌數(shù)據(jù)

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page101

銘牌上還標(biāo)有絕緣等級(jí)、溫升、工作方式、連接方法等，對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)還標(biāo)有轉(zhuǎn)子繞組的額定電壓和額定電流。⑦轉(zhuǎn)子繞組額定電壓U2N：

指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)，集電環(huán)間的線電壓，單位：V；⑧轉(zhuǎn)子額定電流I2N：

指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行、轉(zhuǎn)子短路狀態(tài)下，集電環(huán)之間流過(guò)的線電流，單位：A。2．銘牌數(shù)據(jù)

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page1022．銘牌數(shù)據(jù)

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組有六個(gè)端點(diǎn)，高壓異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用Y聯(lián)結(jié)，只有三根引出線。中小容量的異步電動(dòng)機(jī)通常將定子三相繞組的六個(gè)端點(diǎn)引出到接線板上，用戶根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和使用電源情況接成Y聯(lián)結(jié)或Δ聯(lián)結(jié)，如圖2-16所示。a）D接b）Y接圖2-16三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組引出線Page103Y2160L1-2系列代號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)機(jī)座中心高（mm）機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)（S,M,L）鐵心長(zhǎng)度代號(hào)（1,2,3）極數(shù)3．主要系列

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)國(guó)產(chǎn)電機(jī)型號(hào)由漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，大寫(xiě)漢語(yǔ)拼音字母表示電機(jī)的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特征和使用范圍，數(shù)字表示設(shè)計(jì)序號(hào)和規(guī)格。Page104Y系列為鼠籠型轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)。

YR系列為繞線型轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)。3．主要系列

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)一般用途三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品是Y系列和YR系列。Page105【例題2-2】

注意：變壓器的電壓比是指一、二次側(cè)相電壓之比。

已知三相異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)：PN=60kW，UN=380V，nN=577r/min，cosjN=0.77，hN=89%，p=5，試求該異步電動(dòng)機(jī)額定輸入功率、額定定子電流、額定輸出轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)速。

解：額定輸入功率：額定定子電流：

額定輸出轉(zhuǎn)矩：

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page106【例題2-2】

同步轉(zhuǎn)速：2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.1基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page1072.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行a）電機(jī)軸向剖面b）定、轉(zhuǎn)子繞組接線示意

圖2-17異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行示意圖

將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在A相繞組的軸線上，并使+A1與+A2重合，這樣+A1、+A2也是定、轉(zhuǎn)子A相磁通的正方向。電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，定子三相對(duì)稱繞組接三相對(duì)稱交流電，在定子繞組中流過(guò)空載電流I0，由于電機(jī)空載，軸上無(wú)機(jī)械負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速非常接近同步轉(zhuǎn)速，理想空載情況下，即忽略機(jī)械損耗時(shí)，可以認(rèn)為n≈n1，s≈0，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對(duì)速度近似為零，因此，轉(zhuǎn)子電流I2≈0。Page108假定各物理量的規(guī)定正方向如圖2-17b所示，則電動(dòng)機(jī)空載時(shí)電磁關(guān)系如圖2-18所示。2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行1．空載時(shí)的電磁關(guān)系

圖2-18異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系

Page1092.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行1．空載時(shí)的電磁關(guān)系

Page110圖2-19電動(dòng)機(jī)空載時(shí)主磁通與漏磁通的路徑

2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行1．空載時(shí)的電磁關(guān)系

主磁通Fm是指同時(shí)鏈繞定、轉(zhuǎn)子繞組的磁通，定子漏磁通Fs1是指只鏈繞定子繞組而不鏈繞轉(zhuǎn)子繞組的磁通。a）槽漏磁通b）端部漏磁通圖2-20槽漏磁通和端部漏磁通漏磁通包括：槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁通，槽漏磁通和端部漏磁通如圖2-20所示。Page1112.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行1．空載時(shí)的電磁關(guān)系

諧波漏磁通是由定子三相合成磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)氣隙與轉(zhuǎn)子繞組相鏈繞的磁通，與槽漏磁通和端部漏磁通是有差別的。為了表明這種差別，諧波漏磁通又稱差別漏磁通，將諧波磁通歸為漏磁通中是為了計(jì)算上的方便。a）槽漏磁通b）端部漏磁通圖2-20槽漏磁通和端部漏磁通Page1122.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行2．空載時(shí)的電壓方程

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)通入三相對(duì)稱電流后，在氣隙中產(chǎn)生三相基波合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F0，它以同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p旋轉(zhuǎn)，空載運(yùn)行時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)F0基本上等于氣隙主磁場(chǎng)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Fm，由Fm產(chǎn)生的主磁通Fm同時(shí)切割定、轉(zhuǎn)子繞組，則在定、轉(zhuǎn)子繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1、E2。空載時(shí)的定子電流I0近似等于勵(lì)磁電流Im，三相勵(lì)磁電流產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)基波分量幅值為N1、kw1分別為定子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和基波繞組系數(shù)。Page1132.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行2．空載時(shí)的電壓方程

定子繞組每相基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為定子漏磁通Fs1在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定子漏感電動(dòng)勢(shì)Es1，由于漏磁通走的磁路主要是氣隙，故它基本不受磁飽和影響，只與定子電流I0成正比，與變壓器分析相似，將其看成定子電流I0在定子漏電抗x1上的壓降，則有式中，，為定子漏電感。，

Page1142.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行2．空載時(shí)的電壓方程

定子一相電路的電壓方程為與變壓器相似，－è1用勵(lì)磁電流ìm在勵(lì)磁阻抗zm上的壓降表示時(shí)，則有式中，rm為勵(lì)磁電阻，xm為勵(lì)磁電抗。

，

式中，z1為定子漏阻抗，。由于E1>>I0z1，可認(rèn)為ù1≈－è1，當(dāng)電源電壓和頻率f1一定時(shí)，U1∝Fm，即主磁通Fm基本上也為一定值，與變壓器情況相同。Page1152.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行2．空載時(shí)的電壓方程

與變壓器一樣，勵(lì)磁電流由兩部分組成：一部分產(chǎn)生主磁通Fm0為無(wú)功分量ìm，另一部分反應(yīng)鐵損的鐵損電流，為有功分量ìF(xiàn)e，則因磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子速度為零，則轉(zhuǎn)子電壓方程為，

Page116圖2-21異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)等效電路2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行3．空載等效電路根據(jù)空載時(shí)電壓方程，可畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的等效電路如圖2-21所示。Page117圖2-23空載時(shí)的時(shí)空相量圖2.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行4．空載時(shí)空相量圖若選取磁動(dòng)勢(shì)坐標(biāo)軸在+A軸線上（見(jiàn)圖2-17a），則空間相量關(guān)系如圖2-22所示。圖2-22磁動(dòng)勢(shì)相量與+A關(guān)系

若再選取時(shí)間與空間參考軸一致，則時(shí)間相量ìμ與空間相量Fm具有同相位性質(zhì)，即可將時(shí)間相量與空間相量畫(huà)在一起，稱為時(shí)空相量圖如圖2-23所示。Page1182.4三相異步電動(dòng)機(jī)

2.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行5．空載功率關(guān)系電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，無(wú)功率輸出，P2=0，輸入功率為可見(jiàn)，輸入功率一部分消耗在定子銅損上，另一部分消耗在定、轉(zhuǎn)子的鐵損上。電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的物理現(xiàn)象與變壓器空載運(yùn)行情況相似，但應(yīng)區(qū)分：變壓器中的主磁通是脈振磁通，計(jì)算時(shí)用幅值Fm；而在異步電動(dòng)機(jī)中，主磁通是以n1旋轉(zhuǎn)的磁通，氣隙磁通密度在空間按正弦分布，計(jì)算時(shí)用每極的基波總磁通Fm。Page1192.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接三相對(duì)稱電源時(shí)，定、轉(zhuǎn)子繞組中都有電流流過(guò)，在氣隙中產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子繞組電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生作用于轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)以異步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)負(fù)載。電動(dòng)機(jī)帶載運(yùn)行，必然要經(jīng)過(guò)由靜止到穩(wěn)定運(yùn)行的起動(dòng)過(guò)程，因此，下面分別討論起動(dòng)瞬間和帶載穩(wěn)定運(yùn)行兩種情況。Page1202.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)子要轉(zhuǎn)還未轉(zhuǎn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，此時(shí)定子、轉(zhuǎn)子繞組接線如圖2-24所示。與電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行一樣，將定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)縱軸選在A相繞組的軸線上，使+A1與+A2重合，且定、轉(zhuǎn)子三相繞組在空間排列次序一致。圖2-24異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間接線圖

Page1212.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）起動(dòng)瞬間，由于轉(zhuǎn)子靜止，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n1切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2為在轉(zhuǎn)子三相對(duì)稱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用下，又會(huì)在轉(zhuǎn)子三相繞組中產(chǎn)生對(duì)稱的轉(zhuǎn)子電流I2，從而產(chǎn)生合成的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2，其幅值為式中，I2為轉(zhuǎn)子繞組每相電流有效值，N2為轉(zhuǎn)子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw2為轉(zhuǎn)子的基波繞組系數(shù)。圖2-24異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間接線圖

（1）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程Page1222.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n2=60f2/p，起動(dòng)瞬間，由于轉(zhuǎn)子靜止，轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，所以n2=n1。又由于+A1、+A2重合，定、轉(zhuǎn)子電流相序一樣，則定子電流產(chǎn)生合成的定子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2同速、同方向，在空間一前一后同步旋轉(zhuǎn)，故可以合成。定子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F1幅值為（1）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式中，I1為定子繞組每相電流有效值，N1為定子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw1為定子的基波繞組系數(shù)。Page1232.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）氣隙中合成磁動(dòng)勢(shì)為上式即為定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)平衡方程?？梢?jiàn)氣隙中的主磁通Fm是由合成磁動(dòng)勢(shì)Fm產(chǎn)生，此外，定、轉(zhuǎn)子的電流分別要產(chǎn)生定子漏磁通Fs1和轉(zhuǎn)子漏磁通Fs2，與定子漏磁通類(lèi)似，轉(zhuǎn)子漏磁通也包含槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁通。（1）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程Page1242.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）定子磁動(dòng)勢(shì)F1包含兩部分：一部分是用來(lái)產(chǎn)生主磁通的分量Fm；另一部分是與F2大小相等、方向相反的以抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁通影響的分量－F2。（1）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程改寫(xiě)Page1252.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）假定各物理量的規(guī)定正方向如圖2-24所示，則電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的電磁關(guān)系如圖2-25所示。圖2-25異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的電磁關(guān)系Page126（2）電磁關(guān)系2.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）定子一相電路的電壓方程為（3）電壓平衡方程式中，z1為定子漏阻抗，。轉(zhuǎn)子一相電路的電壓方程為式中，z2為轉(zhuǎn)子漏阻抗，。改寫(xiě)轉(zhuǎn)子回路漏阻抗的功率因數(shù)角為Page1272.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（4）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、電阻、漏阻抗的折算

與變壓器相似，異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有電的聯(lián)系，只有磁的耦合。為了工程計(jì)算方便，在不改變電動(dòng)機(jī)的電磁性能的條件下，將無(wú)電的聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電路變換成純電路的等效電路，需進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組的折算。轉(zhuǎn)子繞組折算方法：用一個(gè)相數(shù)為m1、匝數(shù)為N1kw1的繞組，代替原來(lái)的轉(zhuǎn)子繞組（轉(zhuǎn)子繞組原來(lái)的相數(shù)為m2，匝數(shù)為N2kw2）。繞組折算原則：保持折算前后電動(dòng)機(jī)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系不變，即F2的大小以及與F1之間的空間位置不變。

Page1282.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（4）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、電阻、漏阻抗的折算

1）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)折算。折算前轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為折算后轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為則轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)折算值為式中，ke為電動(dòng)勢(shì)比，。Page1292.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（4）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、電阻、漏阻抗的折算

2）轉(zhuǎn)子電流折算。根據(jù)折算前后電動(dòng)機(jī)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系不變的原則，應(yīng)有則轉(zhuǎn)子電流折算值為式中，ki為異步電動(dòng)機(jī)的電流比，。定、轉(zhuǎn)子電流之間存在。Page1302.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（4）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、電阻、漏阻抗的折算

3）轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗折算。轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗折算值分別為Page1312.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（5）基本方程、等效電路、相量圖

1）折算后的基本方程。經(jīng)繞組折算后的基本方程為Page1322.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（5）基本方程、等效電路、相量圖

2）等效電路。

圖2-26異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的等效電路

Page1332.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（5）基本方程、等效電路、相量圖

3）相量圖。圖2-27異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的時(shí)空相量圖

將時(shí)間與空間參考軸選取一致，則+j、+A1、+A2重合，異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的時(shí)空相量圖如圖2-27所示Page1342.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（6）功率關(guān)系

起動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)子靜止，輸出功率P2=0，輸入功率P1為（2-68）式中，定子功率因數(shù)在起動(dòng)瞬間很低，一般為。定、轉(zhuǎn)子鐵損為（2-69）定、轉(zhuǎn)子銅損為（2-70）Page1352.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行1．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間（s=1）（6）功率關(guān)系

體現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁功率為（2-71）可見(jiàn)，起動(dòng)瞬間，異步電動(dòng)機(jī)的輸入全部消耗在定、轉(zhuǎn)子的鐵損和銅損上，相當(dāng)于變壓器的短路運(yùn)行狀態(tài)。由于異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗比較小，如果在定子繞組加額定電壓，則定、轉(zhuǎn)子的起動(dòng)電流相當(dāng)大，為額定電流的4~7倍，過(guò)大的定、轉(zhuǎn)子電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)銅損加大，繞組過(guò)熱，危及繞組絕緣，如果電動(dòng)機(jī)不能迅速轉(zhuǎn)動(dòng)（因某種原因堵轉(zhuǎn)），而長(zhǎng)時(shí)工作在該狀態(tài)下，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞。Page136上節(jié)課內(nèi)容異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行電磁關(guān)系：電壓方程：定子磁動(dòng)勢(shì)速度：n=60f/p功率方程：上節(jié)課內(nèi)容異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行起動(dòng)電磁關(guān)系：定子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速：n1=60f1/p轉(zhuǎn)子感生電勢(shì)、電流頻率：f2=f1轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速：n2=60f2/p=n12.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行電動(dòng)機(jī)帶載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，兩者間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為Δn=n1－n，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和漏電抗分別為è2s、ì2s和x2s。圖2-2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖

Page1392.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行

圖2-28異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系

Page1402.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行Page1412.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（1）轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

轉(zhuǎn)差率:指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，0<s≤1。Page1422.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（1）轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

轉(zhuǎn)子理想空載時(shí)，轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流產(chǎn)生；當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，而氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1，兩者轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速差為Δn=n1－n=sn1，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以Δn的相對(duì)轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組。

Page143對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子與定子有相同的相數(shù)和極對(duì)數(shù)，所以，在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為2.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（1）轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

1）轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2s。轉(zhuǎn)子電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為

電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定轉(zhuǎn)差率一般在sN=0.015~0.06之間，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也很小。Page1442.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（1）轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

2）轉(zhuǎn)子電抗x2s。轉(zhuǎn)子電抗為3）轉(zhuǎn)子電流I2s。轉(zhuǎn)子電流為4）轉(zhuǎn)子功率因數(shù)。轉(zhuǎn)子功率因數(shù)為Page1452.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（1）轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子等效電路，如圖2-29所示

圖2-29轉(zhuǎn)子等效電路Page1462.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行2．異步電動(dòng)機(jī)帶載穩(wěn)定運(yùn)行（2）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)平衡方程

電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率為f2=sf1，由于轉(zhuǎn)子電流也是三相對(duì)稱電流，其在轉(zhuǎn)子上也要產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2，因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流ì2s的頻率為f2，則轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為定子電流產(chǎn)生的F1對(duì)定子的轉(zhuǎn)速也為n1，可見(jiàn)，無(wú)論電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n為何值，磁動(dòng)勢(shì)F1、F2同速同方向、一前一后旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止。Page1472.4三相異步電動(dòng)機(jī)2.4.3三相異步