第四章 三相異步電動機-必修課

1、第四章第四章 三相異步電動機三相異步電動機電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機異步電機異步電機同步電機同步電機異步發(fā)電機異步電動機三相異步電動機第四章第四章 三相異步電動機三相異步電動機交流旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速相等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速不相等與直流電機的靜止磁場不同，都是旋轉(zhuǎn)的磁場。單相異步電動機用于家用電器用于家用電器和醫(yī)療儀器中和醫(yī)療儀器中用于風力發(fā)電機等特殊場合用于風力發(fā)電機等特殊場合在各種電動機中應(yīng)用最廣、需要量在各種電動機中應(yīng)用最廣、需要量最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中，

2、有中，有90%采用三相異步電動機。采用三相異步電動機。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機初識交流電動機Y、Y2系列三相異步電動機電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機洗衣機電機洗衣機電機吸油煙機電機吸油煙機電機Z3050鉆床鉆床三相異三相異 步電動步電動 機機異步電動機的應(yīng)用舉例單相異單相異 步電動步電動 機機電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場 三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場是在三相對稱繞組三相對稱繞組中通以三三相對稱電流相對稱電流而產(chǎn)生的。線圈的首端分別為U1、V1、W1，尾端分別為U2、V2、W2 )

3、240cos()120cos(costIitIitIimWmVmU規(guī)定電流為正時，電流從線圈的首端流入（ “”表示），從線圈的尾端流出（ “”表示）；電流為負值時則方向相反，即尾入首出。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機交交流流電電機機的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場兩極旋轉(zhuǎn)場示意圖 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機一、交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場一、交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場 三相基波合成磁場具有如下特點：三相基波合成磁場具有如下特點：性質(zhì)：性質(zhì)：三相基波合成磁場其軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向：當某相電流達到最大值時，合成磁場的矢量就轉(zhuǎn)到該相軸方向，磁場轉(zhuǎn)向

4、由電流相序決定。若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，將三相電源進線中的任意兩相對調(diào)即可。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速： nfp160又稱：同步轉(zhuǎn)速電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機四極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖 電流在時間上變化一周期，磁場在空間轉(zhuǎn)過半圈。n1=60f /2電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機設(shè)起動時旋轉(zhuǎn)磁設(shè)起動時旋轉(zhuǎn)磁場方向如圖為順場方向如圖為順時針，磁場轉(zhuǎn)速時針，磁場轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子導體靜止，與旋轉(zhuǎn)磁場之轉(zhuǎn)子導體靜止，與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在著相對運動，根據(jù)右手間存在著相對運動，根據(jù)右手定則定則, 轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電動勢和電轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電動勢和電流方向如圖：上出下進流方向如圖：上出下進根據(jù)左手

5、定則，載流轉(zhuǎn)子導體根據(jù)左手定則，載流轉(zhuǎn)子導體受力，形成電磁轉(zhuǎn)矩受力，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，方向，方向如圖，驅(qū)動轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。如圖，驅(qū)動轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動原原理理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是小于旋總是小于旋 轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。 所以稱為異步電動機所以稱為異步電動機 三相異步電動機的基本工作原理三相異步電動機的基本工作原理vIfI電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相異步電動機的基本工作原理二、三相異步電動機的基本工作原理轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率 對普通的三相異步電動機，為了使額定運行時的效率較高，通常設(shè)計成使它的額定轉(zhuǎn)速略低于但很接近于對應(yīng)的同步速，所以額定轉(zhuǎn)差率sN一般為

6、1.5%5%。snnn11n=n1(1s) 轉(zhuǎn)差率s是異步電機運行 的重要參數(shù)。電動狀態(tài)的轉(zhuǎn)差率s的范圍是：01。 其中s=0，是理想空載狀態(tài)；s=1，是起動瞬間。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機例例4-1某臺三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min,試求該機的極對數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率；另一臺4極三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)差率sN=0.05，試求該機的額定轉(zhuǎn)速。 因異步電動機額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應(yīng)的同步速，因此選擇750r/min的同步速 對nN=720r/min的電動機 其極對數(shù)為 pfn60605075041snnnNN11750720750004.對4極sN

7、=0.05的電動機：nfprr160605021500/ min/ min額定轉(zhuǎn)差率 額定轉(zhuǎn)速 nN=n1(1s)=1500(10.05)r/min=1425r/min 解解電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機有不同的分類方法三相異步電動機有不同的分類方法 按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有籠型籠型異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子異步電動機兩類。籠型結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運行可靠；繞線轉(zhuǎn)子可通過外串電阻來改善起動性能并進行調(diào)速。 按機殼的防護形式分類按機殼的防護形式分類：有防護式、 封閉式和開啟式

8、。 其它分類：其它分類：還可按電動機容量的大小、冷卻方式等分類。 三相異步電動機的的基本結(jié)構(gòu)：定子和轉(zhuǎn)子封閉式籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖封閉式籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖1軸承軸承 2前端蓋前端蓋 3轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 4接線盒接線盒 5吊攀吊攀 6定子鐵心定子鐵心 7轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子8定子繞組定子繞組 9機座機座 10后端蓋后端蓋 11風罩風罩 12風扇風扇 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)風罩風罩前端蓋前端蓋機座機座接線盒蓋接線盒蓋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導條導條風扇風扇定子繞組定子繞組封閉式籠型異步電動機零部件圖封閉式籠型異步電動機零部件圖風罩風罩電機及拖

9、動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子、定子定定子子鐵鐵心心定子鐵心是電動機主磁路的一部分，定子鐵心是電動機主磁路的一部分，并要放置定子繞組。為了導磁性能良并要放置定子繞組。為了導磁性能良好和減少交變磁場在鐵心中的鐵心損好和減少交變磁場在鐵心中的鐵心損耗，故采用片間絕緣的耗，故采用片間絕緣的0.5mm厚的硅厚的硅鋼片迭壓而成。為了放置定子繞組，鋼片迭壓而成。為了放置定子繞組，在鐵心內(nèi)圓開有槽。在鐵心內(nèi)圓開有槽。定子鐵心槽型和繞組分布示意圖定子鐵心槽型和繞組分布示意圖 鐵心內(nèi)圓開槽的形狀有：半鐵心內(nèi)圓開槽的形狀有：半閉口槽

10、、半開口槽和開口槽閉口槽、半開口槽和開口槽等，分別如圖等，分別如圖a、b、c所示。所示。它們分別對應(yīng)放置小型、中它們分別對應(yīng)放置小型、中型和大、中型的三相異步電型和大、中型的三相異步電動機的定子繞組。動機的定子繞組。 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子、定子定定子子繞繞組組三三相相定定子子繞繞組組的的聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié) 定子繞組是電動機的定子電路部定子繞組是電動機的定子電路部分，它將通過電流建立磁場，并分，它將通過電流建立磁場，并感應(yīng)電動勢以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。感應(yīng)電動勢以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。三相定子繞組的每相由許多線圈三

11、相定子繞組的每相由許多線圈按一定的規(guī)律的嵌放在鐵心槽內(nèi)按一定的規(guī)律的嵌放在鐵心槽內(nèi) 。定子繞組的線圈示意圖定子繞組的線圈示意圖 三相繞組的六個出線端（三相繞組的六個出線端（U1、V1、W1，U2、V2、W2）都引）都引至接線盒上。為了接線方便，至接線盒上。為了接線方便，這六個出線端在接線板上的排這六個出線端在接線板上的排列如圖所示，根據(jù)需要可聯(lián)接列如圖所示，根據(jù)需要可聯(lián)接成星形或三角形聯(lián)結(jié)。成星形或三角形聯(lián)結(jié)。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子、定子機機座座機座是電動機機械結(jié)構(gòu)機座是電動機機械結(jié)構(gòu)的組成部分，

12、主要作用的組成部分，主要作用是固定和支撐定子鐵心是固定和支撐定子鐵心還要固定端蓋。還要固定端蓋。散散熱熱筋筋片片電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 三相異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵三相異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。 三相異步電動機按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類三相異步電動機按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有有籠型籠型異步電動機和異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子異步電動機兩異步電動機兩類。下面以這兩種轉(zhuǎn)子分別介紹轉(zhuǎn)子的構(gòu)成。類。下面以這兩種轉(zhuǎn)子分別介紹轉(zhuǎn)子的構(gòu)成。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動

13、基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機籠籠型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵心心沖沖片片轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸轉(zhuǎn)子鐵心也是轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機主磁路電動機主磁路的一部分并要的一部分并要放置轉(zhuǎn)子繞組。放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩的部件，它必部件，它必須具有足夠須具有足夠的剛度和強的剛度和強度。度?；\型轉(zhuǎn)子繞組籠型轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心是在轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)放的每個槽內(nèi)放入一根導體，入一根導體，在伸出鐵心的在伸出鐵心的兩端分別用兩兩端分別用兩個導電端環(huán)把個導電端環(huán)把所有的導條聯(lián)所有的導條聯(lián)結(jié)起來，形成結(jié)起來，形成一個自

14、行閉合一個自行閉合的短路繞組。的短路繞組。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是一個對稱組一樣，也是一個對稱三相繞組。它聯(lián)結(jié)成三相繞組。它聯(lián)結(jié)成Y形后，其三根引出線分形后，其三根引出線分別接到軸上的三個集電別接到軸上的三個集電環(huán)，再經(jīng)電刷引出而與環(huán)，再經(jīng)電刷引出而與外部電路接通。外部電路接通。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)3、氣隙、氣隙 三相異步電動機氣隙，比

15、同容量直流電動三相異步電動機氣隙，比同容量直流電動機的氣隙要小得多，中小型異步電動機一般僅為機的氣隙要小得多，中小型異步電動機一般僅為0.21.5mm。 氣隙的大小對三相異步電動機的性能影響極氣隙的大小對三相異步電動機的性能影響極大。氣隙大，則磁阻大，由電網(wǎng)提供的勵磁電流大。氣隙大，則磁阻大，由電網(wǎng)提供的勵磁電流(滯后的無功電流滯后的無功電流)大，使電動機運行時的大，使電動機運行時的功率因功率因數(shù)降低數(shù)降低。但是氣隙過小時，將使裝配困難；運行。但是氣隙過小時，將使裝配困難；運行不可靠，易發(fā)生不可靠，易發(fā)生”掃膛掃膛”。 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機四、三相異步電動機

16、的銘牌四、三相異步電動機的銘牌三相異步電動機三相異步電動機型號型號 Y2-112M-2編號編號 4kW8.23A380V2890 r/minLW 79dB (A)接法接法 防護等級防護等級IP5450HzkgZBK 2007-88工作制工作制 S1F級絕緣級絕緣年年月月電機廠電機廠 每一臺三相異步電動機，在其機座上都有一塊每一臺三相異步電動機，在其機座上都有一塊銘牌，銘牌上標注有型號、額定值等銘牌，銘牌上標注有型號、額定值等 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機Y 2 112M-2 產(chǎn)品代號產(chǎn)品代號 異步電動機異步電動機第二次改型設(shè)計第二次改型設(shè)計 中心高中心高112mm

17、中機座中機座 1 1、電機型號、電機型號2極（極（p=1） 英文字母英文字母漢語拼音漢語拼音中心高越大，電動機容量越大，中心高越大，電動機容量越大，因此異步電動機按容量大小分因此異步電動機按容量大小分類與中心高有關(guān)：中心高類與中心高有關(guān)：中心高63315mm為小型，為小型，315630mm為中型，為中型，630mm以上以上為大型；在同樣的中心高下，為大型；在同樣的中心高下，機座長，則容量大。機座長，則容量大。 S、M、L分分別表示短、別表示短、中、長機座中、長機座 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機YR 160S2-4 WF 中心高中心高160mm 短機座短機座2號號(長

18、長)鐵心鐵心 1 1、電機型號、電機型號4極極 戶外、化工防腐戶外、化工防腐 異步電動機、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機、繞線轉(zhuǎn)子 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機2 、額定值、額定值(1)額定功率額定功率PN (2)額定電壓額定電壓UN額定運行時，軸上輸出的額定運行時，軸上輸出的 機械功率（機械功率（kW ）額定運行狀態(tài)時，定子繞組應(yīng)加額定運行狀態(tài)時，定子繞組應(yīng)加的線電壓（的線電壓（V ）(3)額定電流額定電流I IN 電動機在額定電壓下運行電動機在額定電壓下運行,軸上輸出額定軸上輸出額定功率，流入定子繞組的線電流（功率，流入定子繞組的線電流（A）。 額定值規(guī)定了電動機正常運行狀

19、態(tài)和條件，它是選用、安裝和維修電動機時的依據(jù)。異步電動機的銘牌上標注的主要額定值有: 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機2 、額定值、額定值(4)額定頻率額定頻率f fN (5) 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN電動機所接的交流電源的頻率。我國電動機所接的交流電源的頻率。我國電力網(wǎng)的頻率電力網(wǎng)的頻率(工頻工頻)規(guī)定為規(guī)定為50Hz。電動機在額定電壓、額定頻率和軸上電動機在額定電壓、額定頻率和軸上輸出額定功率時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速輸出額定功率時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機例例4-3 一臺Y160M2-2三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)如下：PN=15

20、kW，UN=380V，cosN=0.88，N=88.2%，定子繞組聯(lián)結(jié)。試求：該機的額定電流和對應(yīng)的相電流。 解解 該機的額定電流為從此題看，在數(shù)值上有從此題看，在數(shù)值上有IN 2PN，這也是額定電壓為這也是額定電壓為380V的電動機的一般規(guī)律。今后在實際中，可以對額的電動機的一般規(guī)律。今后在實際中，可以對額定電流進行粗略估算，即每千瓦按定電流進行粗略估算，即每千瓦按2安電流估算。安電流估算。相相電流為電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動機的定子繞組和三相異步電動機的定子繞組和 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢一、交流繞組的基本知識一、交流繞組的基本知識1.交

21、流繞組的基本術(shù)語交流繞組的基本術(shù)語線圈線圈線圈是由單匝或多匝串聯(lián)而成，是組成交流繞組的基本單元。每個線圈放在鐵心槽內(nèi)的直線部分稱為有效邊，槽外部分稱為端部。 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機1.交流繞組的基本術(shù)語交流繞組的基本術(shù)語 極距極距 Dp2Zp12pp3602180每個磁極沿定子鐵心內(nèi)圓所占的范圍每個磁極沿定子鐵心內(nèi)圓所占的范圍磁極所占范圍的長度表示磁極所占范圍的長度表示定子槽數(shù)表示定子槽數(shù)表示電角度表示電角度表示 節(jié)距節(jié)距y線圈的兩個有線圈的兩個有效邊所跨定子效邊所跨定子內(nèi)圓上的距離內(nèi)圓上的距離y當y= =Z1 /(2p)時，稱為整距繞組； 當y 時，稱為長距

22、繞組。長距繞組端部較長，費銅料，故較少采用電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機1.交流繞組的基本術(shù)語交流繞組的基本術(shù)語 槽距角槽距角 相鄰兩槽之間的電角度稱為槽距角每個極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域 每極每相槽數(shù)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) 相帶相帶一個極距占有180空間電角度，由于三相繞組均分，每等分為60空間電角度，稱為60相帶 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機2.對交流繞組的基本要求對交流繞組的基本要求 l) 交流繞組通過電流之后，必須形成規(guī)定的磁場交流繞組通過電流之后，必須形成規(guī)定的磁場極對數(shù)。極對數(shù)。 2) 三

23、相繞組在空間布置上必須對稱，以保證三相三相繞組在空間布置上必須對稱，以保證三相磁通勢及電動勢對稱。磁通勢及電動勢對稱。 3) 交流繞組通過電流所建立的磁場在空間的分布交流繞組通過電流所建立的磁場在空間的分布應(yīng)盡量為正弦分布；且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中的感應(yīng)盡量為正弦分布；且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中的感應(yīng)電動勢必須隨時間按正弦規(guī)律變化。應(yīng)電動勢必須隨時間按正弦規(guī)律變化。 4) 在一定的導體數(shù)之下，建立的磁場最強而且感在一定的導體數(shù)之下，建立的磁場最強而且感應(yīng)電動勢最大。應(yīng)電動勢最大。 5) 用銅量少；嵌線方便用銅量少；嵌線方便 ；絕緣性能好，機械強；絕緣性能好，機械強度高，散熱條件好。度高，散熱條件好。

24、 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相單層繞組二、三相單層繞組 單層繞組在每一個槽內(nèi)只安放一個線圈邊，所以三相繞組的總線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半。 現(xiàn)以z1=24，要求繞成2p=4，m1=3的單層繞組為例，說明三相單層繞組的繞制規(guī)律。 1計算繞組數(shù)據(jù)計算繞組數(shù)據(jù) Zp122446槽槽qZm p 112242322槽槽電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機2劃分相帶劃分相帶 二、三相單層繞組二、三相單層繞組先畫24根鉛垂直線表示定子Z1=24個槽和槽中的線圈邊，并且按1、2順序編號；U1W2V1U2W1V2第一對極1、23、45、67、89、1011、12

25、第二對極13、1415、1617、1819、2021、2223、24據(jù)q=2即相鄰2個槽組成一個相帶，二對極共有12個相帶 屬于U相繞組的槽號、相帶如下 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相單層繞組二、三相單層繞組3畫繞組展開圖畫繞組展開圖 以U相為例，根據(jù)y= (=6)和q=2及a=1,線圈線圈組U相繞組。稱單層整距疊繞組。 4單層繞組的改進單層繞組的改進 (l) 鏈式繞組鏈式繞組 連接線圈（y= -1)連U相繞組（各線圈的“尾聯(lián)尾，頭聯(lián)頭”）。稱鏈式。鏈式。每個線圈跨距小，端部短，省銅。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相單層繞組二、

26、三相單層繞組 對于三相繞組，仿上可以畫出分別與U相相差120 的V相、相差240的W相的繞組展開圖，從而得到三相對稱繞組U1U2、V1V2 、W1W2，如圖所示。三相單層鏈式繞組展開圖 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相單層繞組二、三相單層繞組4單層繞組的改進單層繞組的改進 (2) 交叉式繞組交叉式繞組 圖b的聯(lián)結(jié)規(guī)律一相繞組按“兩大(y= 1)一小(y= 2)”順序交錯排列，稱交叉式交叉式繞組。 p2，q=3的單層繞組常采用交叉式繞。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、三相單層繞組二、三相單層繞組4單層繞組的改進單層繞組的改進 (3) 同

27、心式繞組同心式繞組 設(shè)q=4(如Z1=24，2p=2、m1=3)，同樣可以從圖a所示的單層整距疊繞組形式轉(zhuǎn)化成如圖b所示的形式。圖b所示的線圈軸線重合，故稱之為同心式同心式繞組。在p=1時，同心式繞組嵌線較方便。因此，p=1的單層繞組常采用同心式繞組。 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機三、三相雙層繞組三、三相雙層繞組 雙層繞組在每個槽內(nèi)要安放兩個不同線圈的線圈邊。某線圈的一個有效邊放在某槽的上層，其另一個有效邊則放在相距y的另一個槽的下層。所以三相繞組的總線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。采用雙層繞組的目的，就是為了選擇合適的短距，從而改善電磁性能。 現(xiàn)以Z1=24槽，2p=4，m1

28、=3 ，y=5 /6為例，討論三相雙層疊繞組雙層疊繞組的繞制規(guī)律。1計算繞組數(shù)據(jù)計算繞組數(shù)據(jù) =24/4=6槽,q=24/(34) =2槽,y=5/6=5槽,即為短距繞組。 2 劃分相帶劃分相帶 畫24對虛實線以q=2個槽來劃分,兩對極共得到12個相帶 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 3 畫繞組展開圖畫繞組展開圖 三、三相雙層繞組三、三相雙層繞組先畫U相，線圈(y=5, 上層邊聯(lián)下層邊) 線圈組(q=2) U相 (a=1)。仿上可畫出 V、 W相繞組展開圖，然后再聯(lián)結(jié)成Y或 而得到三相對稱的雙層疊繞組。 雙層疊繞組每相共有2p個線圈組每相最大并聯(lián)支路數(shù)：amax2p=

29、4雙層短距疊繞組U相繞組展開圖 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 四、異步電動機的感應(yīng)電動勢四、異步電動機的感應(yīng)電動勢 異步電動機氣隙中的磁場旋轉(zhuǎn)時，定子繞組切割該磁場，在定子繞組中將感應(yīng)電動勢。經(jīng)推導，定子繞組每相的基波感應(yīng)電動勢公式如下：基波繞組因數(shù)，它反映了繞組采用分布、短距后，基波電動勢應(yīng)打的折扣,一般 ： 0.9 kN1 1。這樣基波電動勢大小略有損失，但波形接近正弦波。 與定子每相繞組的基波感應(yīng)電動勢E1相似，轉(zhuǎn)子不動時的每相繞組的基波感應(yīng)電動勢E2為電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的空載運行三相異步電動機

30、的空載運行 一、空載運行時的電磁關(guān)系一、空載運行時的電磁關(guān)系 當異步電動機的定子繞組接入三相電源，電動機軸上不帶機械負載，為空載運行。氣隙中以n1旋轉(zhuǎn)磁通勢F0產(chǎn)生主磁通主磁通和漏磁通漏磁通兩部分具體電磁關(guān)系如下具體電磁關(guān)系如下電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的空載運行三相異步電動機的空載運行 二、空載運行時的基本方程式二、空載運行時的基本方程式 三相異步電動機空載時，電磁轉(zhuǎn)矩只需克服很小的空載損耗，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流很小，I20。 空載時的定子側(cè)的基本方程： 異步電動機的主磁通的大小由外加電壓大小決定。即頻率不變，外加電壓U1一定時，主磁通基本

31、上是常量。電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的空載運行三相異步電動機的空載運行 二、空載運行時的基本方程式二、空載運行時的基本方程式 輸出的機械功率P2=0,只需從電網(wǎng)吸取很小的有功功率來平衡電動機的鐵心損耗、定子繞組空載銅耗及機械損耗，因此空載電流I0主要成份是建立旋轉(zhuǎn)磁場的感性無功電流，空載時功率因數(shù)很低，一般cos00.2電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機的負載運行三相異步電動機的負載運行 一、轉(zhuǎn)子各物理量與一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系的關(guān)系 1 轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及電流的頻率轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電

32、動勢及電流的頻率f f2可見：轉(zhuǎn)子電動勢及電流的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比。當n =0，s=1，f2=f1=f2max；nsf2當n =nN，由于sN =0.0150.05，所以f2N=f1sN lHz3Hz。2 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢E2s E2s=4.44f2kN2N21=4.44sflkN2N21=sE2 當n =0,s=1，靜止時的E2s=E2為最大， ns E2s 負載過程：負載過程：Tn2nE2I2T2 T2 =T+T0 平衡電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 一、轉(zhuǎn)子各物理量與一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系的關(guān)系 3.轉(zhuǎn)子電抗轉(zhuǎn)子電抗

33、X2s X2s=2f2L2=2f1sL2 =sX2 4 .轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I I2s 當電動機起動瞬間，s=1，I2s 為最大； ns I2s5.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢F2相對定子的轉(zhuǎn)速相對定子的轉(zhuǎn)速 注意注意:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在上面的分析中f2、E2s 、X2s、I2s均是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)，而轉(zhuǎn)子繞組的磁通勢F2的轉(zhuǎn)速n1卻是一個與s無關(guān)的量。 F2與F1的轉(zhuǎn)速都是同步速,之間沒有相對運動,它們在空間相對靜止。 當n =0,s=1，靜止時的X2s=X2為最大， ns X2sF2相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 二、負載運行時的基本方程式二、負

34、載運行時的基本方程式 1.磁通勢平衡方程式磁通勢平衡方程式 空載時產(chǎn)生主磁通的磁通勢F0與負載時產(chǎn)生主磁通的合成磁通勢（F1+F2）相等。 F1+F2=F0 F1 =F0 +(-F2) 或 異步電動機通過磁通勢平衡關(guān)系，使電路上無直接聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電流有了關(guān)聯(lián)，當負載轉(zhuǎn)矩增加時，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大到與負載轉(zhuǎn)矩平衡，同時定子電流增大，經(jīng)過這一系列的自動調(diào)整后，進入新的平衡狀態(tài)。 負載分量，用于抵消F2的去磁作用，保證主磁通基本不變。勵磁分量電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 二、負載運行時的基本方程式二、負載運行時的基本方程式 2.電動勢平衡方程式電動勢平

35、衡方程式 轉(zhuǎn)子電路的頻率為f2，且轉(zhuǎn)子電路自成閉路，對外輸出電壓為零。根據(jù)左側(cè)的異步電動機定、轉(zhuǎn)子電路圖，寫出下列電動勢平衡方程式用基本方程式可分析或計算異步電動機的運行問題。實際電路定子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩平衡方程式一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式 從P1到P2是一個不斷扣除損耗的過程P P1 1=m=m1 1U U1 1I I1 1coscos 1P PCu1Cu1= =m m1 1I I1 12 2r r1 1 P PFeFe= =m m1

36、1I I2 20 0r rm m Pem=P1PCu1PFe 由等效電路的轉(zhuǎn)子側(cè)可知，Pem 還可寫成 三相異步電動機功率流程圖 定子銅耗定子鐵耗電磁功率輸入電功率電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式 P2= P1pcu1pFepcu2pmps = P1 (pcu1pFepcu2pmps) =P1p = P2/ P1綜上可見轉(zhuǎn)子銅耗總機械功率輸出機械功率摩擦和風阻產(chǎn)摩擦和風阻產(chǎn)生的機械損耗生的機械損耗附加損耗附加損耗總損耗效率電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式

37、55. 9/60/2nnTTT20由輸出轉(zhuǎn)矩或nPPTmm/55. 9/nPPT/55. 9/222nppppTmsms/ )(55. 9/ )(0因:機械角速度常用:11/55. 9/nPPemem還可推導出輸出轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)距TL相等TL和T0為制動轉(zhuǎn)矩，與驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩T方向相反。只有滿足轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系時，電動機才能以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)?？蛰d轉(zhuǎn)矩電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 例例4-6 一臺Y聯(lián)結(jié)的6極三相異步電動機，PN=145kW，UN=380V，fN=50Hz。額定運行pcu2=3000W, cos1=0.8, pm+ps=2000W，pcu1+pFe=

38、5000W，試求： 1) 額定運行時的電磁功率Pem、額定轉(zhuǎn)差率sN、額定效率N和額定電流IN。 2) 額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩T、額定轉(zhuǎn)矩TN和空載制動轉(zhuǎn)矩T0。解解 1) 求Pem、sN、N和 INPem= PN+ pm+ps+ pcu2=(145+2+3)kW=150kWspPNcuem23150002. P1= Pem+pcu1pFe=(150+5)kW=155kW 電磁功率額定轉(zhuǎn)差率輸入功率電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機NNPP1100%145155100%935%.AAUPINN5 .2948 . 03803155000cos3112) 求T、TN和T0 TP

39、nN mN mem9559551500001000143251.TPnN mN mNNN9559551450009801413.TTTN mN mN014325 1413195(.). nN=n1 (1s)=1000(10.02)r/min=980r/min 額定效率額定電流額定轉(zhuǎn)速電磁轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機第六節(jié)第六節(jié) 三相異步電動機的參數(shù)測定與工作特性三相異步電動機的參數(shù)測定與工作特性 一、空載試驗一、空載試驗 試驗目的：試驗目的：確定電動機的鐵耗pFe及機械損耗pm，勵磁參數(shù)rm 和Xm 試驗方法：試驗方法：軸上不帶負載，電動機起動后

40、，先在UN下運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，然后用調(diào)壓器將電動機的U0調(diào)到1.2UN時，開始記錄數(shù)據(jù)U0 、I0 、 p0 ，當U0 0.4UN。此間記錄79組數(shù)據(jù)。作空載特性曲線I0=f(U0)、p0 =f(U0) 三相異步電動機空載試驗接線圖 電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機 一、空載試驗一、空載試驗 1鐵耗和機械損耗的分離鐵耗和機械損耗的分離 要求出勵磁電阻rm，需知鐵耗。變壓器有p0 pFe，但異步電動機的鐵耗pFe求取要復雜得多。p0m1I02r1+pFe+pm pFe+pm=p0-m1I02r1與U02成正比與U0無關(guān)因所以用右圖方法分離pFe和pm，注意在曲線上取U02= UN2對應(yīng)的pFeN。鐵耗和機械損耗的分離 圖電機及拖動基礎(chǔ)電機及拖動基礎(chǔ)三相異步電動機三相異步電動機2勵磁參數(shù)的確定勵磁參數(shù)的確定 空載時，I20，根據(jù)空載時的等效電路，在空載特性上查