1、第4章 三相异步电动机高 等 教 育 出 版 社高 等 教 育 出 版 社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社电机及拖动（第电机及拖动（第4版）版）电子教案电子教案第4章 三相异步电动机主要用作电动机。主要用作电动机。异步电机是一种交流电机，转速异步电机是一种交流电机，转速与与f f有关，还与负载的大小有关。有关，还与负载的大小有关。结构简单，制造、使用和维护结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低廉，效率方便，运行可靠，成本低廉，效率较高。较高。（1 1）功率因数较差。运行时从电网吸取感性无功电流来建）功率因数较差。运行时从电网吸取感性无功电流来建立磁场，降低了电网功率因数，
2、增加线路损耗，限制电网立磁场，降低了电网功率因数，增加线路损耗，限制电网的功率传送。的功率传送。（2 2）起动和调速性能相对较差。）起动和调速性能相对较差。交流电机：（交流电机：（1 1）同步电机；（）同步电机；（2 2）异步电机）异步电机(CH4.Three-phase asynchronous motor)概述：缺点：优点：第4章 三相异步电动机异步电动机的应用情况1.在电力系统（发电厂）中的应用（1）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW锅炉给水泵前置泵电机.jpg（2）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW锅炉磨煤机.jpg（3）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW锅炉送风机.
3、jpg（4）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW锅炉引风机.jpg（5）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW汽轮机闭式冷却水泵电机.jpg（6）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW汽轮机循环水泵.jpg（7）电机在火力发电厂中的应用照片1000MW汽轮机凝结水泵电机.jpg（8）电机在火力发电厂中的应用照片800MW发电机氢冷泵电机.jpg（9）800MW发电机氢冷泵.mpg第4章 三相异步电动机第4章 三相异步电动机2.2.在工业生产中的应用在工业生产中的应用 机床厂、轧钢厂、纺织厂、造纸厂、化工厂、油田、机床厂、轧钢厂、纺织厂、造纸厂、化工厂、油田、矿山、汽车制造、航空航天以及
4、军工企业等。矿山、汽车制造、航空航天以及军工企业等。机床机床轧钢机轧钢机纺织机纺织机造纸机造纸机化工厂化工厂矿山机械矿山机械第4章 三相异步电动机抽油机抽油机第4章 三相异步电动机3.3.在农业生产中的应用在农业生产中的应用 水泵、脱粒机、粉碎机、磨米磨面加工等。水泵、脱粒机、粉碎机、磨米磨面加工等。水泵水泵脱粒机脱粒机粉碎机粉碎机面粉机面粉机第4章 三相异步电动机5.5.在医疗器械中的应用在医疗器械中的应用 电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、抽油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机械等。抽油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机械等
5、。4.4.在日常生活中的应用在日常生活中的应用电风扇电风扇空调器空调器电动缝纫机电动缝纫机第4章 三相异步电动机4.1 4.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构三相异步电动机的基本工作原理和结构4.2 4.2 交流电机的绕组交流电机的绕组4.3 4.3 交流电机绕组的感应电动势交流电机绕组的感应电动势4.4 4.4 交流电机绕组的磁动势交流电机绕组的磁动势4.5 4.5 三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的空载运行4.6 4.6 三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行4.74.7三相异步电动机的等效电路和相量图三相异步电动机的等效电路和相量图4.84.8三相异步电动机的功率平衡
6、、转矩平衡三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡 和工作特性和工作特性 主要教学内容主要教学内容4.94.9三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定第4章 三相异步电动机教学内容：教学内容：4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构4.1.2 4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理4.1.3 4.1.3 异步电动机的铭牌和主要系列异步电动机的铭牌和主要系列教学目的与要求：教学目的与要求：1 1 了解三相异步电动机的基本结构了解三相异步电动机的基本结构2 2 熟练掌握三相异步电动机的基本工作原理熟练掌握三相异步电动机的基本工作原理3
7、 3 熟练掌握三相异步电机转差率的概念及异步电机的三种运熟练掌握三相异步电机转差率的概念及异步电机的三种运行状态行状态4 4 掌握三相异步电动机的额定值掌握三相异步电动机的额定值4.14.1三相异步电动机的基本工作原理与结构三相异步电动机的基本工作原理与结构 (Basic operating principle and structure of three-phase asynchronous motor)第4章 三相异步电动机4.1.14.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构一、定子部分一、定子部分 (stator)(stator)1.1.定子铁心定子铁心 定子部分包括：定
8、子铁心、定子绕组、机座、端盖等。定子部分包括：定子铁心、定子绕组、机座、端盖等。减少铁心损耗减少铁心损耗作用：作为电机磁路的一作用：作为电机磁路的一部分。部分。组成：由组成：由0.5mm0.5mm厚的高厚的高导磁性能的导磁性能的硅钢片硅钢片叠叠成。成。第4章 三相异步电动机2、定子绕组用于小型电机用于小型电机用于大、中型电机用于大、中型电机作用：作为电路，嵌放在定子铁心的内圆槽内。作用：作为电路，嵌放在定子铁心的内圆槽内。组成：由铜线绕制。组成：由铜线绕制。分分单层绕组单层绕组和和双层绕组双层绕组两种。两种。第4章 三相异步电动机作用：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。作用：固定定
9、子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。3、机座组成：组成：铸铁铸铁或或钢板钢板焊接而成。焊接而成。用于中、小型电机用于中、小型电机用于大型电机用于大型电机作用：支撑转子、保护电机。作用：支撑转子、保护电机。4、端盖组成：组成：铸铁铸铁或或钢板钢板焊接而成。焊接而成。第4章 三相异步电动机二、转子部分(rotor)1.转子铁心2、转子绕组主要作用：产生感应电流，形成电磁转矩，以实现机电能量转换。主要作用：产生感应电流，形成电磁转矩，以实现机电能量转换。构构 成：转子铁心、转子绕组、转轴等。成：转子铁心、转子绕组、转轴等。作用：作为电机磁路的一部分。作用：作为电机磁路的一部分。组成：由组成：由0
10、.5mm0.5mm厚的高导磁性能的厚的高导磁性能的硅钢片硅钢片叠成。转子铁心固叠成。转子铁心固 定在转轴或转子支架上。定在转轴或转子支架上。作用：作为电路，感应电动势、通过电流、产生电磁转矩作用：作为电路，感应电动势、通过电流、产生电磁转矩 嵌放在转子铁心槽内。嵌放在转子铁心槽内。组成：根据结构型式不同，分为组成：根据结构型式不同，分为笼型转子笼型转子和和绕线转子绕线转子两种。两种。第4章 三相异步电动机 有有铜条铜条和和铸铝铸铝转子转子（1 1）笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形）笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。成一个多相对称短路绕组。大型电
11、机大型电机用于中、小型电机用于中、小型电机 (a)(a)铜条转子铜条转子 (b)(b)铸铝转子铸铝转子 第4章 三相异步电动机 笼型转子笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图 笼型转子实物图笼型转子实物图第4章 三相异步电动机（2 2）绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心）绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。槽内。第4章 三相异步电动机三相绕线型转子结构图三相绕线型转子结构图第4章 三相异步电动机第4章 三相异步电动机 气隙的大小影响异步电动机的运行性能和参数，气隙越大，气隙的大小影响异步电动机的运行性能和参数，气隙越大，励磁电流就越大，导致电网的功率因
12、数降低。参数也发生变化。励磁电流就越大，导致电网的功率因数降低。参数也发生变化。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。到的最小值。三、气隙中小型电机，一般为中小型电机，一般为0.10.11.5mm1.5mm。第4章 三相异步电动机绕线型异步电动机绕线型异步电动机笼型异步电动机笼型异步电动机第4章 三相异步电动机下面是一台笼型异步电动机主要部件的拆分图。下面是一台笼型异步电动机主要部件的拆分图。异步电动机结构异步电动机结构(1).avi第4章 三相异步电动机4.1.2 4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机
13、的基本工作原理一、三相旋转磁场的形成一、三相旋转磁场的形成三相电流表达式：三相电流表达式：图1 三相对称交流电流波形)120sin()120sin(sintIitIitIimwmvmu用图解法分析旋转磁场的步骤是：用图解法分析旋转磁场的步骤是：1.1.绘出对称三相交流电流波形；绘出对称三相交流电流波形；2.2.选出几个瞬时，并将各瞬时电流实际方向表示在三相绕组中；选出几个瞬时，并将各瞬时电流实际方向表示在三相绕组中；3.3.根据右手螺旋定则，确定个瞬间合成磁动势的方向；根据右手螺旋定则，确定个瞬间合成磁动势的方向；4.4.观察各瞬时合成磁动势的方向，能形象地看到磁场在旋转。观察各瞬时合成磁动势
14、的方向，能形象地看到磁场在旋转。图图4.1.7 三相对称交流电流波三相对称交流电流波形形第4章 三相异步电动机图1 三相对称交流电流波形 （a）（b）（c）（d）图2 用图解法分析旋转磁场旋转磁场分析：三相对称绕组通入三相对三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。称电流产生圆形旋转磁场。90t（b）；210t（a）；90t（c）；330t（d）；450t第4章 三相异步电动机U2U1W2V1W1V21nn（2 2）磁生电）磁生电：旋转磁场切割旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。转子导体感应电动势和电流。（3 3）电磁力）电磁力：转子载流（有转子载流（有功分量电流）导体在磁场作用功分量电
15、流）导体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。转化为机械能。如何改变转向？如何改变转向？（1 1）电生磁）电生磁：三相对称绕组通三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。入三相对称电流产生圆形旋转磁场。（选（选 瞬时来分析）瞬时来分析）270t二、基本工作原理1.转动原理第4章 三相异步电动机2.2.转向转向3.3.异步电机和感应电机的含义异步电机和感应电机的含义转子电流是感应产生的，故又称感应电动机转子电流是感应产生的，故又称感应电动机 。三、转差率三、转差率11nnsn 同步转速与转子转速之差与同
16、步转速的比值称为转差率，用同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用s s表示，即：表示，即：转子转向与旋转磁场方向一致，而旋转磁场方向又取决于转子转向与旋转磁场方向一致，而旋转磁场方向又取决于三相电流相序，要改变相序，只要任意对调电动机的两根电源三相电流相序，要改变相序，只要任意对调电动机的两根电源线即可。线即可。n n ，n n ，故称异步电动机，故称异步电动机 。1n1n第4章 三相异步电动机起动：起动：n=0，s=111nnsn同步速：同步速：n ，s 01n0n ，0 s11n第4章 三相异步电动机 转差率转差率是异步电机的一个基本物理量，它的大小反映电机是异步电机的一个基
17、本物理量，它的大小反映电机的各种运行情况。的各种运行情况。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：速为：11n=(-s)n 额定运行时，转差率一般在额定运行时，转差率一般在0.010.010.060.06之间，即电机转速接之间，即电机转速接近同步速。近同步速。第4章 三相异步电动机四、异步电机的三种运行状态四、异步电机的三种运行状态第4章 三相异步电动机异步电机有三种运行状态：异步电机有三种运行状态：机械能转变为电机械能转
18、变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系能量关系制动转矩制动转矩制动转矩制动转矩驱动转矩驱动转矩电磁转矩电磁转矩转差率转差率转速转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态10 n n0n n10 s1s0s第4章 三相异步电动机4.1.3 4.1.3 异步电动机铭牌和主要系列异步电动机铭牌和主要系列 一、铭牌一、铭牌 铭牌标注了电机的型号、额定值和额定运行时的有关技铭牌标注了电机的型号、额定值和额定运行时
19、的有关技术数据。术数据。1.1.型号型号设计序号指产品设设计序号指产品设计顺序计顺序 表示电机类表示电机类型，用大写汉语型，用大写汉语拼音字母表示拼音字母表示包括：包括：产品代号产品代号、设计序号设计序号、规格代号规格代号和特殊环境代号等和特殊环境代号等 用中心高、铁心外径、机用中心高、铁心外径、机座号、机座长度代号、功率座号、机座长度代号、功率、转速或极数表示、转速或极数表示第4章 三相异步电动机例例:第4章 三相异步电动机第4章 三相异步电动机额定值关系有：额定值关系有：3NNNNNPU I cos)VkV(UN或或额额定定电电压压额定运行状态下，规定加额定运行状态下，规定加在定子绕组上的
20、线电压。在定子绕组上的线电压。(kW)额定功率PN额定运行状态下，转轴额定运行状态下，转轴上输出的机械功率。上输出的机械功率。(A)额定电流IN额定运行状态下，流入定额定运行状态下，流入定子绕组中的线电流子绕组中的线电流。min)/r(nN额定转速额定转速额定运行时电额定运行时电动机的转速。动机的转速。NNN额定效率额定频率f额定功率因数cos2、额定值、额定值第4章 三相异步电动机 接线是指三相异步电动机定子三相绕组的连接方式。接线是指三相异步电动机定子三相绕组的连接方式。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根
21、据需要灵活地接成的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成“Y Y”形或形或“”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1 W2 U 2 V2W2 U2 V2联结联结Y联结联结3 3、接线、接线第4章 三相异步电动机第4章 三相异步电动机4 4、防护等级、防护等级IPIP国际防护国际防护 IPIP后面第一位数字代表第一种防护形式（防尘）的后面第一位数字代表第一种防护形式（防尘）的等级，共分等级，共分0 06 6七个等级。七个等级。IPIP后面第二位数字代表第二种防护形式（防水）的后面第二位数字代表第二种防护形式（防水）的等级，共分等级，共分0 08 8九个等级。九个等级。数字越大，防护能力越强
22、。数字越大，防护能力越强。例如：例如：IP44IP44标志电动机能防护标志电动机能防护1mm1mm固体物入内，同时能防固体物入内，同时能防止溅水入内。止溅水入内。第4章 三相异步电动机二、主要系列Y Y系列：一般用途小型笼型三相异步电动机系列：一般用途小型笼型三相异步电动机Y2Y2、Y3Y3系列：在系列：在Y Y系列基础上改进而成。系列基础上改进而成。YRYR系列：三相绕线转子异步电动机系列：三相绕线转子异步电动机YDYD系列：变极多速三相异步电动机系列：变极多速三相异步电动机YQYQ系列：高起动转矩异步电动机系列：高起动转矩异步电动机YZYZ和和YZRYZR系列：起重和冶金用三相异步电动机系
23、列：起重和冶金用三相异步电动机YBYB系列：防爆式笼型异步电动机系列：防爆式笼型异步电动机YCTYCT系列：电磁调速异步电动机系列：电磁调速异步电动机第4章 三相异步电动机【例题4.1.1】NI。，min/r570n89.0cos79.0V380UHz50fkW55P NNNNNN试求试求（1 1）同步转速）同步转速 ；1n （2 2）极对数）极对数p p；（3 3）额定电流）额定电流 ；（4 4）额定负载时的转差率）额定负载时的转差率 ；Ns第4章 三相异步电动机教学重点：教学重点：1 1 三相异步电动机的主要结构三相异步电动机的主要结构2 2 三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基
24、本工作原理教学难点：教学难点：三相异步电机的三种运行状态三相异步电机的三种运行状态作业：作业：P151：4.1；4.5；P153：自测题五.1题 小结小结3 3 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值第4章 三相异步电动机教学内容：教学内容：4.2.1 4.2.1 交流绕组的基本知识交流绕组的基本知识4.2.2 4.2.2 三相单层绕组三相单层绕组4.2.3 4.2.3 三相双层绕组三相双层绕组教学目的与要求：教学目的与要求：1.1.掌握交流绕组的基本概念掌握交流绕组的基本概念2.2.掌握交流绕组的构成原则及绕组的结构掌握交流绕组的构成原则及绕组的结构4.2 4.2 交流电机的绕组和感应
25、电动势交流电机的绕组和感应电动势(Winding of Alternating-Current Machine)(Winding of Alternating-Current Machine)4.2.4 4.2.4 交流绕组的感应电动势交流绕组的感应电动势3.3.熟练掌握交流绕组感应电动势的大小和频率熟练掌握交流绕组感应电动势的大小和频率第4章 三相异步电动机4.2.0 概述概述 交流电机的绕组是实现机电能量转换的重要部件。交流电机的绕组是实现机电能量转换的重要部件。同步发电机：同步发电机：定子绕组的作用是产生感应电动势和输出电功率。定子绕组的作用是产生感应电动势和输出电功率。异步电动机：异步
26、电动机：定子绕组的作用是通电后，建立旋转磁场，该旋转磁定子绕组的作用是通电后，建立旋转磁场，该旋转磁场切割转子导体，感应电流，产生电磁转矩，使电机旋转，场切割转子导体，感应电流，产生电磁转矩，使电机旋转，输出机械能。输出机械能。第4章 三相异步电动机4.2.1 4.2.1 交流绕组的基本知识交流绕组的基本知识一、基本要求和分类一、基本要求和分类（1 1）三相绕组对称）三相绕组对称,以保证三相电动势和磁动势对称；以保证三相电动势和磁动势对称；（2 2）在导体数一定的情况下，力求获得最大的电动势和磁动势；）在导体数一定的情况下，力求获得最大的电动势和磁动势；（3 3）绕组的电动势和磁动势的波形力求
27、接近正弦波；）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦波；（4 4）端部连线应尽可能短，以节省用铜量；）端部连线应尽可能短，以节省用铜量；（5 5）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；（6 6）工艺简单、便于制造、安装和检修。）工艺简单、便于制造、安装和检修。1.1.基本要求基本要求第4章 三相异步电动机（1 1）根据绕法分叠绕组和波绕组；）根据绕法分叠绕组和波绕组；2.2.分类分类（2 2）按槽内导体层数分为单层绕组和双层绕组。）按槽内导体层数分为单层绕组和双层绕组。第4章 三相异步电动机二、交流绕组的几个基本概念二、交流绕组的几个基本概念1 1、极距
28、、极距 两个相邻磁极轴线之间沿定子两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的槽数铁心内表面的距离。若定子的槽数为为Z Z，磁极对数为，磁极对数为p p，则极距：，则极距：Z=2 p2 2、线圈节距、线圈节距y一个线圈的两个有效边之间所跨过的距离称为线圈的节距。一个线圈的两个有效边之间所跨过的距离称为线圈的节距。的绕组为整距绕组.y 3 3、电角度、电角度p电电角角度度机机械械角角度度的绕组为短距绕组.y 第4章 三相异步电动机4 4、槽距角、槽距角a相邻两个槽之间的电角度相邻两个槽之间的电角度：0360p=Z 每一个极面下每相所占的槽数为每一个极面下每相所占的槽数为5 5、每极每相槽
29、数、每极每相槽数q2Zq=pm分数，分数槽绕组q整数，整数槽绕组q1，分布绕组q1，集中绕组q第4章 三相异步电动机6 6、相带、相带 每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面下所占的范围，用电角度表示称为相带，常见：面下所占的范围，用电角度表示称为相带，常见：相带。相带。60第4章 三相异步电动机4.2.24.2.2 三相单层绕组三相单层绕组 单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于定子槽数的一半。单层绕组分为单层整距叠绕组、链式绕组、交定子槽数的一半。单层绕组分为单
30、层整距叠绕组、链式绕组、交叉式绕组和同心式绕组。叉式绕组和同心式绕组。一、单层整距叠绕组一、单层整距叠绕组 例：例：Z=24Z=24，2p=42p=4，m=3m=3，绕成单层整距叠绕组。，绕成单层整距叠绕组。【解解】：1.1.计算绕组数据计算绕组数据 6424p2z232224pm2zq（电角度）30243602z360p第4章 三相异步电动机2.2.划分相带划分相带 3.3.组成线圈和线圈组组成线圈和线圈组 4.4.构成一相绕组构成一相绕组1919三相单层整距叠三相单层整距叠绕组展开图绕组展开图.swfswf弄清并联支路数弄清并联支路数的概念的概念 a第4章 三相异步电动机 单层链式绕组由形
31、状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而成，整个外形如长链。成，整个外形如长链。链式绕组的特点：链式绕组的特点：二、单层链式绕组（1 1）“头接头，尾接尾头接头，尾接尾”反串规律连接；反串规律连接；（2 2）各相首端依次相）各相首端依次相 差差120120空间电角度；空间电角度；（3 3）节距小，）节距小，y=5y=5，端部连线短，端部连线短，省材料。各线圈大小一样，制作方便；省材料。各线圈大小一样，制作方便；2020三相单层链式绕组展开图三相单层链式绕组展开图.swfswf（4 4）一环套一环，形如长链，故称链式绕组；）一环套一环，形如长链，故称链
32、式绕组；（5 5）主要用于）主要用于q=2q=2的的4 4、6 6、8 8极小型三相异步电动机。极小型三相异步电动机。第4章 三相异步电动机三、单层交叉式绕组三、单层交叉式绕组2121三相单层交叉式绕组展开图（三相单层交叉式绕组展开图（U U相）相）.swfswf 单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。相交叉。交叉式绕组交叉式绕组由两大一小线圈交由两大一小线圈交叉布置。线圈端部叉布置。线圈端部连线较短，有利于连
33、线较短，有利于节省材料，并且省节省材料，并且省铜。广泛用于铜。广泛用于q1q1的的且为奇数的小型三且为奇数的小型三相异步电动机相异步电动机。例：例：Z=36Z=36，2p=42p=4，m=3m=3，绕成单层整距叠绕组。，绕成单层整距叠绕组。第4章 三相异步电动机四、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。形状的线圈组构成。同心式绕组端同心式绕组端部连线较长，适用部连线较长，适用于于q=4q=4、6 6、8 8等偶等偶数的数的2 2极小型三相极小型三相异步电动机。异步电动机。例：例：Z=24Z=24，2p=
34、22p=2，m=3m=3，绕成单层同心式绕组。，绕成单层同心式绕组。第4章 三相异步电动机优点优点不适合于大不适合于大中型电机中型电机元件少，结构简单，元件少，结构简单，嵌线方便，槽内无嵌线方便，槽内无层间绝缘层间绝缘广泛应用于广泛应用于10kW10kW以下的以下的异步电动机定子绕组异步电动机定子绕组单层绕组为单层绕组为整距绕组整距绕组缺点电动势和磁动电动势和磁动势波形较差势波形较差铁损和噪铁损和噪声较大声较大起动性起动性能较差能较差三相单层绕组的优缺点第4章 三相异步电动机4.2.3 4.2.3 三相双层绕组三相双层绕组 （1 1）双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈双层绕组每个槽
35、内放上、下两层线圈的有效边，线圈 的一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔的一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为为y y 的另一槽的下层。的另一槽的下层。双层绕组分双层叠绕组和双层波绕组双层绕组分双层叠绕组和双层波绕组。一、概述一、概述1.1.特点特点（2）各线圈尺寸一样。各线圈尺寸一样。（1）各线圈尺寸相同，绕制方便。各线圈尺寸相同，绕制方便。2.2.优点优点（2）选定合理节距，消除谐波，改善电动势（磁动势）波形。选定合理节距，消除谐波，改善电动势（磁动势）波形。3.3.分类分类第4章 三相异步电动机二、三相双层叠绕组二、三相双层叠绕组 例：例：Z=36Z=3
36、6，2p=42p=4，m=3m=3，y=8,y=8,试绕成双层短距叠绕组。试绕成双层短距叠绕组。【解解】：1.1.计算绕组数据计算绕组数据 9436p2z332236pm2zq（电角度）20363602z360p2.2.划分相带划分相带 根据根据q=3q=3，按，按60 60 相带次序相带次序U1U1、W2W2、V1V1、U2U2、W1W1、V2V2进行进行分相。分相。第4章 三相异步电动机3.3.组成线圈和线圈组组成线圈和线圈组 4.4.构成一相绕组构成一相绕组 22三相双层短距叠绕组.swf 并联支路数的概念并联支路数的概念aa 第4章 三相异步电动机 双层绕组的特点：双层绕组的特点：1
37、1）线圈数等于槽数；）线圈数等于槽数；2 2）线圈组数等于极数，也等于最大并联支路数）线圈组数等于极数，也等于最大并联支路数；3 3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。优点可以选择最有利的节可以选择最有利的节距，使电动势和磁动距，使电动势和磁动势波形更接近正弦波势波形更接近正弦波所有线圈的形状所有线圈的形状和尺寸相同，便和尺寸相同，便于实现机械化于实现机械化端部排列整齐端部排列整齐机械强度高机械强度高可组成较可组成较多的并联多的并联支路支路缺点嵌线困难用铜用铜量大量大第4章 三相异步电动机4.2.44.2.4交流电机绕组的感应电动势交流电机绕组的感应
38、电动势(emfemf of Alternating-Current Machine Winding)of Alternating-Current Machine Winding)分析方法：分析方法：单根导体感单根导体感应电动势应电动势单匝线圈感单匝线圈感应电动势应电动势线圈感应线圈感应电动势电动势线圈组感线圈组感应电动势应电动势相绕组感相绕组感应电动势应电动势第4章 三相异步电动机 一根导体的感应电动势频率和相绕组一根导体的感应电动势频率和相绕组的感应电动势频率相同。的感应电动势频率相同。P=1P=1，转一周，电动势变化，转一周，电动势变化1 1周；周；P=2P=2，转一周，电动势变化，转一周
39、，电动势变化2 2周；周；P P对极，转一周，电动势变化对极，转一周，电动势变化p p周；周；每分钟转每分钟转n n圈，电动势每分钟变化圈，电动势每分钟变化pnpn个周期。个周期。每秒钟转每秒钟转 圈，电动势每秒钟变化圈，电动势每秒钟变化 个周期。个周期。60n60pn电动势频率电动势频率:60pnf 一、感应电动势的频率一、感应电动势的频率第4章 三相异步电动机1 1、一根导体电动势的大小、一根导体电动势的大小lv1m1cmBE11m12Bl每极基波磁通量每极基波磁通量 平均磁感应强度平均磁感应强度正弦分布的气隙磁通正弦分布的气隙磁通密度的幅值密度的幅值一根导体的感应电动势（有效值）一根导体
40、的感应电动势（有效值）12 221cE.f电动势波形电动势波形:Blve 随时间变化的波形随时间变化的波形取决于气隙磁密在取决于气隙磁密在空间的分布波形空间的分布波形二、感应电动势的大小二、感应电动势的大小第4章 三相异步电动机1114.44pwE=fNk2 2、相绕组基波电动势的大小、相绕组基波电动势的大小每相串联总匝数每相串联总匝数对单层绕组：对单层绕组：apqNNc对双层绕组：对双层绕组：apqNNc2称为称为基波绕组因数。基波绕组因数。111wyqk=k k称为称为基波分布因数基波分布因数，绕组分布放置时线圈组电动势等于集，绕组分布放置时线圈组电动势等于集中绕组线圈组电动势应打的一个折
41、扣。中绕组线圈组电动势应打的一个折扣。1qk1yk称为称为基波短距因数基波短距因数，线圈短距时电动势比整距时打的一个，线圈短距时电动势比整距时打的一个折扣。折扣。第4章 三相异步电动机讨论：（1 1）f f、N N、kwkw1 1一定，相电动一定，相电动势大小与每相磁通势大小与每相磁通 成正比；成正比；1（2 2）线电动势）线电动势1p线E接：E1p线E3Y接：E1222P44.4wkfNE转子相绕组的基波电动势：转子相绕组的基波电动势：第4章 三相异步电动机教学重点：教学重点：1.1.交流绕组的基本概念；交流绕组的基本概念；2.2.交流绕组的构成原则和方式；交流绕组的构成原则和方式；教学难点
42、：教学难点：1.1.交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则作业：作业：P151：4.7 小结小结3.3.基波绕组感应电动势计算公式。基波绕组感应电动势计算公式。2 2 短距因数、分布因数的物理意义；短距因数、分布因数的物理意义；4.11 4.13第4章 三相异步电动机4.3 4.3 三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的空载运行教学内容：教学内容：4.3.1 4.3.1 空载运行时的电磁关系空载运行时的电磁关系教学目的与要求：教学目的与要求：1 1、熟练掌握空载运行时的电磁关系；、熟练掌握空载运行时的电磁关系；4.3.2 4.3.2 空载运行时的电压平衡方程式与等效电路空载运行时的电压平衡方程
43、式与等效电路2 2、掌握空载运行时的电压平衡方程式与等效电路、掌握空载运行时的电压平衡方程式与等效电路(No-load operation of three-phase asynchronous motor)(No-load operation of three-phase asynchronous motor)第4章 三相异步电动机4.3.1 4.3.1 空载运行时的电磁关系空载运行时的电磁关系一、主、漏磁通的分布一、主、漏磁通的分布 为了便于分析，根据磁通路径和性质不同，异步电动机的为了便于分析，根据磁通路径和性质不同，异步电动机的磁通分为主磁通和漏磁通。磁通分为主磁通和漏磁通。主磁通同时
44、交链定、转子绕组，主磁通同时交链定、转子绕组，其路径为：定子铁心其路径为：定子铁心气隙气隙转子转子铁心铁心气隙气隙定子铁心。主磁通起定子铁心。主磁通起传递能量的作用。传递能量的作用。除了主磁通以外的磁通称为漏除了主磁通以外的磁通称为漏磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次谐波磁通。漏磁通只起电抗和高次谐波磁通。漏磁通只起电抗压降作用。压降作用。第4章 三相异步电动机二、空载电流和空载磁动势二、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。异步电动机空载运行时的定子电流称为空载电流。.I功分量损耗的有另一个是用来供给铁心,I的无功分量产生主磁通一是用
45、来:由两部分组成I异步电动机空载电流与变压器一样,0a0r00基波幅值为,F载磁动势产生的旋转磁动势为空I三相空载电流000IpkNmF1w1100.92.IIIa0r00:即即0.F0，I0，E乎为零，于是几定、转子之间相对速度接近同步速,转子转速很高,空载运行时,22.I即I,基本为一无功性质电流所以I,I由于I0r000a0r第4章 三相异步电动机三、电磁关系三、电磁关系10RI)(I三三相相系系统统0)(0三相合成F1E0102E1E4.3.2 4.3.2 空载运行时的电压平衡方程与等效电路空载运行时的电压平衡方程与等效电路一、主、漏磁通感应电动势一、主、漏磁通感应电动势与变压器一样与
46、变压器一样,主、漏磁通在定子绕组上感应的电动势主、漏磁通在定子绕组上感应的电动势011114.44wkNfjE101XI jE可见，异步电动机空载时的电磁关系与变压器非常相似。可见，异步电动机空载时的电磁关系与变压器非常相似。)(U1三相系统第4章 三相异步电动机二、空载时电压平衡方程与等效电路二、空载时电压平衡方程与等效电路 与变压器一样，根据基尔霍夫电压定律，可列出空载时与变压器一样，根据基尔霍夫电压定律，可列出空载时定子每相电压方程式：定子每相电压方程式：0111010110111IZEXI jRIERIEEU同样也有：同样也有：100mmmE=-I(R+jX)=-I Z 根据上两式，可
47、以作出空根据上两式，可以作出空载时等效电路。载时等效电路。第4章 三相异步电动机 尽管异步电动机的电磁关系与变压器相似，但它们之间还是尽管异步电动机的电磁关系与变压器相似，但它们之间还是有差别的：有差别的：1 1）主磁场性质不同：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉动）主磁场性质不同：异步电动机为旋转磁场，变压器为脉动磁场磁场。4 4）由于存在气隙）由于存在气隙,异步电动机漏抗较变压器的大。异步电动机漏抗较变压器的大。0。I0,异步电动机空载时E0;I0,2)变压器E2222。10%的仅为2%而变压器30%,%为20%异步电动机3)由于存在气隙,0I5)5)异步电动机通常采用短距和分布绕组异步电动
48、机通常采用短距和分布绕组,计算时需考虑绕组计算时需考虑绕组因数因数,变压器则为整距集中绕组变压器则为整距集中绕组,可认为绕组因数为可认为绕组因数为1 1。第4章 三相异步电动机教学重点：教学重点：教学难点：教学难点：作作 业：业：小结小结 1 1）异步电动机空载时的电磁关系；异步电动机空载时的电磁关系；2 2）空载运行时的电压平衡方程与等效电路；空载运行时的电压平衡方程与等效电路；3 3）异步电动机与变压器的异同点。异步电动机与变压器的异同点。空载等效电路及励磁阻抗的物理意义空载等效电路及励磁阻抗的物理意义第4章 三相异步电动机4.4 4.4 三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行教
49、学内容：教学内容：4.4.1 4.4.1 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系教学目的与要求：教学目的与要求：1.1.熟练掌握负载运行时的电磁关系；熟练掌握负载运行时的电磁关系；4.4.2 4.4.2 转子绕组各电磁量转子绕组各电磁量3.3.掌握异步电动机的电动势和磁动势平衡方程掌握异步电动机的电动势和磁动势平衡方程(Load operation of three-phase asynchronous motor)(Load operation of three-phase asynchronous motor)4.4.3 4.4.3 磁动势平衡方程磁动势平衡方程4.4.4 4.4.4 电
50、动势平衡方程电动势平衡方程2.2.掌握转子绕组各电磁量；掌握转子绕组各电磁量；第4章 三相异步电动机4.4.1 4.4.1 负载运行时的电磁关系负载运行时的电磁关系4.4 4.4 三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行11IR11E22IR22E)(1三相系统U)(I多相系统多相系统21F1EsE22F0F0)(I三三相相系系统统1第4章 三相异步电动机4.4.2 4.4.2 转子绕组各电磁量转子绕组各电磁量一、转子电动势的频率一、转子电动势的频率 感应电动势的频率正比于导体与磁场的相对切割速度感应电动势的频率正比于导体与磁场的相对切割速度,故转子电动势的频率为故转子电动势的频率为:
