x

1 2
Fp1
缺点
嵌线 困难
用铜 量大
第4章 三相异步电动机
4.3交流电机绕组的感应电动势
4.3.1 线圈的感应电动势及短距系数
一、一根导体的电动势
电动势波形: e Blv 电动势频率: f pn
60
电动势大小: Ec1 2.22 fΦ1
随时间变化的波形 取决于气隙磁密在 空间的分布波形
二、整距绕组的电动势
每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的 电动势:
E y1(y ) Nc Et1 4.44 fNc 1
第4章 三相异步电动机
三、短距线圈的电动势 每个短距线圈的电动势:
E y1( y ) 4.44 fNcΦ1k y1
ky1

E y1(yτ) E y1(yτ)

sin(
sint
空间分布为矩形波,随时间按正弦规律变化.
变化频率为电流频率。
空间位置不变而幅值和方向随时间变化的磁动势称为脉动磁
动势。
第4章 三相异步电动机
矩形波磁动势可能分解为基波和一系列高次谐波:
fc (
x,t
)
Fc1
sint cos
x Fc3
sint cos
3
x
... Fc
sint cos
x
...
基波磁动势为:
fc1(
x,t
)

Fc1
sint
cos
x
基波磁动势最大值为:
42
Fc1 2 Nc Ic 0.9 Nc Ic
整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线， 空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化——仍然为脉动磁动势。
第4章 三相异步电动机
作为电动机，转速在 0 ~ n1范围内变化，转差率在0~1范围内变。
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
速为：
n = ( 1 - s) n1
额定运行时，转差率一般在0.01~0.06之间，即电机转速接
近同步速。
第4章 三相异步电动机
y τ
900
)
称为短距系数：
线圈短距时电动势 比整距时打的一个 折扣．
第4章 三相异步电动机
4.3.2 线圈组的感应电动势及分布系数
一组线圈由q个线圈组成,若q个线圈为集中绕组时,各线圈电 动势大小相等、相位相同，线圈组电动势为:
Eq1(q=1 ) = 4.44 fqNck y1 1
若q个线圈为分布绕组,放在q个槽内,各线圈电动势大小相同, 相位相差α电角度,电动势为:
Eq1( q1 ) 4.44 fqNck y1kq1 1 4.44 fqNckw1 1
kq1
=
Eq1(q>1) Eq1(q=1)
=
sin qa 2
qsin a
2
称为基波分布系数:
线圈组电动势等于集 中线圈组电动势打的 一个折扣.
kw1 = k y1kq1
称为基波绕组 系数。
第4章 三相异步电动机
二、转子部分
1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 2、转子绕组： 1）鼠笼式转子：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。2）绕线式转子：转 子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
三、气隙
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。
第4章 三相异步电动机
4.2.2 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 定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。
一、单层链式绕组 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。
链式绕组的每个线 圈节距相等并且制造方 便；线圈端部连线较短 并且省铜。主要用于 q=2的4、6、8极小型 三相异步电动机。
4.4.1 单相绕组的磁动势
一、整距集中绕组的磁动势
一台两极气隙均匀的交流电机,一个整距绕 组通入交流电流,线圈磁动势在某瞬间的分布 如图,由全电流定律得:
Hdl i Nci
忽略铁心磁阻,磁动势完全降落在两个
气隙上.每个气隙的磁动势为:
fc

1 2
Nci

1 2
Nc Ic
sint

Fcm
第4章 三相异步电动机
按转子结构分： 鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机
继续
继续
第4章 三相异步电动机
右图是一台三相鼠笼型异步电 动机的外形图。
下面是它主要部件的拆分图。
第4章 三相异步电动机
鼠笼型转子 铁心和绕组 结构示意图
三相绕线型 转子结构图
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第4章 三相异步电动机
第4章 三相异步电动机
（１）采用短距绕组来削弱高次谐波
让k y 0尽可能小.
采
y
用y
4 5




1
时
,
k
y
时,k y5 0, E

p5
0

,E
0
p
0
（２）采用分布绕组来削弱高次谐波
让kq 尽可能小 ３．采用Ｙ接线消除线电动势中的三及其倍数的奇次谐波
第4章 三相异步电动机
4.4交流电机绕组的磁动势
6）工艺简单、便于制造、安装和检修。
第4章 三相异步电动机
二、交流绕组的基本概念
1、极距
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 槽数为Z，磁极对数为p，则极距：
2、线圈节距 y
= Z
2p
一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。
y 的绕组为整距绕组. y 的绕组为短距绕组.
s0
制动 机械能转变为电
能
第4章 三相异步电动机
4.1.3 型号和额定值
一、型号 例:
第4章 三相异步电动机
第4章 三相异步电动机
额定电流I N ( A )
在额定运行状态下流
入定子绕组的线电流.
额定功率PN ( kW )
额定电压U N ( kV或V )
额定条件下转轴上 输出的机械功率。
额定运行状态时加在
三、异步电机的三种运行状态 根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态
状态
实现
转速 转差率 电磁转矩 能量关系
电动机
定子绕组接对 称电源
0 < n < n1
0 s 1
驱动 电能转变为机
械能
电磁制动
外力使电机沿磁 场反方向旋转
n<0
s 1
制动 电能和机械能转
n > n1
f p1(x, t)
Fp1
sin
t
cos

x 0.9
Nk w1 p
Ip
sint cos
x
单相绕组的基波磁动势是在空间按余弦规律分布， 幅值大小随时间按正弦规律变化的脉动磁动势。
第4章 三相异步电动机
三、单相脉动磁动势的分解
f p1(x,t)
Fp1
sint cos
4.3.3 一相绕组的基波感应电动势
一、一相绕组的基波电动势 一绕组有2a条支路，一条支路由若干个线圈组路串联组成。
一相绕组的基波电动势为一条支路的基波电动势
E p1 = 4.44 fNkw1 1
对单层绕组： N = pqNc 2a
对双层绕组： N = 2 pqNc 2a
第4章 三相异步电动机
二、短距绕组、分布绕组对电动势波形的影响
Fp1 2 Fq1k y1 0.9( 2 qNc ) k y1kq1Ic
第4章 三相异步电动机
3、相绕组的磁动势
每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路。若电机有p 对磁极，就有p条并联的对称分支磁路，所以一相绕组的基波 磁动势就是该绕组在一对磁极下线圈所产生的基波磁动势，若 每相电流为Ip:
对V次谐波： pν
νp
τν
1τ ν
nν n αν να
fν

pν nν 60
νf
k y

sin( y 900
)
sin q
kq

2
q sin
2
E p 4.44 fNky kq
第4章 三相异步电动机
改善电动势波形的方法:
１．改善主磁极磁场的分布
２．改善交流绕组的构成，削弱谐波电动势
二、额定值 定子绕组上的线电压.
额定转速nN ( r / min) 额定运行时电 动机的转速.
额定功率因数cos
额 额定 定效 频率 率fNN
N
额定值关系有： PN 3 UN INcosN ηN
第4章 三相异步电动机
三、接线
三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机 的定子部分完全相同。
二、单相脉动磁动势 1、整距分布绕组的磁动势
每个绕组由q 个线圈串联构成，依次在定子圆周空间错开槽 距角α,绕组的基波磁动势为q个线圈基波磁动势的空间矢量和：
Fq1 qFc1kq1 2、一组双层短距分布绕组的基波磁动势
双层短距分布绕组的基波磁动势为两个等效绕组基波磁动 势的相量和，用短距系数计及绕组短距的影响：
4.6 三相异步电动机的负载运行
4.7三相异步电动机的等效电路和相量图. 4.8三相异步电动机的功率平衡、转矩平衡
第4章 三相异步电动机
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
4.1.1三相异步电动机的基本结构
一、定子部分