电机及应用第二版第四章-三相异步电动机课件.ppt

1、下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第一节第一节 概述概述第二节第二节 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理第三节第三节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构第四节第四节 绿色环保节能型社会与三相异步电动机绕组绿色环保节能型社会与三相异步电动机绕组第五节第五节 三相异步电动机绕组三相异步电动机绕组第六节第六节 三相异步电动机的运行原理与工作特性三相异步电动机的运行原理与工作特性下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第一节第一节 概述概述 电机是一种用来将电能与机械能相互转换的电磁装置。电机是一种用来将电能与机械能相互转换

2、的电磁装置。其运行原理基于电磁感应定律。电机的种类与规格很多，其运行原理基于电磁感应定律。电机的种类与规格很多，按其电流类型分类，可分为直流电机和交流电机两大类。按其电流类型分类，可分为直流电机和交流电机两大类。按其功能的不同交流电机可分为交流发电机和交流电动机按其功能的不同交流电机可分为交流发电机和交流电动机两大类。目前广泛采用的交流发电机是同步发电机，这是两大类。目前广泛采用的交流发电机是同步发电机，这是一种由原动机拖动旋转（例如火力发电厂的汽轮机、水电一种由原动机拖动旋转（例如火力发电厂的汽轮机、水电站的水轮机）产生交流电能的装置。当前世界各国的电能站的水轮机）产生交流电能的装置。当前世

3、界各国的电能几乎均由同步发电机产生。交流电动机则是指由交流电源几乎均由同步发电机产生。交流电动机则是指由交流电源供电将交流电能转变为机械能的装置。根据电动机转速的供电将交流电能转变为机械能的装置。根据电动机转速的变化情况，可分为同步电动机和异步电动机两类。同步电变化情况，可分为同步电动机和异步电动机两类。同步电动机是指电动机的转速始终保持与交流电源的频率同步，动机是指电动机的转速始终保持与交流电源的频率同步，不随所拖动的负载变化而变化的电动机，它主要用于功率不随所拖动的负载变化而变化的电动机，它主要用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，如大型水泵、空气压较大，转速不要求调节的生产机械，如大型

4、水泵、空气压缩机、矿井通风机等上面。缩机、矿井通风机等上面。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第一节第一节 概述概述 而交流电动机是指由交流电源供电，电动机的转速随而交流电动机是指由交流电源供电，电动机的转速随负载变化而稍有变化的旋转电机，这是目前使用最多的一负载变化而稍有变化的旋转电机，这是目前使用最多的一类电动机。按供电电源的不同，异步电动机又可分为三相类电动机。按供电电源的不同，异步电动机又可分为三相异步电动机和单相异步电动机两大类。三相异步电动机由异步电动机和单相异步电动机两大类。三相异步电动机由三相交流电源供电，由于其结构简单、价格低廉、坚固耐三相交流电源供电，由于其结构简

5、单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便，因此在工、农业及其他各个领域中都用、使用维护方便，因此在工、农业及其他各个领域中都获得了广泛的采用。据我国及世界上一些发达国家的统计获得了广泛的采用。据我国及世界上一些发达国家的统计表明，在整个电能消耗中，电动机的耗能约占表明，在整个电能消耗中，电动机的耗能约占6067%，而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。单而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。单相异步电动机取用单相交流电源，电动机功率一般都比较相异步电动机取用单相交流电源，电动机功率一般都比较小，主要用于家庭、办公场所等只有单相交流电源的场所，小，主要用于家庭、办公场所等只有单相

6、交流电源的场所，用于电风扇、空调、电冰箱、洗衣机等电器设备中。用于电风扇、空调、电冰箱、洗衣机等电器设备中。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页120sin120sinsinmWmVmUtIitIitIiViU1U2V1V2W1W2UiWiWiUiViitmIo下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页iWiUiVitmIo0n规定规定 i:“+”首端流入，末端流出。首端流入，末端流出。i:“”末端流入，首端流出。末端流入，首端流出。U1V2W1V1W2U2()电流出电流出()电流入电流入下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页WiVi

7、Uii tU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2NS0 t 60t 1n60 90t 600mIoSNSN下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页AU1U2V2W1V1w2AU1U2V2W1V1W2分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：2.0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)WiU1U2W1W2V1V2UiVi0mIWiViUi tiomINSNS下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页0t 即：即：1pWiViUioimI tViAXBYCZUiWi

8、U1U2V2W1V1W2NS下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页W2/V2U1V1W1 U1/V1/W1/U2/U2V2/W2UiViWiU2/U2U1U1/V1V1/V2V2W1/W2W2/W1下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页极对数极对数2p旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关UiViWiU1U2/U1NS/W1W1W2V1/V1/V2V2/U2/W2SNWiViUioimI tU1 U1/U2/U2V1V1/V2/V2W2W2/W1/W1下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页分）转/(6011fn工频：工频：Hz501 f分

9、）转/(30001np=1时时pSU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSWiViUioimI t下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页/U1NS/U2U2U1V1W2W1/V1/W!/W2V2/V2SN0t 60tp=2时时ViWiUiit mI0分）转/(150026011fn1n30U1U2/U1/W1W1W2V1/V1/V2V2/U2/W2NSNS下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页)/(6011分转pfn 2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空

10、间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/(00014p分分）转转/(75090旋转磁场转速旋转磁场转速n1与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页U1U2V2W1V1W2分）转/(6011pfn BlvBliFvF1nNS下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页1nn 如果如果:1nn 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页%)61(s转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得1)(1nns%10011nnns 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 nN=975 r/min，

11、电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的磁。试求电动机的磁极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n1=1000 r/min,2.5%100%10009751000%10011Nnnns下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页三、异步电机的三种运行状态1、电动机运行状态、电动机运行状态2、发电机状态、发电机状态3、电磁制动状态、电磁制动状态下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页异步电动机的三种运行状态 1.电动机运行状态（电动机运行状态（0s

12、1）前面讨论的是气隙旋前面讨论的是气隙旋转磁场的旋转方向与转子中感应电流之间形成的电磁转矩转磁场的旋转方向与转子中感应电流之间形成的电磁转矩两者方向相同，即为电动机运行状态，输入电功率，输出两者方向相同，即为电动机运行状态，输入电功率，输出机械功率。机械功率。(1)当异步电动机在静止状态或刚接上电源，即电动当异步电动机在静止状态或刚接上电源，即电动机刚开始起动的一瞬间，转子转速机刚开始起动的一瞬间，转子转速n=，则对应的转差率，则对应的转差率s=1。(2)如转子转速如转子转速n=n1，则转差率，则转差率s=。(3)异步电动机在正常状态下运行时，转差率异步电动机在正常状态下运行时，转差率s在在1

13、之间变化。之间变化。(4)三相异步电动机在额定状态（即加在电动机定子三相异步电动机在额定状态（即加在电动机定子三相绕组上的电压为额定电压，电动机输出的转矩为额定三相绕组上的电压为额定电压，电动机输出的转矩为额定转矩）下运行时，额定转差率转矩）下运行时，额定转差率SN约在约在0.010.06之间。由之间。由此可以看出三相异步电动机的额定转速此可以看出三相异步电动机的额定转速nN与同步转速与同步转速n1较较为接近。为接近。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页异步电动机的三种运行状态 例例 已知已知2-160-4三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速n1=1500r/min，额定转

14、差率，额定转差率sN=0.027，求该电动，求该电动机的额定转速机的额定转速nN。解：解：由由 可得可得 1N1Nnnns1460r/minr/min1500)027.01()(11NNnns下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 (5)当三相异步电动机空载时（即轴上当三相异步电动机空载时（即轴上没有拖动机械负载，电动机空转），由于没有拖动机械负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力及摩擦阻力，故电动机只需克服空气阻力及摩擦阻力，故转速转速n与同步转速与同步转速n1相差甚微，转差率相差甚微，转差率s很小，很小，约为约为0.0040.007。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一

15、页异步电动机的三种运行状态 2.发电机状态（发电机状态（-sn1，则，则sn1。即电机此时输入机械功率，输出电。即电机此时输入机械功率，输出电功率，处于发电状态运行。故异步电机的运行状态是可逆功率，处于发电状态运行。故异步电机的运行状态是可逆的，既可作电动机运行，又可作发电机运行。的，既可作电动机运行，又可作发电机运行。3.电磁制动状态（电磁制动状态（1s1.此时此时旋转磁场在转子导体上产生的电磁转矩两者方向仍相同，旋转磁场在转子导体上产生的电磁转矩两者方向仍相同，故电磁转矩方向与转子受力方向相反，即此时的电磁转矩故电磁转矩方向与转子受力方向相反，即此时的电磁转矩属制动转矩性质。此状态时一方面

16、定子绕组从电源吸取电属制动转矩性质。此状态时一方面定子绕组从电源吸取电功率，另一方面外加力矩克服电磁转矩做功，向电机输入功率，另一方面外加力矩克服电磁转矩做功，向电机输入机械功率，它们均变成电机内部的热损耗。机械功率，它们均变成电机内部的热损耗。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 三相异步电动机由静止的定子和旋转的转三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，子两个重要部分组成，定子和转子之间由气定子和转子之间由气隙分开。隙分开。图示为三相异步电动机结构示意图。图示为三相异步电动机结构示意图。轴承盖接线盒端盖机座定子铁心定子绕组

17、转轴转子风扇罩壳轴承(a)(b)下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 定子绕组分布在定子铁心的槽内，定子绕组分布在定子铁心的槽内，小型电动机的定小型电动机的定子绕组通常用漆包线绕制，子绕组通常用漆包线绕制，三相绕组在定子内圆周空三相绕组在定子内圆周空间彼此相隔间彼此相隔120，共有六个出线端，共有六个出线端，分别引至电动机分别引至电动机接线盒的接线柱上。接线盒的接线柱上。三相定子绕组可以连接成星形或三相定子绕组可以连接成星形或三角形，三角形，如图所示。如图所示。其接法根据电动机的额定电压和其接法根据电动机的额定

18、电压和三相电源电压而定，三相电源电压而定，通常三个绕组的首端分别用通常三个绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，表示，末端分别用末端分别用U2、V2、W2表示。表示。W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1(a)(b)(a)星形联结；星形联结；(b)三角形联结三角形联结下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 2.转子 转子由转子铁心、转子由转子铁心、转子绕组、转子绕组、转轴转轴和风扇等组成。和风扇等组成。转子铁心也用转子铁心也用0.5 mm厚厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装压装在转轴上。在转轴上。其外围表面冲有凹槽，其外围表面冲有凹槽，用以用以安

19、放转子绕组。安放转子绕组。转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。或电流。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 异步电动机按转子绕组形式不同，异步电动机按转子绕组形式不同，可分为绕可分为绕线转子和笼型转子两种。线转子和笼型转子两种。绕线转子的绕组和定绕线转子的绕组和定子绕组一样，子绕组一样，也是三相绕组，也是三相绕组，绕组的三个末端绕组的三个末端接在一起（接在一起（Y型），型），三个首端分别接在转轴上三个首端分别接在转轴上三个彼此绝缘的铜制滑环上，三个彼此绝缘的铜制滑环上，再通过滑环上的再通过滑环上的电刷与外电路的变阻器相接，电刷与外电路的变阻

20、器相接，以便调节转速或以便调节转速或改变电动机的起动性能，改变电动机的起动性能，如图所示。如图所示。转子绕组滑环变 阻 器(a)(b)下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页(a)(b)笼型转子绕组是在转子铁心槽内插入铜条，笼型转子绕组是在转子铁心槽内插入铜条，两端两端再用两个铜环焊接而成的。再用两个铜环焊接而成的。若把铁心拿出来，若把铁心拿出来，整个转整个转子绕组外形很像一个鼠笼，子绕组外形很像一个鼠笼，故称笼型转子。故称笼型转子。对于中小对于中小功率的电机，功率的电机，目前常用铸铝工艺把笼型绕组及冷却用目前常用铸铝工艺把笼型绕组及冷却用的风扇叶片铸在一起，的风扇叶片铸在一起，如图所示。

21、如图所示。(a)铜条转子铜条转子(b)铸铝转子铸铝转子下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第四节第四节 绿色环保节能型社会与三相异步电动机绕组绿色环保节能型社会与三相异步电动机绕组 据统计在整个电能的消耗中，我国电据统计在整个电能的消耗中，我国电动机能耗约占动机能耗约占60%，

22、而在电动机能耗中，而在电动机能耗中，中小型异步电动机的能耗超过了中小型异步电动机的能耗超过了80%，由，由于历史的原因，我国以前生产的各类电动于历史的原因，我国以前生产的各类电动机效率均比较低，从而造成电能的大量浪机效率均比较低，从而造成电能的大量浪费，因而电动机系统的节能已被国家列为费，因而电动机系统的节能已被国家列为重点节能工程。重点节能工程。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页三相异步电动机节能新措施三相异步电动机节能新措施 我国起动的我国起动的“十一五十一五”国家重点节能国家重点节能工程中，电动机系统节能工程即为其中之工程中，电动机系统节能工程即为其中之一，据估算一，据估算20

23、08年我国电动机总容量约为年我国电动机总容量约为12亿千瓦，由于我国以前生产的电动机总亿千瓦，由于我国以前生产的电动机总体技术水平与国际先进水平比，仍有一定体技术水平与国际先进水平比，仍有一定差距，主要表现为电动机效率普遍较低，差距，主要表现为电动机效率普遍较低，因而列入节能工程中，首要的就是提高电因而列入节能工程中，首要的就是提高电动机的效率动机的效率.下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页节能具体措施为：节能具体措施为：（1）更新淘汰低效电动机，推广高效节）更新淘汰低效电动机，推广高效节能电动机，永磁电动机等。能电动机，永磁电动机等。（2）提高电动机传动系统效率，推广异）提高电动机传

24、动系统效率，推广异步电动机变频调速技术，逐步采用交流变步电动机变频调速技术，逐步采用交流变频调速技术来取代直流电动机调速。频调速技术来取代直流电动机调速。（3）优化电动机系统的运行与控制，推）优化电动机系统的运行与控制，推广三相异步电动机软起动技术，无功补偿广三相异步电动机软起动技术，无功补偿装置和计算机自动控制系统等。装置和计算机自动控制系统等。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页高效节能型三相异步电动机高效节能型三相异步电动机 我国以前生产的我国以前生产的J2、JO2、Y、Y2等系列三相等系列三相异步电动机效率总体水平较低的主要原因之一是异步电动机效率总体水平较低的主要原因之一是电

25、动机定子及转子铁心均采用电动机定子及转子铁心均采用0.35mm0.5mm的的热轧硅钢片制作热轧硅钢片制作,从而造成电动机铁损耗增大。为从而造成电动机铁损耗增大。为此国家将采用强制性措施，停止热轧硅钢片的生此国家将采用强制性措施，停止热轧硅钢片的生产，这样就迫使电机行业重新设计采用冷轧硅钢产，这样就迫使电机行业重新设计采用冷轧硅钢片制作铁心的片制作铁心的YX系列、系列、Y2-E系列及系列及Y3系列新型系列新型三相异步电动机，除了铁心材料的改变以外，还三相异步电动机，除了铁心材料的改变以外，还采取了改进定子、转子槽的配合和风扇结构等措采取了改进定子、转子槽的配合和风扇结构等措施，使这些新系列三相异

26、步电动机的效率比施，使这些新系列三相异步电动机的效率比Y及及Y2系列提高了约系列提高了约13%，达到了国际电工委员会，达到了国际电工委员会颁布的能效标准，因此被称为颁布的能效标准，因此被称为“高效节能电动高效节能电动机机”。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 图图4-21为国产高效节能电动机外形图。为国产高效节能电动机外形图。我国目前高效节能型三相异步电动机市场我国目前高效节能型三相异步电动机市场份额仅占约份额仅占约1%，今后将大批量生产及使用。，今后将大批量生产及使用。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页表表4-4列出了部分三相异步电动机的性能指标对照。列出了部分三相异步电

27、动机的性能指标对照。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 由对照表可见由对照表可见,采用冷轧硅钢片制作的采用冷轧硅钢片制作的Y2-E系列高效节能型三相异步电动机虽然系列高效节能型三相异步电动机虽然制造成本比用热轧硅钢片制作的制造成本比用热轧硅钢片制作的Y系列三相系列三相异步电动机价格偏高异步电动机价格偏高,但增加的成本仅需几但增加的成本仅需几个月的使用后即从节省的电费中回收个月的使用后即从节省的电费中回收,其效其效益是相当可观的益是相当可观的,可以说是利国利民可以说是利国利民.下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第五节 绕组是三相异步电动机的主要组成部分，是绕组是三相异步电动机

28、的主要组成部分，是产生旋转磁场、实现能量转换的关键部件，也是产生旋转磁场、实现能量转换的关键部件，也是容易损坏的部位。所以掌握定子绕组的基本结构容易损坏的部位。所以掌握定子绕组的基本结构及连接方法，是进行故障处理及维修的先决条件。及连接方法，是进行故障处理及维修的先决条件。三相异步电动机的定子绕组是由许多嵌放在定子三相异步电动机的定子绕组是由许多嵌放在定子铁心槽内的线圈按照一定的规律分布、排列并连铁心槽内的线圈按照一定的规律分布、排列并连接而成的。为满足异步电动机的运行要求，必须接而成的。为满足异步电动机的运行要求，必须保证各相绕组的形状、尺寸及匝数都相同，且在保证各相绕组的形状、尺寸及匝数都

29、相同，且在空间的分布应彼此相差空间的分布应彼此相差120电角度。并要求绕组电角度。并要求绕组的绝缘性能和机械强度可靠，制造工艺简单，用的绝缘性能和机械强度可靠，制造工艺简单，用铜量少，散热条件好，检修方便。铜量少，散热条件好，检修方便。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第五节 一一、绕组的分类、绕组的分类 三相异步电动机的定子绕组一般采用三相异步电动机的定子绕组一般采用分布绕组的形式。若按槽内层数来分，可分布绕组的形式。若按槽内层数来分，可分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕分为单层绕组、双层绕组和单双层混合绕组。按每极每相所占槽数来分，可分为整组。按每极每相所占槽数来分，可分为整数

30、槽绕组和分数槽绕组；若按绕组的结构数槽绕组和分数槽绕组；若按绕组的结构和形状来分，又可分为链式绕组、同心式和形状来分，又可分为链式绕组、同心式绕组、交叉式绕组、叠绕组和波绕组等。绕组、交叉式绕组、叠绕组和波绕组等。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页二、定子绕组的常用术语二、定子绕组的常用术语 1 线圈、线圈组、绕组线圈、线圈组、绕组 线圈也称绕组元件，是构成绕组的最线圈也称绕组元件，是构成绕组的最基本单元，它是用绝缘导线（圆线或扁线）基本单元，它是用绝缘导线（圆线或扁线）按一定形状绕制而成的，可由一匝或多匝按一定形状绕制而成的，可由一匝或多匝组成；多个线圈连接成一组就称为线圈组；组成

31、；多个线圈连接成一组就称为线圈组；由多个线圈或线圈组按照一定的规律连接由多个线圈或线圈组按照一定的规律连接在一起就形成一相绕组，三相异步电动机在一起就形成一相绕组，三相异步电动机定子有三相绕组。定子有三相绕组。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 图图4-22所示为常用线圈示意图。图中，所示为常用线圈示意图。图中，线圈嵌入铁心槽内的直线部分称为有效边，线圈嵌入铁心槽内的直线部分称为有效边，是进行电磁能量转换的部分。伸出铁心槽是进行电磁能量转换的部分。伸出铁心槽外的部分，仅起连接作用，不能直接转换外的部分，仅起连接作用，不能直接转换能量，称为端部。在不影响电动机电磁性能量，称为端部。在不

32、影响电动机电磁性能和工艺操作的前提下，应尽量缩短线圈能和工艺操作的前提下，应尽量缩短线圈的端部，以节约导线和减小损耗。的端部，以节约导线和减小损耗。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 2 极距极距 定子绕组一个磁极所占有定子圆周的距离称为极距，定子绕组一个磁极所占有定子圆周的距离称为极距，一般用定子槽数来表示。即一般用定子槽数来表示。即 式中式中,为磁极数为磁极数,为极距，为极距，Z1为定子铁心总槽数。为定子铁心总槽数。3 线圈节距线圈节距y 一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为节一个线圈的两个有效边所跨定子圆周的距离称为节距，一般也用定子槽数来表示。如：某线圈的一个有效距，一

33、般也用定子槽数来表示。如：某线圈的一个有效边嵌放在第边嵌放在第1槽，而另一个有效边嵌放在第槽，而另一个有效边嵌放在第6槽，则其节槽，则其节距距y（61）槽）槽5槽。从绕组产生最大磁通势或电动槽。从绕组产生最大磁通势或电动势的要求出发，节距势的要求出发，节距y应接近于极距应接近于极距，即，即 y 当当y时，称为整距绕组；时，称为整距绕组；y 1。在本例中若要求。在本例中若要求a2，则各线圈之间的连接顺序为，则各线圈之间的连接顺序为123101112192021282930。U1U2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 由上分析可见，三相绕组若用双层绕组由上分析可见，三相绕组若用双层绕组结

34、构时，每一相的极相组正好等于电动机结构时，每一相的极相组正好等于电动机的磁极数，即每相有的磁极数，即每相有2p个极相组，而每个个极相组，而每个极相组可以单独成为一条支路，因此双层极相组可以单独成为一条支路，因此双层绕组的最大并联支路数绕组的最大并联支路数a2p。国产国产JO2系列、系列、Y系列及系列及Y2系列三相异系列三相异步电动机的定子绕组，功率在步电动机的定子绕组，功率在10kW左右以左右以上者，均采用双层叠绕组。当然其磁极对上者，均采用双层叠绕组。当然其磁极对数、定子铁心槽数和极距各不相同。数、定子铁心槽数和极距各不相同。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2双层波绕组 双层波绕

35、组主要用于大、中型绕线转子异步电动机的转子绕双层波绕组主要用于大、中型绕线转子异步电动机的转子绕组中，这样可以减少线圈的组间连接线，容易保持转子的平衡。组中，这样可以减少线圈的组间连接线，容易保持转子的平衡。双层波绕组的接线特点是两个相互连接的线圈成波浪形状前双层波绕组的接线特点是两个相互连接的线圈成波浪形状前进如图所示。即一个线圈的上、下层边之间的距离进如图所示。即一个线圈的上、下层边之间的距离Y，近似等于，近似等于极距，而相互连接的两个线圈对应的上层边极距，而相互连接的两个线圈对应的上层边(或对应的下层边或对应的下层边)之之间联距离间联距离y近似等于近似等于2 ，即为一对磁极的距离，故，即

36、为一对磁极的距离，故 。当连接。当连接了了p个元件后，即从起始位置向前推进个元件后，即从起始位置向前推进py的距离后，也即绕行一周的距离后，也即绕行一周后为了能使绕组继续绕行下去，需人为地将元件放置到离起始槽后为了能使绕组继续绕行下去，需人为地将元件放置到离起始槽前移或后退一个槽中。如此继续。由上述的连接方法可见，波绕前移或后退一个槽中。如此继续。由上述的连接方法可见，波绕组的连接顺序是先把同极性组的连接顺序是先把同极性(例如例如N极极)下属于同一相的线圈串联，下属于同一相的线圈串联，因此，波绕组的最多并联支路数因此，波绕组的最多并联支路数a=2。pZy1下一页下一页总目录总目录返回返回上一页

37、上一页 例例:波绕组波绕组2p=4，m=3，z1=36，线圈节距，线圈节距y1=7，并联支路数，并联支路数a=2，试绘出其绕组展开图。试绘出其绕组展开图。解：该绕组相带划分和各相所占的槽号如图所示，线圈应按下述解：该绕组相带划分和各相所占的槽号如图所示，线圈应按下述次序连接次序连接(以以U相为例相为例)。因为因为,合成节距合成节距 槽槽=18槽槽,线圈节距线圈节距y1=7槽槽 故故U相若从第相若从第3号线圈起头，则号线圈起头，则3号线圈的一条边应嵌在号线圈的一条边应嵌在3槽的上层槽的上层(实实线线)，另一边应嵌在，另一边应嵌在3+7=10号槽的下层号槽的下层(虚线虚线)，如图所示。，如图所示。

38、2361pZy然后，根据然后，根据y=18，3号线圈应与号线圈应与3十十18=21号线圈相连。号线圈相连。21号线圈的第一号线圈的第一条边应嵌在条边应嵌在21槽的上层，另一条边应槽的上层，另一条边应嵌在嵌在21+7=28号槽的下层。这样连续号槽的下层。这样连续地连接两个线圈以后，恰好在定子圆地连接两个线圈以后，恰好在定子圆周绕行一周。为避免绕组闭合，人为周绕行一周。为避免绕组闭合，人为地后退一个槽，然后从地后退一个槽，然后从2号线圈出发，号线圈出发，继续绕行下去，直至将所有继续绕行下去，直至将所有S极下的极下的线圈串联起来，形成一个线圈组。用线圈串联起来，形成一个线圈组。用相同的方法，可将所有

39、相同的方法，可将所有N极下的线圈极下的线圈串联起来，形成另一线圈组。最后，串联起来，形成另一线圈组。最后，将这两个线圈组并联起来，即可得到将这两个线圈组并联起来，即可得到U相绕组。相绕组。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 不难看出，线圈连接时，节距不难看出，线圈连接时，节距y1只影响本线圈只影响本线圈的跨距，即同一线圈上、下层边之间的距离，而的跨距，即同一线圈上、下层边之间的距离，而不影响线圈之间的连接规律，线圈之间的连接次不影响线圈之间的连接规律，线圈之间的连接次序完全取决于合成节距序完全取决于合成节距y。由上分析可知，在整数槽波绕组中，当合成由上分析可知，在整数槽波绕组中，当合

40、成节距时，无论电机极数为多少，每相绕组都只有节距时，无论电机极数为多少，每相绕组都只有两个线圈组，故并联支路最多只有两条。两个线圈组，故并联支路最多只有两条。U相绕组的连接顺序如下:下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页变压器：变压器：变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 m E2=4.44 f N2 m11m 44.4NfUi1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e，U1 E1=4.44 K1 f 1N1 m每极磁通每极磁通1111m44.4NfKU 1mU旋转磁场与定子导体间

41、的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n1，所以，所以16011pnf感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 1111126060fspnnnnpnnf旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导

42、体和转子导体的速度不同下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 E20=4.44 f 1N2 即即E2=s E20 2122222LfsLfXX20=2 f1L2即即X2=sX20 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页222222XREI 2202220)(sXRsE )(0002nnIs 2202220max21XREIs 220222222222)(cossXRRXRR202SXRs 很很小小时时1cos2202XRss 较较大大时时s1cos22下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2202220222222)(XREXREIss 2202222)(cosXRRs变化曲

43、线随、SI cos22)(2 Isn)cos(2sn 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2coss1I2,2cosO2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页二、三相异步电动机的功率和转矩二、三相异步电动机的功率和转矩 1 功率及效率功率及效率 任何机械在实现能量的转换过程中总有损耗存在，异任何机械在实现能量的转换过程中总有损耗存在，异步电动机也不例外，因此异步电动机轴上输出的机械功率步电动机也不例外，因此异步电动机轴上输出的机械功率P2总是小于其从电网输入的电功率总是小于其从电网输

44、入的电功率P1，举例说明。，举例说明。例例:Y2-160M-4三相异步电动机输出功率（额定功率）三相异步电动机输出功率（额定功率）=11kW，额定电压，额定电压 =380，额定电流，额定电流 =22.3，电，电动机功率因数动机功率因数cos 1=0.85，求额定输入功率，求额定输入功率 及输出功率及输出功率与输入功率之比与输入功率之比 。解：解：由三相交流电路的功率公式知由三相交流电路的功率公式知 cos 1 W W kW =2P1U1I1P1113IUP 85.03.223803124848.1210012PP00008810048.1211下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 由例

45、可见，电动机从电网上输入的功率由例可见，电动机从电网上输入的功率P1为为12.481kW，而电动机，而电动机输出的功率只有输出的功率只有11kW，故该电动机在运行中的功率损耗，故该电动机在运行中的功率损耗(12.48-11)kW=1.48kW。异步电动机在运行中的功率损耗有：。异步电动机在运行中的功率损耗有：（1）电流在定子绕组中的铜损耗）电流在定子绕组中的铜损耗PCu1及转子绕组中的铜损耗及转子绕组中的铜损耗PCu2。（2）交变磁通在电动机定子铁心中产生的磁滞损耗及涡流损耗，）交变磁通在电动机定子铁心中产生的磁滞损耗及涡流损耗，通称铁损耗通称铁损耗PFe。（3）机械损耗）机械损耗Pt，包括电

46、动机在运行中的机械摩擦损耗、风的，包括电动机在运行中的机械摩擦损耗、风的阻力及其他附加损耗。阻力及其他附加损耗。输入的功率输入的功率P1中有一小部分供给定子铜损耗中有一小部分供给定子铜损耗PCu1和定子铁损耗和定子铁损耗PFe后，余下的大部分功率通过旋转磁场的电磁作用后，余下的大部分功率通过旋转磁场的电磁作用经过空气隙传递给转子，这部分功率称电磁功率经过空气隙传递给转子，这部分功率称电磁功率P，电磁功率中再扣，电磁功率中再扣除转子铜损耗除转子铜损耗PCu2和机械损耗和机械损耗Pt后即为输出功率后即为输出功率P2，电动机的功率平，电动机的功率平衡方程式为衡方程式为 PPPPPPPPPPPtCuF

47、eCutCu121122式中式中,为功率损耗为功率损耗。P下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 电动机的效率电动机的效率 等于输出功率等于输出功率P2与输入功率与输入功率P1之比，即之比，即 =100%=100%理论分析及实践都表明，异步电动机在轻载理论分析及实践都表明，异步电动机在轻载时效率很低。时效率很低。国产三相异步电动机的额定效率约国产三相异步电动机的额定效率约为为75%92%，电动机功率越大，效率越高。负，电动机功率越大，效率越高。负载增加时，效率随之增高，通常在额定功率的载增加时，效率随之增高，通常在额定功率的75%80%时效率最高。因此在选择及使用电动时效率最高。因此在选

48、择及使用电动机时必须注意电动机的额定功率应稍大于所拖动机时必须注意电动机的额定功率应稍大于所拖动的负载实际功率，避免电动机额定功率比负载功的负载实际功率，避免电动机额定功率比负载功率大得多的所谓率大得多的所谓“大马拉小车大马拉小车”现象。现象。12PP11PPP下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2.功率与转矩的关系 由力学知识知道：旋转体的机械功率等于作由力学知识知道：旋转体的机械功率等于作用在旋转体上的转矩用在旋转体上的转矩与它的机械角速度与它的机械角速度的乘的乘积，即积，即=，代入式（，代入式（4-16），并消去），并消去后可后可得得 2 输出转矩，其大小为输出转矩，其大小为 =

49、9550 当当 电动机在额定状态下运行时，式中的电动机在额定状态下运行时，式中的T2、P2、n分别为额定输出转矩（分别为额定输出转矩（m）、额定输出）、额定输出功率（功率（k）、额定转速（）、额定转速（r/min）。）。2T2PnP2602nP26010002nP2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 例例 有有160-4及及180-8型三相异步电动机各一台，型三相异步电动机各一台，额定功率都是额定功率都是P2=11k，前者额定转速，前者额定转速1460r/min，后者，后者额定转速额定转速730r/min，分别求它们的额定输出转矩。，分别求它们的额定输出转矩。解：解：160-4型电动

50、机型电动机 =9550 =9550 Nm=71.95Nm 180-型电动机型电动机 =9550 =9550 Nm=143.9Nm 由此可见，输出功率相同的异步电动机如极数多，由此可见，输出功率相同的异步电动机如极数多，则转速就低，输出转矩就大；极数少，转速高，则输出的则转速就低，输出转矩就大；极数少，转速高，则输出的转矩就小，在选用电动机时必须了解这个概念。转矩就小，在选用电动机时必须了解这个概念。2TnP21460112TnP273011下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页本章小结本章小结 1.异步电动机是指由交流电源供电，电动机异步电动机是指由交流电源供电，电动机转速与交流电源产生