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第四章 异步电机的基本理论一

第四章 异步电机的基本理论一. 4.3 三相绕组的磁场与磁通势（续上次课的内容 4.4 三相异步电动机的电动势. qα 2. sin v q sin v. k s v =. α 2. v y. k p v = sin. 90°. τ. 三、对高次谐波磁通势的处理. 磁极的磁场 = 基波磁场 + 奇次谐波磁场 v 次谐波的极对数：. 基波极对数 p. p v = v p 1. v 次谐波的分布因数：. v 次谐波的短距因数：. v 次谐波的绕组系数：. k w v = k p v k s v.

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第四章 异步电机的基本理论一

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  1. 第四章 异步电机的基本理论一 4.3 三相绕组的磁场与磁通势（续上次课的内容 4.4 三相异步电动机的电动势

  2. qα 2 sin v q sin v ksv= α 2 v y kpv = sin 90° τ 三、对高次谐波磁通势的处理 磁极的磁场 = 基波磁场 + 奇次谐波磁场 v 次谐波的极对数： 基波极对数 p pv = v p1 v 次谐波的分布因数： v 次谐波的短距因数： v 次谐波的绕组系数： kwv = kpv ksv

  3. 结论：综合以上分析，绕组采用短距和分布后，其磁势较整距和集中放置有所改变结论：综合以上分析，绕组采用短距和分布后，其磁势较整距和集中放置有所改变 • ①分布系数可理解为绕组分布排列后所形成的磁势较集中排列时应打的折扣 • ②节距因数（或称短矩因数）表示双层线圈采用短距后所形成的磁势较整距时应打的折扣 • ③采用分布和短距后，可大大削弱谐波的影响，从而改善磁势波形。

  4. f S 1 F 2 U1 U2 x 0 U1 U2 U1 N 二、三相绕组的磁通势 1. 单相绕组的脉振磁通势 ◆ 脉振磁场：轴线不变，大小和方向随时间 交变的磁场。 ◆ 脉振磁通势：产生脉振磁场的磁通势。 x = 0

  5. U4 N S U1 U3 N S U3 U1 U2 U2 U4 U1 1 F 4 U1U2 与 U3U4串联: 每相串联总匝数为： （单层） （双层）

  6. 气隙基波磁通势的幅值 4 √2 kw NI = π 2p × · · · × × 0.9 kw NI p F = τ α 单相绕组的磁势是一种空间位置固定，幅值随时间变化的脉振磁势，其脉振频率取决于电流的频率。 ◆ 分布绕组的磁通势

  7. ν次谐波磁势的幅值为 • 所以谐波磁势从空间上看，是一个按ν次谐波分布，从时间上看仍按wt的余弦规律脉振的脉振磁动势。 • 定子绕组多采用短距和分布绕组，因而合成磁势中谐波含量大大消弱。一般情况下只考虑基波磁势的作用。

  8. 利用三角公式： 第一项为正向旋转磁势，第二项为负向旋转磁势，所以脉振磁势可分解为两个转速相同，转向相反的旋转磁势，每个旋转磁势的幅值为脉振磁势幅值的一半。

  9. ◆ 谐波磁通势的影响： (1) 在同步电机中，谐波磁通势所产生的磁场在转子表面产生涡流损耗，使电机发热， ↓。 (2) 在感应电机中，谐波磁场产生寄生转矩，影响其起动性能；损耗↑，cos↓，温升↑，↓

  10. U1 V1 W1 U2 V2 W2 2. 三相绕组的旋转磁通势 (幅值) i1 = Imsinωt i2 = Imsin(ωt－120o ) i3 = Imsin(ωt + 120o ) U ← V ← W←

  11. 1-1、解析法： • 将三个单相磁势相加，即得三相绕组的合成磁势。 • 单相磁势为：

  12. U1 W2 V2 N 30° 30° FV FW F S W1 V1 U2 ωt = 0°时 3 2 F = Fm 1-2、图形分析法 U相绕组轴线 FU = 0 FV = Fmsin(－120o) FW = Fmsin120o F = 2FW cos30o iU = 0 iV = Imsin(－120o ) iW = Imsin 120o

  13. FW U1 FU 60° W2 V2 FW+FV 60° F S N FV W1 V1 U2 ωt = 90°时 3 = Fm 2 0.9 mkw NI 2p F = Fm = m 2 FU = Fm FV = FW =－Fm / 2 F=FU + FW cos60o+FV cos60o F = Fm+ Fm/2 iU = Im iV = Imsin(－30o ) =－Im / 2 iW = Imsin 210o =－Im / 2 结论：F 的大小不变。

  14. S N n0 旋转磁通势波

  15. S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N 旋转磁通势波

  16. Bx n0 π τ x B1m U2 N S n0 N S × U1 U2 U1 0 ωt τ 展 开 ey 2π 0 π ωt 一、 三相绕组的电动势 1. 整距线圈的电动势 4.3 三相绕组的电动势 e = bl v

  17. 1-1、正弦电势的频率f • 若p=1电角度=机械角度,转子转一周感应电势交变一次，设转子每分钟转ns转（即每秒转 转），于是导体中电势交变的频率应为： • 若电机为P对极，则转子每旋转一周，导体中感应电势将交变P次，此时电势频率为：

  18. 1-2、导体电势有效值 :平均磁密 ：一极下磁通量

  19. y Ec = 2Ec'sin 90° τ y =τ Ec' Ec Ec' Ec' Ec" Ec" N S Ec =Ec'－Ec" Ec= Ec'－Ec" = 2Ec' Ec" τ y Ec' Ec y τ τ－ y τ 180o α α= 180° N S Ec" 1. 整距线圈的电动势: Ey = 4.44 f 1NyΦ1 2. 短距线圈的电动势: = 2Ec'kp

  20. y τ 90° kp = sin 短距线圈的电动势 = 整距线圈的电动势 节距因数： Ec = 4.44 f 1kpNcΦm 3. 分布绕组（线圈组）的感应电动势 ◆集中绕组： Eq = q 个线圈电动势的算术和 = q Ec ◆ 分布绕组： Eq = q 个线圈电动势的相量和 ＜q Ec

  21. 已知：相邻两个线圈电动势的相位差为α。 设：q = 3， 则： Ec3 Eq α Ec2 R Ec2 Ec1 α α α Ec3 α Ec1 qα 2 α 2 qα 2 Ec矢= 2R sin Eq矢= 2R sin qα qα sin sin 2 2 Eq = Ec = q Ec α α sin q sin 2 2 qα sin 2 分布绕组的电动势 ks= = α q sin 集中绕组的电动势 2 = q Ecks 分布因数：

  22. 2p = 4.44 f 1 kw qNcΦm a 有效匝数 2p E = Eq a p a E = Eq p a = 4.44 f 1 kwqNcΦm Eq = 4.44 f 1 kpksqNcΦm 绕组因数kw： kw = kpks Eq = 4.44 f 1 kwqNcΦm 4. 每相绕组的电动势 ◆ 单层绕组： E = 4.44 f kwNΦm ◆双层绕组：

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