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1、4.1 三相异步电动机的基本工作原理和结构,4.2 交流电机的绕组,4.3 交流电机绕组的感应电动势,4.4 交流电机绕组的磁动势,4.5 三相异步电动机的空载运行,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 和工作特性,主要教学内容,教学内容：,4.1.1 三相异步电动机的基本结构,4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理,4.1.3 异步电动机的铭牌和主要系列,教学目的与要求：,1 了解三相异步电动机的基本结构,2 熟练掌握三相异步电动机的基本工作原理,3 熟练掌握掌握三相异步电机的三种运行状态,4 掌握三相异步电动
2、机的额定值,4.1三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),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 (stator),1.定子铁心,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,作用：作为电机磁路的一部分。,组成：由0.5mm厚的高导磁性能的硅钢片叠成。,2、定子绕组,用于小型电机,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。,组成：由铜线绕制。,分单层绕组和双层绕
3、组两种。,作用：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。,3、机座,组成：铸铁或钢板焊接而成。,用于中、小型电机,用于大型电机,作用：支撑转子、保护电机。,4、端盖,组成：铸铁或钢板焊接而成。,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。 构 成：转子铁心、转子绕组、转轴等。,作用：作为电机磁路的一部分。,组成：由0.5mm厚的高导磁性能的硅钢片叠成。转子铁心固 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 嵌放在转子铁心槽内。,组成：根据结构型式不同，分为笼型转子和绕线转子两种。,有铜
4、条和铸铝转子,（1）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。,大型电机,用于中、小型电机,(a)铜条转子 (b)铸铝转子,笼型转子铁心和绕组结构示意图,笼型转子实物图,（2）绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。,三相绕线型转子结构图,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到的最小值。,三、气隙,中小型电机，一般为0.11.5mm。,绕线型异步电动机,笼型异步电动机,下面是一台笼型异步电动机主要部件的拆分图。,异步电动机结构(1
5、).avi,4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理,一、基本工作原理,（1）电生磁：三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。,（2）磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。,（3）电磁力：转子载流（有功分量电流）导体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。,如何改变转向？,1.转动原理,2.转向,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线即可。,3.异步电机和感应电机的含义,n ，n ，故称异步电动机 。,转子电流是感应产生的，故又称感应电动机 。,二、转差率,同步转速与转子转速之
6、差与同步转速的比值称为转差率，用s表示，即：,转差率是异步电机的一个基本物理量，它的大小反映电机的各种运行情况。,负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。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：,额定运行时，转差率一般在0.010.06之间，即电机转速接近同步速。,三、异步电机的三种运行状态,异步电机有三种运行状态：,4.1.3 名牌和主要系列,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术数据。,1.型号,设计序号指产品设计顺序,表示电机类型，用大写汉语拼音字母表示,包括：产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等,用中心高、铁心外径、机座号、机
7、座长度代号、功率、转速或极数表示,例:,额定值关系有：,2、额定值,接线是指三相异步电动机定子三相绕组的链接方式。 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，这样可根据需要灵活地接成“Y”形或“”形。,3、接线,4、防护等级,IP国际防护,IP后面第一位数字代表第一种防护形式（防尘）的等级，共分06七个等级。,IP后面第二位数字代表第二种防护形式（防水）的等级，共分08九个等级。,数字越大，防护能力越强。,例如：IP44标志电动机能防护1mm固体物入内，同时能防止溅水入内。,教学重点：,1 三相异步电动机的主要结构,2 三相异步电动机的基本工作原理,教学难点：,三相异步
8、电机的三种运行状态,作业：,P203：4.1； 4.3； P205：4.32,小结,3 三相异步电动机的额定值,教学内容：,4.2.1 交流绕组的基本知识,4.2.2 三相单层绕组,4.2.3 三相双层绕组,教学目的与要求：,1 掌握交流绕组的基本概念,2 掌握交流绕组的构成原则和方式,4.2交流电机的绕组,4.2.1 交流绕组的基本知识,一、基本要求和分类,（1）三相绕组对称,以保证三相电动势和磁动势对称；,（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；,（3）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦波；,（4）端部连线应尽可能短，以节省用铜量；,（5）绕组的绝缘和机械强度可靠，散
9、热条件好；,（6）工艺简单、便于制造、安装和检修。,1.基本要求,（1）根据绕法分叠绕组和波绕组；,2.分类,（2）按槽内导体层数分为单层绕组和双层绕组。,二、交流绕组的几个基本概念,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,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。,3、电角度,4、槽距角,相邻两个槽之间的电角度：,每一个极面下每相所占的槽数为,5、每极每相槽数,6、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面下所占的范围，用电角度表示称为相带。,4.2.2 三相单层绕组,单层绕组的每个槽内只放一个线
10、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、交叉式绕组和同心式绕组。,一、单层整距叠绕组,例：Z=24，2p=4，m=3，绕成单层整距叠绕组。,【解】：1.计算绕组数据,2.划分相带,3.组成线圈和线圈组,4.构成一相绕组 19三相单层整距叠绕组展开图.swf,弄清并联支路数的概念 a,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。,链式绕组的特点：,二、单层链式绕组,（1）“头接头，尾接尾” 反串规律连接；,（2）各相首端依次相 差120空间电角度；,（3）节距小，y=5，端部连线短， 省材料。各线圈大小一样，制作方便；20三相单层链
11、式绕组展开图.swf,（4）一环套一环，形如长链，故称链式绕组；,（5）主要用于q=2的4、6、8极小型三相异步电动机。,三、单层交叉式绕组21三相单层交叉式绕组展开图（U相）.swf,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，各线圈组的端部互相交叉。,交叉式绕组由两大一小线圈交叉布置。线圈端部连线较短，有利于节省材料，并且省铜。广泛用于q1的且为奇数的小型三相异步电动机。,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形状的线圈组构成。,同心式绕组端部连线较长，适用于q=4、6、8等偶数的2极小型三相异步电动机。,三相单
12、层绕组的优缺点,4.2.3 三相双层绕组,（1） 双层绕组每个槽内放上、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为y 的另一槽的下层。,双层绕组分双层叠绕组和双层波绕组。,一、概述,1.特点,（2） 各线圈尺寸一样。,（1） 各线圈尺寸相同，绕制方便。,2.优点,（2） 选定合理节距，消除谐波，改善电动势（磁动势）波形。,3.分类,二、三相双层叠绕组,例：Z=36，2p=4，m=3，y=8,试绕成双层短距叠绕组。,【解】：1.计算绕组数据,2.划分相带,根据q=3，按60 相带次序U1、W2、V1、U2、W1、V2进行分相。,3.组成线圈和线圈组,4.构
13、成一相绕组 22三相双层短距叠绕组.swf,双层绕组的特点：,1）线圈数等于槽数；,2）线圈组数等于极数，也等于最大并联支路数；,3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。,教学重点：,1 交流绕组的基本概念,2 交流绕组的构成原则和方式,教学难点：,交流绕组的构成原则,作业：,P204：4.9,小结,4.3交流电机绕组的感应电动势,内容要点：,（1）研究相绕组感应电动势的大小功率和波形问题；,（2）掌握短距系数和分布系数的物理意义；,（3）掌握改善电动势波形和方法。,分析方法：,单根导体感应电动势,单匝线圈感应电动势,线圈感应电动势,线圈组感应电动势,相绕组感应电动势,4.3交流电机绕组的感
14、应电动势,4.3.1 线圈的感应电动势及短距因数,一、一根导体的电动势,1、电动势频率f,P=1，转一周，电动势变化1周；,P=2，转一周，电动势变化2周；,P对极，转一周，电动势变化p周；,每分钟转n圈，电动势每分钟变化pn个周期。,每秒钟转 圈，电动势每秒钟变化 个周期。,电动势频率:,2、电动势大小,正弦分布的气隙磁通密度的幅值,一根导体的感应电动势（有效值）,电动势波形:,二、整距绕组的电动势,每个整距绕组由Nc个相同的线匝组成，每个整距线圈的电动势:,三、短距线圈的电动势及短距因数,每个短距线圈的电动势:,称为短距因数：线圈短距时电动势比整距时打的一个折扣,4.3.2 线圈组的感应电
15、动势及分布因数,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:,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,相位相差电角度,电动势为:,称为基波分布因数:线圈组电动势等于集中线圈组电动势打的一个折扣.,称为基波绕组因数。,4.3.3 一相绕组的基波感应电动势,一相绕组有a条支路，一条支路由若干个线圈组串联组成。一相绕组的基波电动势为一条支路的基波电动势,一、一相绕组的基波电动势,相绕组电动势=支路电动势=该支路所串联的线圈组电动势之和,线圈组电动势取决于（qNc）,相绕组电动势取决于（N）,一条支路串联总匝数,线圈组匝数,讨论：,
16、（1）f、N、kw1一定，相电动势大小与每相磁通 成正比；,（2）线电动势,对单层绕组：,对双层绕组：,二、短距绕组、分布绕组对电动势波形的影响,实际气隙磁场为非正弦分布，这样，绕组感应电动势中也会含有一系列高次谐波电动势。,谐波电动势对相电动势的大小影响不大，但对波形影响较大。需采取措施改善波形。,谐波感应电动势,对 次谐波：,（1）改善主磁极磁场的分布；,（3）采用短距绕组；,（4）采用分布绕组。,改善电动势波形的方法:,（2）采用接线消除线电动势中 的三及其倍数的奇次谐波；,（3）和（4）为改善交流绕组的构成，削弱谐波电动势的方法,. 采用短距绕组来削弱高次谐波,. 采用分布绕组来削弱高次谐波,教学重点：,1 基波绕组感应电动势计算公式；,2 短距因数、分布因数的物理意义；,教学难点：,短距因数、分布因数的物理意义,作业：,P204：4.11 4.13,小结,3 改善电动势波形的几种方法。,教学内容：,4.4.1 单相绕组的磁动势脉动磁动势,教学目的与要求：,1 掌握单相交流绕组磁动势的大小、性质和波形,
