电机与电力拖动基础教程第5章

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1、电机原理与拖动基础下页主讲人：包蕾宁波工程学院第5章三相异步电动机三相异步电动机的结构、类别、铭牌5.1三相异步电动机的工作原理5.2三相异步电动机的绕组5.3三相异步电动机的磁动势5.4三相异步电动机的电动势5.5三相异步电动机的电磁分析5.6三相异步电动机的等效电路及相量图5.7三相异步电动机的功率和转矩5.8三相异步电动机的参数测定5.9三相异步电动机的工作特性5.10下页上页第5章本章教学基本要求熟悉鼠笼式和绕线式异步电动机的基本构造及主要结构部件的作用，掌握三相异步电动机的基本工作原理。了解交流电机绕组的构成原则及其基本知识，了解短距系数、分布系数及绕组系数的物理意

2、义，掌握三相交流绕组的类别及常用三相绕组的连接规律和特点。了解单相绕组磁动势性质，理解三相绕组磁动势性质及特点，理解交流电机绕组的感应电势公式，掌握感应电势的计算。了解异步电动机空载运行的物理过程，了解异步电动机负载运行的物理过程，了解三相异步电动机的工作特性。理解异步电动机空载运行时的基本方程式、等值电路；理解转差率对转子回路各物理量的影响；理解异步电动机负载运行时的基本方程式、等值电路，理解异步电动机负载运行时的功率，转矩平衡关系；理解电磁转矩表达式及其物理意义。掌握异步电动机功率、转矩计算；掌握三相异步电动机的参数测定方法。下页上页返回第5章本章教学重点和难点重点：1.

3、旋转磁场，三相异步电动机的基本工作原理；2.交流电机绕组构成，感应电势计算，三相绕组磁动势性质及特点；3.转差率对转子回路各物理量的影响，等值电路，功率、转矩计算；4.三相异步电动机参数测定；难点：旋转磁场的产生原理，三相绕组的连接规律，三相绕组磁动势性质及特点，感应电势、功率及转矩计算。下页上页返回第5章本次课程内容、重点和难点内容：单相绕组的脉振磁动势、三相绕组的旋转磁动势；电动机的相电动势和线电动势重点：电动机磁动势大小、性质及特点，感应电动势计算难点：三相绕组磁动势性质及特点下页上页返回第5章对于交流电机来说，无论是发电机还是电动机，当电枢绕组流过电流时，都要产生磁动

4、势。三相交流电机的每相绕组在定子上的空间位置不一样，它们流过的交流电流的相位也不相同，产生的磁动势的大小、波形和性质等，都需要分析。分析过程：先讨论简单的一个线圈产生的磁动势，接着依次讨论线圈组、单相绕组和三相绕组的磁动势。5.4三相异步电动机的磁动势下页上页返回第5章交流电机模型图（A相集中绕组）5.4.1整距线圈的磁动势(单层集中绕组)1.整距集中绕组的磁动势空间分布整距绕组通入电流,产生两极磁场，线圈磁动势在某瞬间的分布如图,由全电流定律得:下页上页返回第5章在定子内圆表面建立空间坐标，以A相绕组轴线与定子内表面的交点作为空间坐标的原点，用空间电角度α表示。把气隙圆周展

5、成直线，让横坐标表示沿气隙圆周方向的空间距离。下页上页返回第5章正磁势规定：磁感应线方向是出转子进定子为负值。由于空气隙的磁阻远远大于定、转子铁芯中的磁阻，可认为磁势全部降落在两个气隙上，即作用在每个空气隙的磁势为全部磁势的一半（iyNy/2）结论：通入电流的线圈，它所产生的气隙磁动势沿圆周分布是一个矩形波，在通电流的线圈处，气隙磁动势发生突跳。下页上页返回第5章用傅里叶级数分解矩形波磁动势2.磁动势的空间谐波设A相电流表达式结论：通入电流的线圈，它所产生的气隙磁动势沿圆周空间分布是一个矩形波，轴线固定不动，幅值的大小和方向随时间按正弦规律变化，变化频率为电流频率。在通电流的

6、线圈处，气隙磁动势发生突跳。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。下页上页返回第5章线圈磁场模拟分布图下页上页返回第5章B相与C相电流建立的脉振磁场B相电流建立的磁场的磁极与对称轴iBiB相磁势空间分布波形下页上页返回第5章结论：1)单个线圈当通入交流电流时所产生的磁动势波是一个在空间按矩形波分布、波的位置在空间不动、但波幅的大小和正负随时间在变化的脉振磁势。2)线圈磁势除包含基波磁势外，还包含有3、5、7等谐波磁势分量。下页上页返回第5章3.谐波分析对周期性变化的矩形波分布的磁势，用傅氏级数进行谐波分析，可分解成为：式中v=1，3，5…为谐波系数，系数C

7、v为下页上页返回第5章下页上页返回第5章基波磁势为：为基波磁势最大幅值三次谐波磁势为：为三次谐波磁势最大幅值下页上页返回第5章五次谐波磁势为：五次谐波磁势最大幅值。还有七次、九次、十一次等高次谐波磁势。五次谐波和高次谐波下页上页返回第5章谐波次数越高，其幅值就越小。为了改善波形，除基波以外，考虑消除三、五、七次谐波，由于三次谐波及三的倍数次谐波在绕组连接成三相对称绕组时就已相互抵消，而五、七次谐波可通过短距和分布绕组来基本消除。因此当连成三相绕组后，只考虑基波磁势就可以了。分析：下页上页返回第5章幅值随