[第1講] 異步電動(dòng)機(jī)原理

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1、第四章異步電動(dòng)機(jī)原理§4-1基本工作原理與結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理·原理：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以速度n0切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感生電動(dòng)勢(shì)（發(fā)電機(jī)右手定則），在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中形成電流，使導(dǎo)體受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n順n0方向旋轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)左手定則），并從軸上輸出一定大小的機(jī)械功率。(n不能等于n0)特點(diǎn)：·電動(dòng)機(jī)內(nèi)必須有一個(gè)以n0旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。－實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提；·電動(dòng)運(yùn)行時(shí)n恒不等于n0（異步）－必要條件n

2、，每電源周期旋轉(zhuǎn)一周，即兩個(gè)極距；·某相繞組中電流達(dá)到最大值時(shí)，磁極軸線恰好旋轉(zhuǎn)到該相繞組軸線上?！っ肯嗫臻g對(duì)稱分布串聯(lián)線圈數(shù)增加，合成磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù)也增加：例：由3個(gè)線圈增加到6個(gè)，依次滯后60度機(jī)械角度對(duì)稱分布：·p=2時(shí)，電源電壓變化一周，磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)半周，即180度機(jī)械角度；對(duì)應(yīng)電角度仍為。結(jié)論：·空間對(duì)稱分布的多相繞組，流過(guò)時(shí)間上對(duì)稱的多相電流時(shí)，合成磁通勢(shì)為旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，由此磁通勢(shì)建立的磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?！ざㄗ永@組的主要功能：建立旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)。重要結(jié)論：交流電機(jī)中的合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度,f為電源頻率。基本結(jié)構(gòu)〖閱讀〗銘牌數(shù)據(jù)·額定功率：額定運(yùn)行狀態(tài)下的軸

3、上輸出功率，單位：kW?！ゎ~定電壓：額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位：V。·額定電流：額定運(yùn)行狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)定子繞組的線電流，單位：A?！ゎ~定轉(zhuǎn)速：額定運(yùn)行狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位：r/min?！ゎ~定頻率：電動(dòng)機(jī)電源電壓標(biāo)準(zhǔn)頻率?！?-2三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組與磁勢(shì)()目標(biāo)：定量分析確定三相合成磁勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式－旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的理論定量分析，為確定電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大小和方向作準(zhǔn)備。一相定子繞組及其磁通勢(shì)取p=1，U相繞組為例:繞組匝數(shù)Ny,通過(guò)電流每磁感應(yīng)線磁路磁勢(shì);忽略鐵心磁壓降,認(rèn)為氣隙均勻,則氣隙中磁勢(shì)處處相等:。磁勢(shì)空間位置固定、幅值隨電流按正

4、弦規(guī)律不斷改變其大小和符號(hào)：空間脈振磁勢(shì)。機(jī)電角度的換算：P=1時(shí)，機(jī)械弧度相當(dāng)于電弧度所以：x機(jī)械弧度相當(dāng)于電弧度，即機(jī)械弧度x為一個(gè)極踞時(shí)電弧度等于。將瞬間的空間矩形波磁勢(shì)按級(jí)數(shù)展開[參考文獻(xiàn)1、p192]，得I為電流有效值：。結(jié)論：一相定子繞組流過(guò)正弦電流時(shí)在氣隙中產(chǎn)生的磁勢(shì)為脈振磁勢(shì)：存在問(wèn)題：集中整距繞組→磁勢(shì)、磁場(chǎng)為矩形分布→轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)畸變→性能↓對(duì)策：?jiǎn)螌臃植祭@組→抑制高次諧波→磁勢(shì)、磁場(chǎng)接近正弦波：?jiǎn)螌诱喾植祭@組將原集中在一個(gè)槽內(nèi)的線圈邊分布到相鄰的q個(gè)槽內(nèi)：a：槽距角：相鄰兩槽間弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電角度；基波磁勢(shì)最大值：v次諧波磁勢(shì)最大值：；

5、v=3、5、7、···結(jié)論：采用整距分布繞組后，線圈組基波、諧波磁勢(shì)幅值均下降，下降比例等于；諧波磁勢(shì)下降比例遠(yuǎn)大于基波。合成磁勢(shì)較接近正弦波。雙層短距分布繞組雙層短距繞組→進(jìn)一步抑制高次諧波：短距角：極距τ與線圈跨距y1之差：基波短距系數(shù)：；V次諧波短距系數(shù)：。，高次諧波磁勢(shì)被顯著減小?；ǘ叹喾植祭@組系數(shù)：線圈匝數(shù)：Ny；分布：q；層：2；磁極對(duì)數(shù)：p。一相總串聯(lián)匝數(shù)一相繞組基波磁勢(shì)幅值：交流電動(dòng)機(jī)繞組磁通勢(shì)的性質(zhì)一相繞組基波磁勢(shì)：是一個(gè)空間呈余弦分布、幅值隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的脈振磁勢(shì)。分析：利用三角公式性質(zhì)：·空間呈正弦分布·幅值為常數(shù)；令正弦值＝

6、1，可得波頂（幅值）運(yùn)動(dòng)方程·波頂運(yùn)動(dòng)線速度：[米/秒]·波頂旋轉(zhuǎn)速度：結(jié)論：一相繞組所建立的脈振磁勢(shì)可分解成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，幅值均為脈振磁勢(shì)幅值的一半，轉(zhuǎn)速相同([r/min])，方向相反。三相繞組合成磁通勢(shì)的性質(zhì)·旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)源于空間對(duì)稱分布的三相繞組中流過(guò)三相電流形成的合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。假定則三相繞組的基波磁勢(shì)為：將它們分解成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)：三相繞組的基波合成磁勢(shì)為：三相的三次諧波磁勢(shì)：對(duì)應(yīng)基波的一個(gè)極距，三次諧波已經(jīng)是3個(gè)極距：·各相三次諧波磁勢(shì)的空間位置相同，因三相電流在時(shí)間上互差120度電角度，使三相合成三次諧波磁勢(shì)為0?！ね普摚喝谋稊?shù)次諧波磁勢(shì)都為0。

7、其余5、7次諧波磁勢(shì)，由于采用分布、短距繞組已被削弱到極小，所以三相繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)可以忽略諧波分量。的性質(zhì)：·空間正弦分布、幅值固定、以旋轉(zhuǎn)?！つ诚嚯娏鬟_(dá)到最大值時(shí)，的幅值正好旋轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上。假定分別從Y型聯(lián)結(jié)的定子繞組U、V、W輸入，則時(shí)，，在各自繞組軸線上形成磁勢(shì)：，矢量合成得到三相合成磁勢(shì)的模為,與Fu同方向。時(shí)，，在各自繞組軸線上形成磁勢(shì)：，矢量合成得到三相合成磁勢(shì)的模為,與Fv同方向。時(shí)，，在各自繞組軸線上形成磁勢(shì)：，矢量合成得到三相合成磁勢(shì)的模為,與Fw同方向?！さ男D(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序。若三相電流由正相序切換為負(fù)相序，則Fs1改

8、變旋轉(zhuǎn)方向：正相序：負(fù)相序：?！ぴ诋惒诫妱?dòng)機(jī)中建立定子、氣隙旋轉(zhuǎn)磁