【正文】 串聯(lián)匝數(shù)為： yqNaPN ?1yNamZN111 2?或)( 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 85 2 雙層繞組匝數(shù) N1的計(jì)算 雙層繞組每相共有 2p個(gè)線圈組，并聯(lián)支路數(shù)為 a，則每相每條支路串聯(lián)匝數(shù)為： 3 定子繞組每相電動(dòng)勢(shì) E1 4 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相電動(dòng)勢(shì) E2 yqNaPN 21 ? yNamZN111 ?或)(?? 1111 wKNfE )(?? 2212 wKNfE )( 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 86 二者的相似之處：定子繞組相當(dāng)于變壓器原繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器副繞組；定、轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合，而無電的直接聯(lián)系；功率傳遞與變壓器一樣通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。 線圈組既分布又短距后，線圈組電動(dòng)勢(shì)為： 式中 —— 繞組系數(shù) ,表示線圈組既短距又分布產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)打的總折扣 , 。可見， q個(gè)線圈電動(dòng)勢(shì)構(gòu)成了正多邊形外接圓的一部分，如 圖 (c)所示。當(dāng) q個(gè)線圈集中在一起時(shí)，如 圖 (a)所示。 線圈短距時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)小，為應(yīng)打的折扣，故 ＜ 1。其最大值為： 式中 —— 導(dǎo)體電勢(shì)最大值， ； L —— 導(dǎo)體有效長(zhǎng)度 ,m ； —— 磁密最大值， Wb, 它與平均磁密的關(guān)系為： 。 ?201?? 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 71 圖 三相 36槽 4極雙層短距疊繞組展開圖 (a) 雙層繞組電流分布端面圖； 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 72 圖 三相 36槽 4極雙層短距疊繞組展開圖 (b) U相繞組展開圖； 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 73 圖 三相 36槽 4極雙層短距疊繞組展開圖 (c) 三相雙層短距繞組展開圖 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 74 當(dāng)三相定子繞組通以三相對(duì)稱電流 ,便產(chǎn)生一磁場(chǎng)在氣隙中旋轉(zhuǎn) ,該磁場(chǎng)必切割定、轉(zhuǎn)子繞組而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (E E2)。若 U相首端 U1從 1號(hào)槽引出，則 V相、 W相繞組首端 V W1分別從 7號(hào)和 13號(hào)槽引出，便得三相雙層短距繞組展開圖，如 圖 (c)所示。 /20176。但要注意，U、 V、 W三相繞組的出線端要相互間隔 120176。槽中的實(shí)線表示上層邊，虛線表示下層邊。根據(jù)已知a=1,將 U相 4個(gè)線圈組沿著電流方向全部串聯(lián)起來，便得U相繞組展開圖，如 圖 (b)所示。若全部并聯(lián)，可得每相最大并聯(lián)支路數(shù) ，稱作 4路進(jìn)火。將 1 12； 1 21； 22 30號(hào)槽線圈分別構(gòu)成另外三個(gè)線圈組。 361 ?Z 42 ?P 1?a 97??y 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 69 3 U相雙層疊繞組聯(lián)接規(guī)律 U相繞組的槽號(hào) (上層 )： 3； 1 12； 1 21； 2 2 30。但單層繞組 U1相帶內(nèi)只能與 U2相帶內(nèi)線圈邊組成一個(gè)線圈，而雙層繞組不受此限制，而是同一線圈上層邊在 U1相帶，下層邊可以在 U2相帶，也可以在V1相帶某一槽，具體在哪一槽要由 y來決定。試分析三相雙層短距疊繞組的聯(lián)接規(guī)律，并畫出三相繞組展開圖。雙層繞組可分為雙層疊繞組和雙層波繞組，本節(jié)以一實(shí)例分析雙層疊繞組的聯(lián)接規(guī)律。雙層繞組可分為疊繞組和波繞組兩種形式，但定子繞組大多數(shù)采用疊繞組；轉(zhuǎn)子繞組采用波繞組。 Pam ? 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 67 雙層繞組是在每個(gè)槽內(nèi)嵌放著兩個(gè)不同線圈的兩個(gè)線圈邊 ,即某一線圈的一個(gè)有效邊嵌放在這個(gè)槽的上層 ,另一個(gè)有效邊嵌放在相距 的另一個(gè)槽的下層。 （ 3） 每相線圈組數(shù)（極相組數(shù)）等于磁極對(duì)數(shù) p 。 單層繞組的特點(diǎn)是： （ 1） 線圈數(shù)等于總槽數(shù)的 1/2。節(jié)距的改變僅是為了縮短端部接線 ,磁場(chǎng)分布仍不變。 國(guó)產(chǎn) Y112 Y132M Y2112M Y2132M4三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組均采用單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組。 =6槽）。 ，則三相首端依次間隔 6槽（ 120176。 三相36槽4極單層交叉 鏈?zhǔn)嚼@組展開圖 (a) U相電流分布端面圖； 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 63 圖 三相 36槽 4極單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組展開圖 (b) U相繞組展開圖 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 64 5 三相交叉鏈?zhǔn)嚼@組展開圖 V相、 W相繞組的聯(lián)接規(guī)律與 U相相同，不過三相繞組首端 U V W1（或末端 U V W2）引出線應(yīng)依次間隔 120176。從圖中可見，線圈間采用的是尾尾相聯(lián)、頭頭相接的聯(lián)接規(guī)律，稱為反串法。 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 61 3． 各相所占槽號(hào)的劃分 4．相繞組的聯(lián)接規(guī)律 根據(jù) U相的各相帶電流方向［ 圖 (a)］，聯(lián)接 U相繞組， U1相帶內(nèi)任何一槽線圈邊與 U2相帶內(nèi)任何一槽的線圈邊都可組成一個(gè)線圈，但考慮到節(jié)距應(yīng)盡可能短，故可將線圈邊 2— 10和線圈邊 3— 11組成兩個(gè)聯(lián)接在一起的大線圈，節(jié)距 y1=8；線圈邊 12— 19組成一個(gè)小線圈，節(jié)距 y2=7；再將線圈邊 20— 28和線圈邊 21—29組成兩個(gè)聯(lián)接在一起的大線圈； 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 62 線圈邊 30— 1組成另一小線圈。 1 計(jì)算繞組數(shù)據(jù) 【 例 】 一臺(tái) Y2132S4型三相異步電動(dòng)機(jī)， Z1=36槽 ,2p=4極 ,a=1，定子采用三相單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組。 三相24槽4極單層 同心式繞組展開圖 (c) 三相同心式繞組展開圖 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 60 交叉鏈?zhǔn)嚼@組 交叉鏈?zhǔn)嚼@組主要用于 q為奇數(shù)（如 q=3）的 4極或 2極三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中。 電角度排列。展開圖如圖 (b)所示。 1 U相繞組的聯(lián)接規(guī)律 如 圖 (a)所示 ,以 U相為例 ,將線圈邊 1— 8組成一個(gè)大線圈，線圈邊 2— 7組成一個(gè)小線圈，大小線圈套在一起順電流方向串聯(lián)起來，便構(gòu)成一個(gè)線圈組。 國(guó)產(chǎn) Y Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的 90S 8024定子繞組均采用鏈?zhǔn)嚼@組結(jié)構(gòu)。 電角度排列。由于線圈聯(lián)接起來形如長(zhǎng)鏈，故又稱為鏈?zhǔn)嚼@組。根據(jù)已知條件 a=1，可沿著電流方向串聯(lián)起來，便得 U相繞組展開圖，如 圖(b)所示。 【 例 】 一臺(tái) Y290L4型三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù) ， ，支路數(shù) ，分析繞組的不同形式的聯(lián)接方法和規(guī)律。單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式? ui vi wi圖 三相繞組端面分布圖 (a) 2極 24槽電機(jī)； (b) 4極 24槽電機(jī)； (c) 4級(jí) 36槽電機(jī) 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 52 單層繞組的每個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊 ,整個(gè)繞組的線圈數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。 （ 3） 從正弦交流電波形［圖 (a)］可見，除電流為零值外的任何瞬時(shí)，都是一相為正、兩相為負(fù)，或兩相為正、一相為負(fù)。 （ 2） 每相繞組在每對(duì)磁極下的相帶排列順序按 UW V U W V2分布，這樣各相繞組線圈所在的相帶 U V W1（或 U V W2）的中心線恰好為120176。其排列應(yīng)遵守以下原則： （ 1） 每相繞組所占槽數(shù)要相等，且均勻分布。 相帶繞組 (a) 2級(jí)； (b) 4級(jí) 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 50 三相對(duì)稱繞組是三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的條件之一，即電機(jī)三相繞組在空間上應(yīng)互差 120176。 相帶，如 圖。而一個(gè)極距占 180176。 6 每極每相槽數(shù) q 式中 m1—— 定子繞組相數(shù)，三相電機(jī) m1=3。 y)2(1 PZy ?? ? ??y 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 48 5 槽距角 相鄰兩槽間對(duì)應(yīng)的圓心電角度稱為槽距角，用 表示，如 圖 。若電機(jī)有 p 對(duì)磁極，則 電角度 = p 機(jī)械角度 = p 電角度 ,故一對(duì)磁極便為 360176。 ，該幾何角度稱為機(jī)械角度。為節(jié)省銅線，一般采用短距繞組或整距繞組。 )2(1 PD?? ? )()(PZ 2: 1??或 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 47 3 節(jié)距 一個(gè)線圈兩個(gè)有效邊所跨定子圓周上的距離稱為節(jié)距，一般用槽數(shù)表示。 三相交流繞組基本知識(shí) 線圖 線圈示意圖 (a) 單匝線圈； (b) 多匝線圈； (c) 多匝線圈簡(jiǎn)化圖 三相交流繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 46 2 極矩 τ 每個(gè)磁極所占定子鐵芯內(nèi)圓周的距離，可用長(zhǎng)度或槽數(shù)表示。再將線圈嵌入定子鐵芯槽內(nèi)，按一定規(guī)律聯(lián)接成繞組，故線圈是交流繞組的基本單元， 又稱繞組元件。因此，本節(jié)主要討論電機(jī)繞組不同形式的聯(lián)接規(guī)律以及繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。試求電動(dòng)機(jī)的額定電流 和對(duì)應(yīng)的相電流 。如標(biāo)明 60%，則表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 6 min，休息 4 min。 m in)(rn N)(Hzf N 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 43 ③ 斷續(xù)定額 S3 指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)間，停止一段時(shí)間，周而復(fù)始地按周期運(yùn)行。 ② 短時(shí)定額 S2 指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下在規(guī)定時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行。 (5) 額定頻率 指電動(dòng)機(jī)所接交流電源的頻率。 (3) 額定電流 IN(A) 指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，電源供給定子繞組上的線電流。 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 38 表 異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及用途 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 39 續(xù)表 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 40 續(xù)表 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 41 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值 (1) 額定功率 PN(kW) 指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。 Y2系列已達(dá)國(guó)外同類產(chǎn)品 20世紀(jì) 90年代先進(jìn)水平，是 Y系列的換代產(chǎn)品，現(xiàn)已大批量生產(chǎn)。安裝尺寸和功率等級(jí)符合 IEC標(biāo)準(zhǔn)，與德國(guó) DIN42673標(biāo)準(zhǔn)一致，與Y系列（ IP44）電動(dòng)機(jī)相同。 表 三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 36 1 型號(hào) 三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)各字母和數(shù)字的含義如下 : 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 37 Y2系列電動(dòng)機(jī)是我國(guó) 20世紀(jì) 90年代在 Y系列基礎(chǔ)上更新設(shè)計(jì)的一般用途的全封閉、自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，與 Y系列電機(jī)比較，它具有效率高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、結(jié)構(gòu)合理、外形美觀等特點(diǎn)。但氣隙過小將給裝配造成困難，并且定、轉(zhuǎn)子易發(fā)生摩擦而使電機(jī)運(yùn)行不可靠。 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 34 氣隙 δ 異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙很小，中小型異步電動(dòng)機(jī)一般為 ～ mm。 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 32 圖 雙鼠籠和深槽式轉(zhuǎn)子繞組 (a) 銅條雙鼠籠轉(zhuǎn)子槽形； (b) 鑄鋁雙鼠籠轉(zhuǎn)子槽形； (c) 深槽式轉(zhuǎn)子槽形 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 33 (3) 繞線式轉(zhuǎn)子繞組 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組與鼠籠式定子繞組相同，而轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組類似，采用絕緣漆包銅線繞制成三相繞組嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，將它接成 Y形 ,其三相首端分別接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)相互絕緣的滑環(huán) (稱為集電環(huán) )上，再經(jīng)壓在滑環(huán)上的三組電刷與外電路的電阻相聯(lián)，三組電阻的另一端也接成 Y形，如 圖 ,以改善電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能。上籠起動(dòng)時(shí)起主要作用，故又稱起動(dòng)籠；下籠正常工作時(shí)起主要功能作用，故稱工作籠。上籠截面積小，電阻大；下籠截面積大 ,電阻小，如 圖 (a)所示。 圖 鑄鋁鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) (a) 鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組； (b) 鑄鋁轉(zhuǎn)子外形 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 31 （ 2） 改善啟動(dòng)性能的深槽式和雙鼠籠轉(zhuǎn)子繞組 為提高電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ts,增強(qiáng)起動(dòng)性能 ,在容量較大的異步電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子常采用雙鼠籠或深槽式結(jié)構(gòu)，如 圖 。 圖 銅條鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) (a) 銅條轉(zhuǎn)子繞組； (b) 銅條轉(zhuǎn)子外形 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 30 但銅條轉(zhuǎn)子制造較復(fù)雜，且價(jià)格高，主要用于功率較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu) 29 （ 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組 在轉(zhuǎn)子鐵芯每個(gè)槽