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異步電動(dòng)機(jī)交流繞組的電勢(shì)和磁勢(shì)
異步電動(dòng)機(jī)交流繞組的電勢(shì)和磁勢(shì)
一、三相定于繞組的電勢(shì)
通過單層鏈?zhǔn)嚼@組、同心式繞組和交叉式繞組等的展開圖，可以看出，這些繞組的線圈是按照一定的規(guī)律分布排列著，且它們的線圈節(jié)距均小于其極距,，也就是說，它們是分布線圈繞組,。相比較而言,，可以說變壓器原、副邊繞組都是集中線圈繞組,。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以證明,，三相異步電動(dòng)機(jī)定于繞組的相電勢(shì)E1為：
式中,f1為三相定子繞組中電流的頻率；N1為每相定子繞組總的串聯(lián)匝數(shù),；Φm為異步電動(dòng)機(jī)的每極磁通,；
為繞組因數(shù)。
Ky稱為節(jié)距因數(shù),，它的數(shù)值與線圈節(jié)距有關(guān),，它表示短距線圈和長(zhǎng)距線圈電勢(shì)的減小程度，短距線圈和長(zhǎng)距線圈的Ky＜１,，整距線圈的Ky=1,。
Kq稱為分布因數(shù)，它的數(shù)值與線圈分布有關(guān),，它表示分布線圈電勢(shì)的減小程度,，分布線圈的Kq＜1，集中線圈的Ｋq=1
二,、三相定子繞組的磁勢(shì)
1．單相繞組的磁勢(shì)
在三相定于繞組中通入三相正弦波的電流,，則三相定子繞組中的每一個(gè)單相繞組所產(chǎn)生的磁勢(shì)為脈動(dòng)磁勢(shì)。所謂脈動(dòng)磁勢(shì),，就是磁勢(shì)的軸線（即磁勢(shì)幅值所在的位置）在空間固定不動(dòng)，但振幅不斷隨時(shí)間而變化的磁勢(shì),。
可以證明,，單相繞組脈動(dòng)磁勢(shì)
的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以寫成：
式中： 
為磁勢(shì)的幅值;x為空間坐標(biāo);t為時(shí)間坐標(biāo)； 
為繞組中正弦交流電的角頻率,。
從式可見,，在任一瞬間，磁勢(shì)的空間分布為一余弦波,，但在空間任何一點(diǎn)的磁勢(shì),，則又隨時(shí)間作余弦變化。或者說,，該磁勢(shì)既是空間函數(shù)又是時(shí)間函數(shù),。
可以證明，單相繞組脈動(dòng)磁勢(shì)的幅值
,，說明單相統(tǒng)組脈動(dòng)磁勢(shì)的幅值與繞組中的電流Ｉ成正比,，與相繞組總的串聯(lián)匝數(shù)
成正比，與繞組因數(shù)
成正比,，與電機(jī)的極對(duì)數(shù)p成反比,。
2、三相繞組的磁勢(shì)
三相繞組由3個(gè)單相繞組組成,，這三個(gè)單相繞組分別產(chǎn)生脈動(dòng)磁勢(shì),。在三相異步電動(dòng)機(jī)中，3個(gè)單相繞組是對(duì)稱的,，即U,、V、W三相繞組在空間互相間隔的距離為120°電角度,。電機(jī)在對(duì)稱運(yùn)行時(shí),，通入三相繞組中的三相電流亦是對(duì)稱的，即其幅值相等,，在時(shí)間相位上互差120°電角度,，即
因此，U,、V,、W三相繞組的磁勢(shì)分別為
把 
分別進(jìn)行分解
把上述3個(gè)公式相加，可知前三相余弦互相托加,，后三相之和為零,。故三相合成磁勢(shì)為
上式表明，當(dāng)三相對(duì)稱電流流過三相對(duì)稱繞組時(shí),，三相繞組的合成磁勢(shì)為一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),。
圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值為單相繞組脈動(dòng)磁勢(shì)幅值 的1.5倍，其旋轉(zhuǎn)速度稱為同步轉(zhuǎn)速,，用
來表示,，其計(jì)算公式為：
式中 f--三相定子繞組中電流的頻率；p——三相異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù),。
一個(gè)三相對(duì)稱繞組流過三相對(duì)稱電流時(shí),，它所產(chǎn)生的合成磁勢(shì)一定是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。這個(gè)概念可以進(jìn)一步用圖1來解釋,。圖1中U1U2,、V1V2、W1W2是定子上的三相繞組，它們?cè)诳臻g互相間隔120°電角度,。三相電流的變化曲線如圖2所示,。
在圖1中假設(shè)：A、B,、C三相電流分別流入U(xiǎn),、V、W三相繞組,，正值電流是從繞組的首端流入（用⊕來表示流入）而從尾端流出（用⊙來表示流出）,，負(fù)值電流則從繞組的尾端流入而從首端流出。
(a) 
＝0時(shí),；(b)
=120°時(shí),；(c)=240°時(shí)；(d)=360°時(shí),。
在圖9-14中,，當(dāng)＝0時(shí)，A相電流具有正的最大值,，相應(yīng)地在圖1（ａ）中A相電流是從U相繞組的首端U1點(diǎn)流入,，而從尾端U2點(diǎn)流出，此時(shí)B相及C相電流均為負(fù)值,，所以電流IＢ和ＩC分別從V相繞組及W相繞組的尾端V2和W2流人,，而從首端V1和W1流出。從圖1(a)中電流的分布情況可以清楚地看到：合成磁勢(shì)的軸線正好與U相繞組的中心線相重合,。
在圖2中,，當(dāng)=120°時(shí),B相電流達(dá)到正的最大值,A相及C相電流則為負(fù)值，因此相應(yīng)地在圖1(b)中上相電流是從V相繞組的首端V1點(diǎn)流入,，而從尾端V2點(diǎn)流出,，A相及C電流分別從它們的尾端U2及W2點(diǎn)流入，而從首端Uｌ及W1點(diǎn)流出,，此時(shí)合成磁勢(shì)的軸線便與V相繞組的中心線相重合,。
根據(jù)同樣的方法可以解釋圖1（c），當(dāng)=240°時(shí),，C相電流有最大值,，合成磁勢(shì)的軸線便與W相繞組的中心線相重合。分析圖1（ａ）,、（ｂ）、（c）3個(gè)圖形中磁勢(shì)的位置,，可以明顯地看出：合成磁勢(shì)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì),。旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的軸線總是與電流達(dá)到最大值的那一相繞組的中心線相重合。
如果三相繞組流過的是正序電流，則A相電流首先達(dá)到最大值,，而后依次是B相及C相電流達(dá)到最大值,，則合成磁勢(shì)的軸線首先與U相繞組的中心線相重合，而后再依次同V相繞組和W相繞組中心線相重合,。所以合成磁勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向是從U相到V相,、再?gòu)腣相到W相。也就是說：旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向總是從超前電流的相轉(zhuǎn)向滯后電流的相,。
如果三相繞組流過的是負(fù)序電流,，則A相電流首先達(dá)到最大值，而后依次是C相及B相電流達(dá)到最大值,，所以合成磁勢(shì)的軸線首先與U相繞組的中心線相重合,，而后再依次同W相繞組和V相繞組中心線相重合。合成磁勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向是從U相到W相,，再?gòu)腤相到V相,。
可見：要改變旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向，只要改變通入電流的相序,。也就是說,，只要把三相繞組中的任何兩個(gè)出線端的位置對(duì)換就可以了。
綜上所述,，三相繞組合成磁勢(shì)具有以下性質(zhì)：
（1）三相合成磁勢(shì)在任何瞬間保持著恒定的振幅,，它是單相脈振磁勢(shì)振幅的1.5倍；
（2）三相繞組合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速僅決定于電流的頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù),；
（3）當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí),，合成磁勢(shì)波的波幅就與該相繞組的軸線重合；
（4）合成磁勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向決定于電流的相序,。