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異步電動機(jī)交流繞組的電勢和磁勢
異步電動機(jī)交流繞組的電勢和磁勢
一,、三相定于繞組的電勢
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,，三相異步電動機(jī)定于繞組的相電勢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距線圈電勢的減小程度，短距線圈和長距線圈的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
1．單相繞組的磁勢
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單相繞組所產(chǎn)生的磁勢為脈動磁勢。所謂脈動磁勢,，就是磁勢的軸線（即磁勢幅值所在的位置）在空間固定不動,，但振幅不斷隨時間而變化的磁勢。
可以證明,，單相繞組脈動磁勢
的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以寫成：
式中： 
為磁勢的幅值;x為空間坐標(biāo);t為時間坐標(biāo),； 
為繞組中正弦交流電的角頻率。
從式可見，在任一瞬間,，磁勢的空間分布為一余弦波,，但在空間任何一點(diǎn)的磁勢，則又隨時間作余弦變化,?；蛘哒f，該磁勢既是空間函數(shù)又是時間函數(shù),。
可以證明,，單相繞組脈動磁勢的幅值
，說明單相統(tǒng)組脈動磁勢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)的極對數(shù)p成反比,。
2,、三相繞組的磁勢
三相繞組由3個單相繞組組成，這三個單相繞組分別產(chǎn)生脈動磁勢,。在三相異步電動機(jī)中,，3個單相繞組是對稱的，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)在對稱運(yùn)行時,，通入三相繞組中的三相電流亦是對稱的,，即其幅值相等，在時間相位上互差120°電角度,，即
因此,，U、V,、W三相繞組的磁勢分別為
把 
分別進(jìn)行分解
把上述3個公式相加,，可知前三相余弦互相托加，后三相之和為零,。故三相合成磁勢為
上式表明,，當(dāng)三相對稱電流流過三相對稱繞組時，三相繞組的合成磁勢為一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢,。
圓形旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為單相繞組脈動磁勢幅值 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——三相異步電動機(jī)的磁極對數(shù),。
一個三相對稱繞組流過三相對稱電流時，它所產(chǎn)生的合成磁勢一定是一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢,。這個概念可以進(jìn)一步用圖1來解釋,。圖1中U1U2、V1V2,、W1W2是定子上的三相繞組,，它們在空間互相間隔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,、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,；(b)
=120°時,；(c)=240°時；(d)=360°時,。
在圖9-14中,，當(dāng)＝0時，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,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,，此時合成磁勢的軸線便與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,，C相電流有最大值,，合成磁勢的軸線便與W相繞組的中心線相重合,。分析圖1（ａ）、（ｂ）,、（c）3個圖形中磁勢的位置,，可以明顯地看出：合成磁勢是一個旋轉(zhuǎn)磁勢。旋轉(zhuǎn)磁勢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。所以合成磁勢的旋轉(zhuǎn)方向是從U相到V相,、再從V相到W相,。也就是說：旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(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,。合成磁勢的旋轉(zhuǎn)方向是從U相到W相，再從W相到V相,。
可見：要改變旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(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出線端的位置對換就可以了,。
綜上所述，三相繞組合成磁勢具有以下性質(zhì)：
（1）三相合成磁勢在任何瞬間保持著恒定的振幅,，它是單相脈振磁勢振幅的1.5倍,；
（2）三相繞組合成磁勢的轉(zhuǎn)速僅決定于電流的頻率和電機(jī)的極對數(shù)；
（3）當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時,，合成磁勢波的波幅就與該相繞組的軸線重合,；
（4）合成磁勢的旋轉(zhuǎn)方向決定于電流的相序。