內容提要
一、 三相非同步電動機的工作原理
1. 基本工作原理
① 定子三相對稱繞組通入對稱三相交流電，在電動機的氣隙中產生園形旋轉磁場，同步轉速
② 旋轉磁場切割轉子繞組產生感應電動勢，形成轉子感應電流，其方向由右手定則確定。
③ 轉子的載流導體在氣隙旋轉磁場的作用下產生電磁力（方向由左手定則確定），形成電磁轉矩，驅動轉子朝著旋轉磁場的方向旋轉。但二者總是非同步的，這也是三相非同步電動機工作的必要條件。
2．轉差率s
非同步電動機的同步轉速與轉子的轉速差與同步轉速的比值, 即
電動機的轉速
轉差率s是表徵非同步電動機執行狀態的乙個基本參量，它可以反映電動機轉速快慢或負載的大小。若負載重，差轉速n減小，轉速差增大，轉差率s增大，反之亦然。通常非同步電動機在額定負載時的轉差率小於5% 。
3．非同步電動機的執行狀態
非同步電動機的執行狀態可由轉差率s的大小和正負來表示，見表4-1。
二、 三相非同步電動機的結構
1． 定子
① 鐵心：磁路的一部分，並嵌放定子繞組，由矽鋼片迭成。
② 繞組：產生旋轉磁場，由線圈按一定規律連線而成，有y和δ兩種接法。
③ 機座：固定和支撐定子鐵心，由鑄鐵或鋼板焊接而成，並兼散熱作用。
2． 轉子
① 鐵心：磁路的一部分，嵌放轉子繞組，由矽鋼片迭成。
② 繞組：感應電動勢，產生電流，形成電磁轉矩。
鼠籠型：由轉子鐵心槽內的導條和兩端的端環構成。特點是結構簡單，製造方便，執行可靠。
繞線型：通常為三相繞組，y接。三個出線端通過集電環和電刷與外電路相接。特點是可以改變轉子電路的引數，從而改善電機的起動、調速等效能。
3． 氣隙
氣隙的大小對非同步電動機的執行效能有很大的影響。
三、 三相非同步電動機的銘牌資料
1． 額定功率：指在額定狀態下執行時，轉軸上輸出的機械功率。
2． 額定電壓和額定電流：指定子繞組上的線電壓和線電流。
3． 對繞線式非同步電機，還有轉子額定線電動勢和電流。
4． 型號
另外還有額定轉速、額定效率等。
四、 三相非同步電動機的定子繞組
定子繞組是按一定規律排列和連線線圈的總稱。是電機實現機電能量轉換的關鍵部位，也稱為電樞。
1．交流電機繞組的基本要求
① 在一定導體數下，力求獲得較大的磁動勢和電動勢。
② 三相繞組對稱，以保證三相電動勢和磁動勢對稱，即大小相等，相位互差。
③ 電動勢和磁動勢的波形力求接近正弦波。
④ 繞組要有一定的絕緣強度和足夠的機械強度，散熱效能好。
⑤ 節省材料，製造工藝簡單，安裝維修方便。
2．交流繞組的分類
按槽內的層數
單層繞組：每個槽內只有乙個線圈邊，線圈數為槽數的一半。有疊繞式、同心式、交叉式和鏈式。
雙層繞組：每個槽內有兩個線圈邊，線圈數等於槽數。有疊繞式和波繞式。
3. 交流繞組的一些基本知識和基本量
① 線圈：由一匝或多匝串聯而成，兩個引出線乙個叫首端、另乙個叫末端。
② 極距：相鄰兩個磁極軸線之間沿定子鐵心內表面的距離。
式中，為定子槽數；p為磁極對數。
③ 節距y：乙個線圈兩個有效邊之間所跨的槽數。
整距； 長距； 短距。
④ 電角度：一對磁極占有的空間為電角度。
電角度=機械角度
⑤ 每極每相槽數：每乙個磁極下每相繞組所佔的槽數。
⑥ 槽距角：相鄰槽之間的電角度。
⑦ 相帶：每個極距內屬於同相的槽所占有的區域。常用相帶。
4．繞組展開圖
繞組展開圖是分析電機繞組中各線圈連線規律的有效途徑。繞組展開圖的繪製步驟：
① 畫出槽展開圖，並將槽依次進行編號；
② 計算極距，並按給定的極數將總槽數分開；
③ 計算每極每相槽數和槽距角；
④ 劃分相帶，把每對極下的槽分成a、z、b、x、c、y；
⑤ 假定各個極相中的電流方向，若n極下導體電流方向向上，s極下導體電流方向向下；
⑥ 把每對極下屬於同一相的導體根據節距按電流一順的原則串聯起來，構成線圈組。單層繞組每相有p個線圈組，雙層繞組每相有2p個線圈組
⑦ 將屬於同一相的線圈組串聯（或併聯）構成一相繞組，並標記首尾端；
⑧ 按三相繞組空間差，連線另外兩相繞組。
5．繞組的特點
① 單層繞組
嵌線方便，槽利用率高，最大併聯支路數p。
② 雙層繞組
(a) 可採用有利節距，改善電動勢和磁動勢的波形；
(b) 線圈尺寸相同，端部排列整齊，利於散熱，機械強度高；
(c) 可組成較多的併聯支路，最大併聯支路數為2p。
五、 三相非同步電動機的定子磁動
（一）單相繞組的磁動勢——脈振磁動勢
1．脈振磁動勢是指磁動勢的空間位置固定，大小隨時間在正負最大值之間變化。脈振的頻率就是交流電流的頻率。即
其中，；n為每相繞組串聯的總匝數，即一條支路的總匝數；i為線圈中的電流；p為磁極對數。
基波繞組係數
基波分布係數
所謂的集中繞組就是把乙個極下的q個線圈都集中放置在同乙個槽內。顯然，各線圈的磁動勢都相同。故集中繞組的磁動勢為q個線圈磁動勢的代數和，即集中繞組。
而分布繞組是把q個線圈依次措開一定的角度，放置在各自的槽中。由於各線圈的磁動勢不同相，因此分布繞組的磁動勢為個線圈磁動勢的向量和。由此可知，分布繞的磁動勢小於集中繞組的磁動勢。
因此說分布繞組磁動勢等於集中繞組磁動勢乘以乙個小於1的折扣係數。
基波短距係數
因此說短距線圈的磁動勢等於整距線圈磁動勢乘以乙個小於1的折扣係數。
整距線圈
次諧波繞組係數 ）
次諧波分布係數
次諧波短距係數
利用繞組的分布、短距可消弱磁動勢的高次諧波，是改善磁動勢波形的有效措施。
2．單相脈振磁動勢的分解
當略去諧波磁動勢
由此可見，乙個脈振磁動勢可分解為兩個旋轉磁動勢。特點：
1 大小相等； ②轉速相同 ； ③轉向相反
（二）三相繞組的磁動勢——旋轉磁動勢
1．基波磁動勢
在對稱三相繞組中通入對稱三相正弦交流電時，其基波合成磁動勢為乙個園形旋轉磁動勢，即
性質：① 幅值為單相脈振磁動勢最大幅值的1.5倍，即
② 轉速為同步轉速，即
③ 轉向與電流相序一致，即從電流超前相轉至電流滯後相
④ 當某相電流達到最大值時，三相合成基波磁動勢的幅值恰好轉至該相繞組軸線位置。
2．諧波磁動勢
三相繞組的合成詣波磁動勢為奇次詣波，也是旋轉磁動勢，
①轉速， 轉向與基波合成磁動勢相反。
②轉速， 轉向與基波合成磁動勢相同。
③ 合成磁動勢為零。
諧波磁動勢的存在會在交流電機中引起附加損耗、振動和雜訊等。因此，應盡量減小磁動勢的諧波分量。
推廣：在相對稱繞組通過相對稱正弦交流電時，則在空間產生乙個園形旋轉磁動勢。其幅值為，轉速為同步轉速，轉向由相電流相序決定。
六、三相非同步電動機定子繞組的電動勢
氣隙中的的旋轉磁場切割定子繞組產生感應電動勢。
1．相繞組的基波感應電動勢
頻率，頻率的大小與磁極對數和電機的轉速成正比。
2．感應電動勢中的高次諧波
由於電機氣隙中的磁動勢含有高次諧波，故感應電動勢中也會有產生高次諧波，即
諧波電動勢對電機的執行不利，應採取措施消弱或消除。如繞組採用短距、分布等。
典型題解析
4-1 三相非同步電動機的定、轉子鐵心如用非鐵磁材料製成，會出現什麼後果？
答：三相非同步電動機的定、轉子鐵心若用非鐵磁材料製成，主磁路的磁阻將急劇增加，而勵磁電抗大為減小。若要產生同樣大小的旋轉磁場，定子線圈中電流會很大，以致燒壞繞組而損壞電動機。
4-2 三相非同步電動機中的空氣隙為什麼必須做得很小？
答：三相非同步電動機因轉子轉動而必須有氣隙，但氣隙是電動機磁路的一部分，氣隙磁阻較鐵心部分磁阻要大的多，氣隙大時，所需無功勵磁電流將增加，從而降低電機的功率因數。
4-3 空間電角度是怎樣定義的？空間電角度和時間電角度兩者的含義有什麼不同？在數值上兩者有什麼關係？
答： 計量電磁關係的角度單位稱為電氣角度，簡稱電角度。從電磁方面看，對於乙個按一定週期變化的物理量（如磁動勢、電動勢、電壓、電流等），完成乙個交變週期，其相位即變化了電角度。
衡量空間量（如磁動勢、磁通密度等）的電角度稱為空間電角度，用表示；衡量時間量（如電動勢、電壓、電流等）的電角度稱為時間電角度，用表示。
電機圓周在幾何上占有的角度為，稱為機械角度。而從電磁方面看，一對磁極占有空間電角度為。而對於4極電機，其空間電角度為機械角度的兩倍。
一般而言，對於對極電機，其空間電角度為機械角度的倍，即
空機械角度=機械角度
空間電角度是對空間量或空間位置而言，時間電角度僅對時間量而言。但兩者在數值上相當，即在空間上所位移的電角度，等於所經歷的時間電角度。
4-4 在維修三相非同步電動機的定子繞組時，若把每相的匝數適當增加了，則氣隙中每極磁通將【（3）】。
（1）增加； （2）不變； （3）減少； （4）無關
4-5 產生脈振磁動勢和圓形旋轉磁動勢的條件分別是什麼？
答：產生脈振磁動勢的條件為繞組中通過單相交流電流。產生圓形旋轉磁動勢的條件，一是繞組要多相對稱，二是通過多相對稱交流電流，且電流的相數與繞組的相數相同。
4-6 交流電機的定子三相繞組通過三相電流以後所產生的基波旋轉磁通也可以被稱為【（2）】。
（1）漏磁通； （2）主磁通； （3）總磁通
4-7 有一單層三相繞組，極，畫出支路數的a相鏈式繞組展開圖；
解4-8 如果在三相對稱繞組中通入大小及相位均相同的電流，求產生的合成基波磁動勢為多少？
答：三相對稱繞組在空間的分布互差電角度，當三相線圈通入電流為時，在空間將產生三個互差電角度的矩形磁動勢，由傅氏級數可以分解為基波和一系列諧波，在三相繞組裡產生的基波磁動勢為
其合成磁動勢為
可見基波合成磁動勢為零。
4-9 已知三個匝數相等的整距線圈ax、by、cz在定子的槽內集中地放在一起，在三個整距線圈中通入的三相對稱正弦電流
求產生的合成基波磁動勢為多少？
解：三個整距線圈產生的基波磁動勢為
是各線圈基波磁動勢的幅值
即合成磁動勢等於零。
4-10 三相單層繞組，槽，，試求基波、3次及5次諧波的繞組係數。
解：對於單層繞組，其短距係數為1，所以繞組係數既等於分布係數。
非同步電機轉速計算
1 引言 自上個世紀90年代以來，近代交流調速步入了以變頻調速為主導的發展階段。其間，由於各種新型電力電子器件的支援，使變頻調速在低壓 380 v 中小容量 200 kw以下 方面取得了較大的進展。但是面對高壓 6 10 kv 中大容量領域，由於電力電子器件自身規律的限制，變頻調速在技術上遇到了很大...
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03非同步電機實驗報告
實驗報告 課程名稱 電機學實驗指導老師 成績 實驗名稱 三相非同步電機實驗實驗型別 同組學生姓名 一 實驗目的和要求 必填 二 實驗內容和原理 必填 三 主要儀器裝置 必填 四 操作方法和實驗步驟 五 實驗資料記錄和處理 六 實驗結果與分析 必填 七 討論 心得 三相非同步電機實驗 環境溫度 16攝...