第四章 交流电机绕组电动势及磁动势 4.1 交流电机的绕组 一、交流绕组的基本知识 （一）构成原则 1. 合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波） 2. 三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差 120电角度） （即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同） 3. 铜耗ou p 减小，用铜量减少。 4. 绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便 （二）交流绕组的分类 1. 按相数分为：单相、三相、多相 2. 按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉式）、双层（叠绕组、波绕 组）、单双 层 3.按每极每相槽数q 分为：整数槽、分数槽 （三）基本概念 1.极距τ：22D Q p p πττ= = 或 2.线圈节距y ： 整距y=τ； 短距y<τ。 3.槽距角α（电角度）： 0 360p Q α?= 4.每极每相槽数q: 2Q q pm = 5. 电角度=p ?360°=p ?机械角度 计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为360，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为 360。一般而言，对于p 对极电机，电角度=p ?机械角度。
6.并联支路数a 7.相带：60度相带——将一个磁极分成m 份，每份所占电角度 120度相带——将一对磁极分成m 份，每份所占电角度 8.极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q 个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。 9.线圈组数 = 线圈个数/ q 例：下图是一台三相同步发电机的定子槽内导体沿电枢内圆周的分布情况，已知2p=4,电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方向旋转，试绘出槽电动势星形图。解：先计算槽距角： 设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时，均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后，各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其大小等于槽距角α。 从槽 电动势星形图上我们可以看出： 槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电角度3600，即一对磁极的距离。所以，1—12号相量和13—24重合。 一般来说,当用相量表示各槽的导体的感应电动势时,由于一对磁极下有Z/P 个槽,因此一对磁极下的Z/P 个槽电动势相量均匀分布在3600的范围内,构成一个电动势星形图. 03024 3602360=?=?=Z p α
第四章 交流电机绕组的基本理论 4．1交流绕组的基本要求 1． 电势和磁势波形接近正弦，各谐波分量要小。 2． 三相绕组基波电势、基波磁势对称。 3． 在导体数一定时，获得较大的基波电势和基波磁势。 4． 节省有效材料，绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。 5． 制造工艺简单，检修方便。 a. 要获得正弦波电动势或磁动势，则根据e=blv, 只要磁场B 在空间按正弦规律分布，则它在交流绕组中感应的电动势就是随着时间按正弦规律变化。 b. 用槽电势星形图保证三相绕组基波电势、基波磁势对称 槽电势星形图： 把电枢上各槽内导体感应电势用矢量表示，构成的图。 概念：槽距角----相邻两个槽之间的自然（机械）角度，Z 360=α 槽距电角----用电角度来表示的相邻两个槽之间的角度，Z p 0 1360=α 电角度---是磁场所经历的角度。 c. 用600相带的绕组获得较大的基波电动势 相带：（1）360度的星形图圆周分成三等分，每等分占1200，成为120度相 带；这种分法简单，但电势相量分散，其相量和较小，获得的电动势较小。 （2）若分成六等分，则称600相带；这种分法同样可以保证电势对称， 且合成感应电动势较大，是常用的方法。 4．2三相单层绕组 特点：线圈数等于二分之一槽数；通常是整距绕组；嵌线方便；无层间绝缘；槽利用率高。 缺点：电势、磁势波形比双层绕组差。一般用于小型（10kW 以下）的异步电动机。 例题：一台交流电机定子槽数z=36, 极数2p=4,并联支路数a=1，绘制三相单层绕组展开图。 解： 步骤 1 绘制槽电势星形图 槽距电角Z p 0 1360=α=200, 槽电势星形图如上图 （注意：不是槽星形图，而是槽电势星形图） 步骤2 分相、构成线圈 每极每相槽数pm Z q 2= =36/4/3=3；每相在每个极下所占有的槽数。
第三篇交流电机绕组的基本理论 3．1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么？ 3．2 何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组而不用120°相带绕组？ 3．3 双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有什么关系？ 3．4 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？ 3．5 为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势？为了消除5次或7次谐波电动势，节距应选择多大？若要同时削弱5次和7次谐波电动势，节距应选择多大？ 3．6 为什么对称三相绕组线电动势中不存在3及3的倍数次谐波？为什么同步发电机三相绕组多采用Y型接法而不采用Δ接法？ 3．7 为什么说交流绕组产生的磁动势既是时间的函数，又是空间的函数，试以三相绕组合成磁动势的基波来说明。 3．8 脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性？产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同？ 3．9 把一台三相交流电机定子绕组的三个首端和三个末端分别连在一起，再通以交流电流，则合成磁动势基波是多少？如将三相绕组依次串联起来后通以交流电流，则合成磁动势基波又是多少？可能存在哪些谐波合成磁动势？ 3．10 一台三角形联接的定子绕组，当绕组内有一相断线时，产生的磁动势是什么磁动势？ 3．11 把三相感应电动机接到电源的三个接线头对调两根后，电动机的转向是否会改变？为什么？ 3．12 试述三相绕组产生的高次谐波磁动势的极对数、转向、转速和幅值。它们所建立的磁场在定子绕组内的感应电动势的频率是多少？ 3．13 短距系数和分布系数的物理意义是什么？试说明绕组系数在电动势和磁动势方面的统一性。 3．14 定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系？一台50Hz的三相电机，通入60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变？ 3．15 有一双层三相绕组，Z=24，2p=4，a=2，试绘出： （1）槽电动势星形图； （2）叠绕组展开图。 3．16 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层同心式绕组展开图。 3．17 一台三相同步发电机，f=50Hz，n N=1500r/min，定子采用双层短距分布绕组，q=3，y1/τ=8/9，每相串联匝数N=108，Y联接，每极磁通量Ф1=1.015×10-2Wb，Ф3=0.66×10-2Wb，Ф5=0.24×10-2Wb，Ф7=0.09×10-2Wb，试求： （1）电机的极数； （2）定子槽数； （3）绕组系数k N1、k N3、、k N5、k N7； （4）相电动势E1、E3、E5、E7及合成相电动势Eφ和线电动势E l。 3．18 一台汽轮发电机，2极，50Hz，定子54槽每槽内两根导体，a=1，y1=22槽，Y 联接。已知空载线电压U0=6300V，求每极基波磁通量Ф1。 3．19三相双层短距绕组，f=50Hz，2p=10，Z=180，y1=15，N c=3，a=1，每极基波磁通φ1=0.113Wb，磁通密度B=（sinθ+0.3sin3θ+0.2sin5θ）T，试求：
第8章交流电机的绕组的磁动势 习题解答 郑乃清王洪涛
8-1 一台三相同步发电机，6000kW N P =, 6.3kV N U =, Y 接，cos N ?= 0.8 （滞后），22p =，36Z =，双层短距绕组，115y =，6c N =，1a =，试求额定电流时：（1）线圈磁动势基波幅值；（2）一相磁动势基波幅值；（3）三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向。 解: 36 1822 Z p τ= ==（槽） 00 036013601036P Z α??=== 366223 Z q pm = ==?（槽） 3 687.3(A)N I === （1）线圈磁动势基波幅值 01 115 sin 90sin 900.96618 y y k τ==?= 110.90.9687.360.9663585.2(A)c c c y F I N k ==???= （2）一相磁动势基波幅值 每相串联的匝数22 66721 c p N qN a ==??=（匝） 0 106 sin sin 10220.95610sin 6sin 22q q k q αα?=== 1110.9560.9660.924N q y k k k ==?= 11687.3720.9 0.90.92441138.6(A)1 N IN F k p φ?==??= （3）三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向 113 61708(A)2 F F φ==
转速1605060 30001 f n p ?= ==（转/分） 三相合成磁动势总是从电流超前相绕组的轴线转向电流滞后相绕组的轴线。 8-2 1Y315M -4三相感应电动机，132kW N P =, 380V N U =，N I = 235A ，定子绕组采用?接，双层短距，124, 72, 15p Z y ===，每槽导体数 为72，4a =，试求：（1）脉振磁动势基波和3、5、7次谐波的幅值，写出B 相电流为最大值时各相各相基波磁动势的表达式；（2）计算三相合成磁动势基波及5、7次谐波的幅值，写出它们的表达式，说明各次谐波的极对数、转速和转向。 解：? 接135.7Np I = == 721824 Z p τ= ==（槽） 00 036023601072P Z α??=== 726243 Z q pm = ==?（槽） （1）每相串联的匝数24 6362164 c p N qN a = =??=（匝） 0.9 v Nv IN F k vp φ= 01sin 902sin sin 2 Nv qv vy k v q ατα=? 00 10 6sin 1015902sin 0.9241018 6sin 2 N k ??=?=
重庆大学 电机学（1）课堂测验三 2011~2012学年 第一学期 考试方式： 测验日期： 2011.12.16 时间： 45 分钟 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得 分 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．一个p 对极的三相交流线圈，两个有效边在空间的电角度为170°，则其 对应的机械电角度为 D 。 A ．170°； B ．p×170°； C ．2p×170°； D ．170°/p ； E ．170°/2p 。 2．m 相交流绕组定子槽数为Q ，极对数为p ，则极距等于 B 。 A ．Q /p ； B ．Q/(2p)； C ．Q/(2pm)； D ．Q/(pm)。 3．交流绕组的基波绕组因数通常为 A 。 A ．<1； B ．>0； C ．=1； D ．>1。 4．m 相双层短矩分布交流绕组，其每相最大并联支路数为 D 。 A ．p ； B ．p×m ； C ．2p/m ； D ．2p 。 5．一个整距线圈产生的磁动势波形为 B 。 A ．正弦波； B ．矩形波； C ．阶梯波； D ．尖顶波。 6. 一个极相组线圈产生的基波合成磁动势波形为 A 。 A ．正弦波； B ．矩形波； C ．阶梯波； D ．尖顶波。 7．三相感应电动机2p=8，接到频率为50Hz 的电网上，定子三相对称电流 产生的基波合成磁动势转速为 B 。 A ．600转／分； B ．750转／分； C ．1000转／分； D ．1500转／分。 8．单相绕组通以单相正弦交流电流产生的基波磁动势为 B 。 A ．恒定磁动势； B ．脉振磁动势； C ．圆形旋转磁动势； D ．椭圆形旋转磁动势。 9．已知线圈的节距y 1=5τ/6，则该线圈的基波节距因数为 C 。 A ．sin30°； B ．sin45°； C ．sin75°； D ．sin90°； E ．sin108°。 10．一台Ｙ接法的三相感应电动机，定子绕组一相断线时，它所产生的基波 磁动势是 D 。 A ．恒定磁动势； B ．脉振磁动势； C ．圆形旋转磁动势； D ．椭圆形旋转磁动势。 二、 填空题（每空2分，共20分） 1．交流绕组构成的主要原则是使合成电动势的波形要接近于正弦形 ，幅值要 大 。 2．对于p 对极的整距交流线圈，其两个线圈边在空间相距的机械角度为 180°/p ，电角度为 180°。 3．在三相对称绕组中通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势为 圆形旋转磁动势 ，其幅值取决于 绕组设计和电流大小 ，转速取决于 电流频率和极对数 ，转向取决于 电流相序和绕组布置 。 4．一个脉振磁动势可以分解为两个 圆形旋转 磁动势，它们的旋转方向 相反 ，幅值是脉振磁动势最大幅值的 1/2 。 5．单相绕组基波磁动势的幅值为 0.9Nk w1I φ/p ；在空间上按 余弦 规律分布， 其轴线位置固定不动，脉振的频率为电流的频率。 6．基波绕组因数的物理意义是既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，整个绕组的合成电动势所须的总折扣。 7．变压器相绕组的电动势计算公式为E φ=4.44fN 1φm ，交流旋转电机单相绕组的电动势计算公式为E φ=4.44fN k w1φ1，两者的主要差别在变压器中N 1表示一相绕组的实际匝数，交流电机N k w1表示一相绕组的等效匝数 和变压器φm 表示主磁通幅值，交流电机φ1表示每极磁通量。 三、 简答题（每小题12分，共24分） 1．一台频率为50Hz 的三相交流电机，通入频率为60Hz 的三相对称电流，如电流的有效值不变、相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值、转速和转向是否会改变？试说明原因。（12分） 答： (1) 三相合成磁动势基波幅值 1 1 1.35 w Nk F I p φ= I φ不变，故三相合成磁动势基波幅值F 1不变。 (2) 转速 学院 电气工程学院 专业、班 年级 2009 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
电枢绕组 电枢绕组简介 电机的电枢中按一定规律绕制和连接起来的线圈组。它是 电机中实现机电能量转换的主要组成部件之一。组成电枢绕组 的线圈有单匝的,也有多匝的,每匝还可以由若干并联导线绕 成。所示为一只线圈在槽中安置的情况。线圈嵌入槽内的部分 称有效部分，伸出槽外的部分称做连接端部，简称端部。 电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组 成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转 矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的 导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈 与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。 电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类。它们分别用于直流电机和交流电机。直流电枢绕组 通常采用双层绕组。线圈的有效部分包含左、右两个有效边。放在槽内且靠近槽口的有效边叫上层边，靠近槽底的有效边叫下层边。同一槽中上下层间用绝缘纸隔开。同一线圈上下两有效边沿圆周方向的距离即为线圈的跨距，通常用槽距（两相邻槽间距离）的倍数表示。跨距约等于一个极距（相邻两磁极的距离，也常用槽距的倍数表示）。 直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种。每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上，两者在换向器圆周表面上相隔的距离称为换向器节距，用Ys表示。不同形式的绕组具有不同的换向器节距。 ①叠绕组：有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。 单叠绕组线圈的换向器节距Ys=1。Ys>1者称复叠绕组。比较常用的是Ys=2的复叠绕组，又称双叠绕组。双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。例如一台四极直流电机，采用双叠绕组时,共有8条并联支路。各条支路间也是通过电刷并联。电刷组数等于电机的极数。其中一半为正电刷组，另一半为负电刷组。叠绕组的并联支路数较多，它等于极数或为极数的整倍数，所以又叫并联绕组。 ②波绕组：有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数;k为换向片数；a为使Ys等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a＝1，而a=2的复波绕组称双波绕组,它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组,故有4条并联支路；a＞2者可类推，但用得很少。 波绕组从并联电路连接原理上说,只需两组电刷,即一组正电刷和一组负电刷。然而，通常直流电机中波绕组的电刷组数仍然等于其极数，这是为了减轻电刷和换向片接触面上的电流负荷，从而可以缩短换向器的长度。此外，对线圈电流的换向也有好处。 直流电枢绕组常由于某种原因造成各并联支路的电流不均匀分配,使铜耗增加,电枢绕 组过热；有时也会使电刷下发生有害的火花，给电机运行带来不利影响。将电枢绕组内部理论上的等电位点用导线直接连接，就可以改善电机的运行条件。专门为此而设置的连接导线
第四章 交流绕组的共同问题 一、填空 1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。答：不变，变大，不变。 2. ★单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转向 ，转速 的两个旋转磁势。答：脉振磁势，相等，相反，相等。 3. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距τ = 槽，每极每相槽数q= ，槽距角α= ，分布 因数1d k = ，1 8y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94 4. ★若消除相电势中 ν 次谐波，在采用短距方法中，节距 1y = τ 。答：ν ν1- 5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中t i a ωsin 10=，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅 值应位于 ；当Ia =-5A 时，其幅值位于 。答：A 相绕组轴线处，B 相绕组轴线处。 6. ★将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为 。答：脉振磁势。 7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为 。答： ν s n 8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 基波旋转磁动势的转速旋转，转向与基波转向 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 ，要消除它定子绕组节距 1y = 。答：1/5,相反，f 1 ,4 5 τ 9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距为 ；在电枢绕组中所感应的电势频率为 ；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 ；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为 。三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为 。答： 3 τ ，3f,0,3 F cos 3 cos x t φπ ωτ ,0 10. ★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS （5ωt+ 7θS ）的气隙磁势波，这表明：产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的 倍；该磁势的极对数为 ；在空间的转速为 ；在电枢绕组中所感应的电势的频 率为 。答：5，7p, s n 7 5 ，15f 二、选择填空 1. 当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为 。 A ： τ B ：4τ/5 C ：6τ/7 D ：5τ /6答：D 2. ★三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F 1,绕组系数为 k w1，3次谐波绕组系数为k w3，则3次空间磁势波的合成幅值为 。 Ａ：０； Ｂ：131/3 1w w k k F ； Ｃ：131/w w k k F 答：A 3. 三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取 。
绕组电势磁势 一、选择 １设同步电机稳定运行时，定子电枢电流产生的旋转磁势相对定子的转速为ｎa ,转子励磁电流产生的旋转磁势相对定子的转速为ｎb ,则： ⑴ｎa ＞ｎb ； ⑵ｎa ＜ｎb ； ⑶ｎa ＝ｎb ； ⑷都有可能，与电机的运行状态有关。 ２当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势时，下列那一种绕组是我们应该选用的： ⑴绕组跨距为（４／５）τ； ⑵绕组跨距为（５／６）τ； ⑶绕组跨距为（６／７）τ； ⑷绕组跨距为（７／８）。 ３交流绕组每相感应电势公式Ｅ1＝４．４４ｆＮｋw1φ1中的φ1是： ⑴磁通随时间交变的最大值； ⑵一台电机的基波磁通量； ⑶一个极的基波磁通量。 ４公式Ｆ＝１．３５（Ｎｋw1／ｐ）Ｉ1是指: ⑴一相的磁势振幅； ⑵三相一对极的合成磁势振幅； ⑶三相一个极的合成磁势振幅。 ５由三相定子绕组基波电流产生的五次空间磁势谐波，它的转速是： ⑴静止不动；⑵是基波磁场转速的１／５； ⑶等于基波磁场转速； ⑷五倍于基波磁场转速。 ６由三相定子绕组基波电流产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应电势的频率是： ⑴等于零； ⑵等于基波频率； ⑶等于基频的１／７； ⑷等于基频的七倍。 ７三相异步电动机定子绕组做成分布及短距以后，虽然感应电势的基波分量有所减少，但是它带来的优点主要是： ⑴改善了电势的波形； ⑵可以增加某次谐波电势； ⑶可以增加电机的额定转速；
⑷可以改善磁势的波形。 ８整数槽双层迭绕组最大并联支路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，它们之间的关系是： ①ａ ｍ＝２ｐ；②ａ ｍ ＝ｐ；③ａ ｍ ＝０．５ｐ。 ①（６０°相带）；②（１２０°相带） ９整数槽单层绕组的最大并联之路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，它们之间的关系是： ①ａ ｍ＝２ｐ；②ａ ｍ ＝ｐ；③ａ ｍ ＝０．５ｐ。 ①（ｑ为偶数）；②（ｑ为奇数） １０整数槽双层波绕组的最大并联之路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，最大并联支路数为： ①２ｐ；②ｐ；③２。 ①（ｙ＝２τ＋１时）；②（ｙ＝２τ时） １１单层交流绕组中，每相串联匝数Ｎ 1 同每个线圈的匝数Ｎy ，每极每相槽数 ｑ，极对数ｐ，并联支路数ａ之间的关系是：①２ｐｑＮy ／ａ＝Ｎ 1 ；②ｐｑＮy ／ ａ＝Ｎ 1 ； ③２ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1；④ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1 。 １２交流双层绕组中，每相串联匝数Ｎ 1 同每个线圈的匝数Ｎy，每极每相槽数ｑ，极对数ｐ，并联支路数ａ之间的关系是： ①２ｐｑＮy ／ａ＝Ｎ 1；②ｐｑＮ y ／ａ＝Ｎ 1 ； ③２ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1；④ｐｑＮ y ａ＝Ｎ 1 。 １３三相同步发电机额定运行时，定子基波电势频率为ｆ 1 ，转子直流励磁磁势产生的ν次空间谐波磁通，在定子绕组中感应电势的频率为： ①ｆ 1；②νｆ 1 ；③ｆ 1 ／ν。 二、填空 １有一台三相交流同步发电机，１０极，若转子磁场以６００转／分的转速相对三相绕组旋转，那么绕组中产生感应电势的基波频率为________赫，产生的五次谐波电势频率为__________赫。 ①５０②２５０ ２有一旋转磁势的表达式为ｆ＝ＦＣＯＳ（７ωｔ＋５ｘ），那么此磁势是由频率为 ____________赫的电流所产生，此磁势在空间的转速为____________转／分，此磁势是空间_________次谐波。（设ω＝２πｆ，ｆ＝５０赫，２Ｐ＝４） ①３５０②２１００③５ ３在任一瞬间，脉振磁场基波的空间分布是____________，圆形旋转磁场的空间分布是____________，椭圆形旋转磁场的空间分布是____________。 ①正弦②正弦③正弦
第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势 一、填空 1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波 合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。 答：不变，变大，不变。 2. ★单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转 向 ，转速 的两个旋转磁势。 答：脉振磁势，相等，相反，相等。 3. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距τ= 槽，每极每相槽数 q= ，槽距角α= ，分布因数1d k = ，18y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。 答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94 4. ★若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。 答： ν ν1 - 5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中t i a ωsin 10=，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅值应位于 ；当Ia =-5A 时，其幅值位于 。 答：A 相绕组轴线处，B 相绕组轴线处。 6. ★将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为 。 答：脉振磁势。 7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为 。 答： ν s n 8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 基波旋转磁动势的转速 旋转，转向与基波转向 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 ，要消 除它定子绕组节距1y = 。 答：1/5,相反，f 1,45 τ 9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距 为 ；在电枢绕组中所感应的电势频率为 ；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 ；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为 。三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为 。 答： 3τ，3f,0,3F cos3cos x t φπ ωτ ,0
1、单相绕组通入单相正弦电流产生磁动势，其基波磁动势最大幅值Fφm1= ，位置恒处于。 2、一个单相基波脉振磁动势可分解成两个旋转磁动势，每个磁动势的幅值为，两旋转磁动势的转速相等，均为n1= ，转向，当脉振磁动势幅值为最大时，两个旋转磁动势在空间与脉振磁动势幅值。 3、三相交流电机，电枢绕组为△接线，当一相绕组断线（电源仍为三相对称电源），回产生什么样的合成磁动势？电源断线呢？ 4、三相交流电机，电枢绕组为Y接线，当一相绕组断线（电源仍为三相对称电源），回产生什么样的合成磁动势？电源断线呢？ 5、试述短距系数和分布系数的物理意义，这两系数为什么总是小于1的？ 6、产生圆形旋转磁动势的条件是，若在的三相对称绕组里通入， ，的三相电流，电弧度/秒， 则产生的旋转磁动势的的转速为，转向为，当瞬间，脉振磁动势幅值在。 7、若在三相对称绕组中通入，， 的三相对称电流，当时三相基波合成磁动势幅值位于。（A）U相绕组轴线上；（B）V相绕组轴线上；（C）W相绕组轴线上；（D）三相绕组轴线以外某一位置。 8、在三相对称绕组通入三相零序对称电流，试问其合成磁动势的性质（含幅值、转速、转向与正序比较）？ 9、一台三相50的同步发电机，， ，定子槽数，每个线圈匝数，并联支路数 ，试求在额定负载时三相合成磁动势基波的幅值及转速。 10、额定转速为的同步发电机，若将转速调整为运行（其他条件不变），问定子绕组三相电动势的大小、频率、波形及各相电动势相位差有何改变？
11、一台交流电机，今通入的三相对称交流电流，设电流大小不变，问此时基波合成磁动势的幅值大小，转速和转向将如何变化？
1、脉动相绕组的轴线上 2、脉动磁动势幅值的一半相反同相 3、答：一相绕组短线：为旋转磁动势； 一相电源短线：为脉动磁动势。 4、答：一相绕组短线或一相电源短线均为脉动磁动势。 5、答：短距系数 分布系数 故短距线匝电动势= 分布绕组电动势= 因为，，故短距绕组电动势或分布绕组电动势等于整距线匝电动势或集中绕组电动势打了一个折扣，故它们的物理意义实为一个折扣系数。 构成整距线匝的两槽导体电动势在时间相位上互差（反相），故其电动势为两槽导体电动势的代数和，而构成短距线匝的两槽导体电动势的相位差小于，故短距线匝电动势为两槽导体电动势的相量和，由数学知识可知，相量和小于等于代数和，故K总是小于等于1。 同样构成集中绕组各线圈电动势同相（因集中在同一槽内），故集中绕组电动势为各线圈电动势的代数和，而构成分布绕组的各线圈电动势不同相（因分布于各槽内）故分布绕组电动势为各线圈电动势的几何和，因此 6、三相对称绕组通入三相对称电流 9000 W相绕组轴线上 7、（C）
单相交流绕组磁动势的性质 班级： 学号： 姓名： 完成时间：
实验内容(0.25分) 1.分析单相交流绕组磁动势的基本性质 2.通过matlab图形和动画技术展现单相交流绕组磁动势的变化规律 二、实验要求(0.25分) 1.使用matlab仿真软件绘制单相交流绕组的脉振磁动势图像 2.用matlab绘制基波磁动势的驻波交变规律，并用直角坐标系及极坐标系表示 3.将图像随时间变化的规律用动画展现出来（附带面积填充效果） 三、实验方法描述(2.5分) 1.通过f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a)式子绘制fc(基波)与机械角度a的关系，作出直角坐标系下的图形 2.将代表转子的圆绘制出来，并且定义当fc=0时，fc上的点在圆上，依此绘制极坐标曲线 3.颜色填充时，由于基波图像与x坐标形成封闭图形，不必处理，而方波磁动势未与x轴封闭，故定义边界值为0。 4.通过pause语句及时间变化达到动画显示效果 四、实验源程序(1分) f=50;I=5; N=3; w=2*pi*f; t=0.011; subplot(1,3,2) for t=0:0.001:2; a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a);
subplot(1,3,1); fill(a,f1,'r'); xlabel('机械角度/rad') ylabel('磁动势fc/A') title('基波磁动势交变规律') axis([-2 6 -15 15]); a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a); k=abs(f1)+10; subplot(1,3,2) polar(a,30.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,8.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,10.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,k,'r');hold on title('基波磁动势交变规律') a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; fc=2^0.5/2*N*I*cos(w.*t); m=fc*(a<(pi/2)).*(a~=-pi/2)-fc*(a>(pi/2)).*(a~=3*pi/2); subplot(1,3,3) fill(a,m,'b') xlabel('机械角度/rad') ylabel('磁动势fc/A') title('方波磁动势的交变规律') axis([-2 6 -15 15]) pause(0.1) subplot(1,3,2) hold off end 五、实验结果(2.5分)