第四章 交流电机绕组的基本理论

第四章三相异步电动机试题及答案

第四章 三相异步电动机 一、 填空（每空1分） 1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。 答 s :s)(1:1- 2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 答 50Hz ，50Hz ，50sHz ，50sHz 3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。 答 1， σσ21X X '+ 4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ，2cos ? ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。 答 1，很大，很小，小一些，不大 5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。 答 0.02，1Hz ， 720r/min ，2Hz 6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 ， ， ，和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。 答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗 7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行状态；当1n n >时为 运行状态；当n 与1n 反向时为 运行状态。 答 电动机， 发电机，电磁制动 8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。 答 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器 9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要 ，其原因是 。 答 大，同步电机为双边励磁 10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。

交流电机绕组的基本理论

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4章三相异步电动机基础教案.doc

安徽新闻出版职业技术学院教案 科目电机与拖动技术基础年级15 包装自动化技术 1 班任课教师付学敏第 4 章三相异步电动机 课 题 1、知识方面：了解三相异步电动机的基本结构、理解工作原理、电磁转矩和机械特教 性，理解起动、调速、制动方法。 学 2、德育方面：科学技术就是生产力。 目 3、技能方面：识别三相异步电动机的基本结构。 的 重三相异步电动机的感应电动式和磁动势 点三相异步电动机的工作原理 难三相异步电动机的工作特性 点 挂（ a）简化的三相绕组分布图 图（ b）按星形连接的三相绕组接通三相电源 或（ c）三相对称电流波形图 实（ d）两极绕组的旋转磁场 验 用 具 作 业

本 课 小 结 安徽新闻出版职业技术学院教师专用纸

导入：三相异步电动机结构简单、制造方便、坚固耐用、维护容易、运行效率高、工作特性好；和同容量的直流电动机相比，异步电动机的 重量约为直流电动机的一半，其价格仅为直流电动机的 l/3 左右；而且异步电动机的交流电源可直接取自电网，用电既方便又经济。所以大部 分的工业、农业生产机械，家用电器都用异步电动机作原动机，其单机容量从几十瓦到几千千瓦。我国总用电量的 2/3 左右是被异步电动机消耗掉 的。 教三相异步电动机的基本结构与工作原理 学过程一、基本结构 三相异步电动机主要是由定子部分（静止的）和转子部分（转动的）两大部分组成，定、转之间是空气隙。另外还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。 （一）异步电动机的定子结构 异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。 1.机座 异步电动机的机座主要是固定和支撑定子铁心和绕组。中小型电机 一般采用铸铁机座、大中型电机采用钢板焊接的机座。电机损耗变成的 热量主要通过机座散出，为了加强散热面积，机座外部有很多均匀分布 的散热筋。机座两端面上安装端盖，端盖支撑转子，保持定、转子之间 的气隙值。 2.定子铁心 定子铁心是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心 的铁损耗，定子铁心用厚的硅钢冲片叠成，硅钢片两面还应涂上绝缘漆，用以降低交变磁通在铁心中产生的涡流损耗。在定子铁心内圆上开有 槽，槽内放置定子绕组 ( 也叫电枢绕组 ) 。 3.定子绕组 异步电机的定子绕组是电动机电路部分。小型异步电动机定子绕组 通常由高强度漆包圆线绕成线圈嵌入铁心槽内；大、中型电机使用矩形 截面导线预先制成成型线圈，再嵌入槽内。每相绕组按一定规律连接，

电机学 第四章 交流绕组的共同问题

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 = ，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：νν1- 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：νs 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 1,45τ 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 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 75，15f 二、选择填空

第四章 交流电机理论基础

第四章交流电机理论基础 4.1 交流绕组与直流电枢绕组的根本区别是什么？ [答案] 4.2 构成交流电枢绕组并联支路的理想条件有哪些？ [答案] 4.3 产生脉振磁动势和产生圆形磁动势的条件各有哪些？ [答案] 4.4 将对称三相绕组接到三相电源的三个接线头对调两根后，其旋转磁动势的转向是否会改变？ [答案] 4.5 一台频率为50Hz的三相电机，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？ [答案] 4.6 a、b两相绕组，其空间轴线互成90o电角度，每相基波的有效匝数为Nk N1 (两相绕组都相同)，绕组为p对极，现给两相绕组中通以对称两相交流电流，即 试求绕组的基波合成磁动势及三相谐波合成磁动势的表达式f1(θ, t) 和f3(θ, t) ，写出两者的振幅计算式，并分别指出磁动势的转速及转向如何？ [答案]

4.7 三相对称交流定子绕组通入三相对称非正弦波电流，设此非正弦波电流包含有基波及3、5、7等奇次谐波分量，试分析分别由3、5、7次谐波电流所产生的三相合成磁动势基波和3、5、7次谐波的转速和转向。 [答案] 4.8 有一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p＝2，采用双层叠绕绕组，节距y1＝14，每个线圈匝数N c＝1，并联支路数a＝1，频率为50Hz。每极磁通量Φ1＝2.63Wb。试求： (1) 导体电势E c1； (2) 匝电势E t1； (3) 线圈电势E y1； (4) 线圈组电势E q1； (5) 相电势E 1。 [答案] 4.9 一台三相交流异步电动机，定子采用双层短距叠绕绕组，Y联结，定子槽数Z＝48，极数2p＝4，线圈匝数N c＝22，节距y1＝10，每相并联支路数a＝4，定子绕组相电流I=37A，f＝50Hz，试求： (1) 一相绕组所产生的磁动势波； (2) 三相绕组所产生的合成磁动势波。 [答案] 4.10 一台三相六极交流对称定子绕组，在A、B、C相绕组中分别通以三相对称电流i A=10cosωt A；i B＝10cos(ωt-2π/3) A；i C＝10cos(ωt-4π/3) A，试求： (1) 当i A＝10 A时，三相合成磁动势基波的幅值的位置； (2) 当i B＝10 A时，三相合成磁动势基波的幅值的位置； (3) 当i A从10 A下降至5 A时，基波合成磁动势在空间转过多少圆周? [答案]

交流电机绕组的基本理论

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：

第六章交流电机绕组

第六章交流电机绕组、电动势及磁动势6-1 有一台交流电机，Z=36，2P=4，y=7，2a=2，试会出：（1）（1）槽电势星形图，并标出600相带分相情况；（2）（2）三相双层迭绕组展开图。 答：（1）槽距角 20 36 360 2 360 = ? = ? = Z p α 每极每相槽数 3 3 4 36 2 = ? = = pm Z q 由α=200画出槽电动势星形图，然后由q=3标出按600相带的分相情况（见图a），顺序为：A-Z-B-X-C-Y. Z C

磁路的磁阻阻R m ）影响气隙磁场沿圆周分布波形。隐极发电机，由于气隙均匀，沿气隙圆周各点磁阻相同，每极范围内安放励磁绕组部分，即励磁磁势F 影响气隙磁场沿圆周分布波形。 6-3 试述短距系数和分布系数的物理意义，为什么这两系数总是小于或等于1？ 答：短距系数物理意义是：短距线匝电动势E t(y1)和对各线圈 都集中在同一槽 时电动势代数和E q(q=1)的比值，即： )1() 1(=>= q q q q q E E k ; 由数学知：相量和总是小于（或等于）其代数和，即) ()(ττ=<

电机绕组的基本参数及常用名词术语

电机绕组的基本参数及 常用名词术语 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

电机绕组的基本参数及常用名词术语 一：绕组的基本参数 １．机械角度与电气角度 电机绕组分布铁心槽内时必须按一定规律嵌放与联接，才能输出对称的正弦交流电或产生旋转磁场。除与其它一些参数有关外，反映各线圈和绕组间相对位置的规律时，我们还要用到电气用度这个概念。从机械学中知道可以把圆等分成360°，这个360°就是平常所说的机械角度。而在电工学中计量电磁关系的角度单位则叫做电气角度，它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为360°,也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了360°电气角度。因此，电气角度与机械角度在电机中的关系为：电气角度α＝极对数xＰx360°。 ２．极距 绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离。一般常指电机铁心相邻两磁极中心所跨占的槽距，定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算；转子则以铁心外圆气隙表面的槽距来计算。通常极距有两种表示方法，一种是以长度表示；另一种则以槽数表示，习惯上以槽数表示的较多。 ３．节距 电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距，也称跨距。当线圈元件节距等于极距对称为全距绕组；线圈元件节距小于极距时则称短距绕组；而当线圈元件节距大于极距时则称长距绕组。由于短距绕组具有端部较短电磁线用料省和功率因数较高等许多优点，因而在应用较多的双层叠绕组中无一例外的都采用短距绕组。

4．绕组系数 绕组系数是指交流分布绕组的短距系数和分布系数的乘积，即5．槽距角 电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角，通常用a表示，即6．相带 相带就是指每相绕组在每一个磁极所占的区域，通常用电气角度或槽数表示。如果将三相电机处在每一对磁极下的绕组分成六个区域则每极下三个。由于槽距角α=360°P/Z如该电机为4极24槽故每相每区域的宽度为qα=Z/6P*360P/Z=60°，按这样分布绕嵌的绕组就称为60°相带绕组。因60°连续相带绕组所具有明显优势，故在三相电机中绝大多数都采用这种绕组。 7．每极每相槽数 每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数，每极每相绕组内应绕的线圈数就依据它确定。即 q=Z/2Pm Z：铁心槽数； 2P：电机极数； m电机相数。 8．每槽导体数 电机绕组的每槽导体数应为整数，双层绕组的每槽导体数还应为偶数整数。绕线转子绕组的每槽导体数由其开路电压确定，中型电机绕线转子的每槽导体数须等于2。定子绕组的每槽导体数可由下式计算： N S1=N Φ1 m1a1/Z1 N S1：定子绕组每槽导体数； N Φ1 ：按气隙磁密计算的每槽导体数；

华南理工大学电机学第四章思考题

4-1把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速n s，定子接到 三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是 怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？ 【答】感应电动机处于发电机状态，转子感应 电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右 手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩T e的 方向与转子的转向相反，即电磁转矩T e属于制动 性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质 电磁转矩 T e平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩T e的作用下减速，回到电动 机状态。 4-2有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为f1的三相交 流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】假设转子中频率为f1的交流电流建立逆时针方向旋转的气 隙旋转磁场，相对于转子的转速为n s60 f1 p ；若转子不转，根据左 ，由牛顿第三定律可知，手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩T e 定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相 对于定子的转速为n s n 。 4-3三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？ 【答】不变。因为转子所产生的磁动势2相对于转子的转速为 F n2 60 f 2 p s 60 f1 p sn s n ，而转子本身又以转速n在旋转。因此，从定子侧观看时， F2在空间的转速应为n n n s n n n s，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定 子磁动势在空间的转速总是等于同步转速n s，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电 流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？ 【答】频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也 不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们 画在一起？

交流电机基础理论

交流电机基础理论 常用的交流电动机有三相异步电机（感应电机）和同步电机。 异步电机可用于一般场所和无特殊性能要求的各种机械设备；同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。 Y 系列三相异步电机 三相稀土永磁同步电机 4.1 交流电机基础理论 电磁场理论 4.1.1 交流电机的基本工作原理 原理： 基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流 （转子绕组内的感应电流）的相互作用。

工作原理 定子绕组与电源的连接 4.1.2 交流电机的基本电路分析 由于转子转速不等于同步转速，把转速差（n0－n）与同步转速n0的比值称为 异步电动机的转差率，用S表示，即 三相异步电动机的结构 按结构分类： 鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低。 绕线式异步电动机：通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。 4.2.1 三相异步电动机的基本结构 定子 定子由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。 定子绕组是电动机的电路部分由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。

机座主要用于固定与支撑定子的铁心。 转子 转子有铁心与绕组组成。 异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式。 4.3.1 定子电路分析 定子由铁心、绕组与机座三部分组成；定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。 定子每相绕组中产生的感应电动势为： 有效值为： 定子电动势或电流的频率：

电机学考试资料真题4(交流电机理论的共同问题含答案)

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

电机学第四章 交流绕组共同问题

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 。

交流电机理论整理

交流电机理论 从电磁观点看，交流电机可看作一些相互耦合的线圈。这些线圈包括定子绕组、转子绕组等。根据励磁方式的不同，交流电机又分为同步电机、异步电机、永磁电机等。 在下面的分析中，假定交流电机为理想电机，即： 1）忽略铁心磁饱和的影响，导磁系数为常数； 2）电机磁路和绕组完全对称； 3）忽略谐波磁动势，谐波磁通及相应的谐波电动势的影响。 电流产生磁势，磁势产生磁通，磁通感应电压，电压产生电流。 r sD 图1 三相交流电机绕组分布示意图 特点：三相绕组（无论是定子还是转子）在空间按逆时针排列，转子也按逆时针方向旋转，这样保证了正常运行时abc的相序。转子a相轴线（记为rα轴，与之超前垂直的为rβ轴）与定子A相轴线（记为sD轴，与之超前垂直的为sQ轴）的夹角为θr（超前），磁链在空间按正弦规律分布。 电能是传输、使用最为便捷的二次能源！但是往往需要借助“电能——机械能转化装置”才能实现利用电能对负载的驱动！

交流电机的空间矢量模型 1.1 定子磁势和定子电流的空间矢量（静止坐标系） (space-phasors of stator M.M.F.s and stator currents) 假定ABC 三相定子绕组是随时间任意变化的电流i SA (t ), i SB (t ), i SC (t )，但满足： i S0(t )＝i SA (t )＋i SB (t )＋i SC (t )＝0 (1-1) 假定绕组有效匝数为N se ＝N s K ws ，N s 为绕组匝数，K ws 为绕组系数，那么三相定子绕组电流产生的空间磁势可表示为： )]4cos()()32cos()(cos )([),(πθπθθθ-+-+=t i t i t i N t f sC sB sA se s (1-2) 式中：θ是用来表示空间位置的空间角（空间任意一点处与A 相定子绕组轴线之间的夹角） 定义：定子电流空间矢量为 22 ()[()()()]3 s sA sB sC i t i t ai t a i t =++||s j s i e θ= (1-3) 定子磁势空间矢量为 )()()()()(t f t f t f t i N t f sC sB sA s se s ++== (1-4) 式中：a ＝e j2π/3，a 2＝e j4π /3 为空间位置算子，()sA f t 、()sB f t 、()sC f t 分别各相磁势空间矢量 注解：方程(1-3)的推导过程如下 令 SA m s SB m s SC m s i (t)=i cos(t-)2i (t)=i cos(t--)34i (t)=i cos(t--)3ωθπωθπωθ? ?? ? ?? ? ?? (1-5) 其中s θ为定子A 相电流的初始相位，又 j2/32j4/3221=e cos sin 3322 441=e cos sin 332a j j a j ππππππ?=+=-+??? ?=+=--?? (1-6) 将式(1-5) 、(1-6)代入式(1-3)，并整理可得 23 ()()()[cos()sin()]2 sA sB sC m s s i t ai t a i t i t j t ωθωθ++=-+- (1-7) 所以 ()[cos()sin()]s m s s i t i t j t ωθωθ=-+- ||s j s i e θ= (1-8)

电机绕组的基本参数及常用名词术语(20200422094453)

电机绕组的基本参数及常用名词术语 一：绕组的基本参数 １．机械角度与电气角度 电机绕组分布铁心槽内时必须按一定规律嵌放与联接，才能输出对称的正弦交流 电或产生旋转磁场。除与其它一些参数有关外，反映各线圈和绕组间相对位置的规律时，我们还要用到电气用度这个概念。从机械学中知道可以把圆等分成360°，这个360°就是平常所说的机械角度。而在电工学中计量电磁关系的角度单位则叫做电气 角度，它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为360°,也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了360°电气角度。因此，电气角度与机械角度在电机中的 关系为：电气角度α＝极对数xＰx360°。 ２．极距 绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离。一般常指电机铁心相邻两磁极 中心所跨占的槽距，定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算；转子则以铁心外圆气隙表 面的槽距来计算。通常极距有两种表示方法，一种是以长度表示；另一种则以槽数表示，习惯上以槽数表示的较多。 ３．节距 电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距，也称跨距。当线 圈元件节距等于极距对称为全距绕组；线圈元件节距小于极距时则称短距绕组；而当 线圈元件节距大于极距时则称长距绕组。由于短距绕组具有端部较短电磁线用料省和 功率因数较高等许多优点，因而在应用较多的双层叠绕组中无一例外的都采用短距绕组。 4．绕组系数 绕组系数是指交流分布绕组的短距系数和分布系数的乘积，即 5．槽距角

电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角，通常用a表示，即6．相带 相带就是指每相绕组在每一个磁极所占的区域，通常用电气角度或槽数表示。 如果将三相电机处在每一对磁极下的绕组分成六个区域则每极下三个。由于槽距角α=360°P/Z如该电机为4极24槽故每相每区域的宽度为qα=Z/6P*360P/Z=60°，按这样分布绕嵌的绕组就称为60°相带绕组。因60°连续相带绕组所具有明显优势， 故在三相电机中绝大多数都采用这种绕组。 7．每极每相槽数 每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数，每极每相绕组内应 绕的线圈数就依据它确定。即 q=Z/2Pm Z：铁心槽数； 2P：电机极数； m电机相数。 8．每槽导体数 电机绕组的每槽导体数应为整数，双层绕组的每槽导体数还应为偶数整数。 绕线转子绕组的每槽导体数由其开路电压确定，中型电机绕线转子的每槽导体数须等 于2。定子绕组的每槽导体数可由下式计算： N S1=NΦ1m1a1/Z1 N S1：定子绕组每槽导体数； NΦ1：按气隙磁密计算的每槽导体数； m1：定子绕组相数； a1：定子绕组并联支路数； Z1：定子槽数。 9．每相串联导体数 每相串联导体数是指电机内每相绕组串联的总线匝数。不过该串联总线匝数 与每相绕组内的并联支路数有关，如电机的并联支路数为1路接法，那么该电机各极下线圈所有串联线匝数均应相加而成为相绕组的总线匝数。如电机的每相绕组内有多

单相交流电动机的旋转原理

单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机是目前较常用的交流电动机，多用在民用电器。 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。 要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图2所示。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短

时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。 在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，如图3所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相称，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。 单相电机的正反转接线原理 单相电机有两个绕组：主绕组又称工作绕组或运行绕组，副绕组又称启动绕组，有的小负载单相电机这两个绕组完全一样，互相可以交换，但多数单相电机（带较大负载的农用电机）为了增大启动力矩，副绕组线圈细、匝数多、阻值大；副绕组与主绕组之间有一启动电容;只要交换两个绕组中的一个绕组的首尾接线就可反转交换电源L/N是无效的。 图1 图2 当两绕组完全一样电机可能是三端子接线，13为两绕组的公共接线端，接交流电源的L， 2/4端子之间联有启动电容，假如交流电源的N端接端子2为正转，则N改接端子4为反转；假如是四端子见图四接线;