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9页电机答案〔交流电机局部〕 - 教育文库 第四章 交流电机绕组的根本理论 4.1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么? 交流绕组:一个线圈组彼此串联 直流绕组:一个元件的两端分别与两个换向片相联 4.2 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? 相带:每个极下属于一相的槽所分的区域叫相带,在三相电机中常用60相带而不用120相带是因为:60相带所分成的电动势大于120相带所分成的相电势 4.3 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? 双层绕组:amax?2P 单层绕组:amax?P 4.4 试比拟单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围? 单层绕组:简单,下线方便,同心式端部穿插少,但不能做成短匝,串联匝数N小〔同样槽数〕,适用于?10kW异步机 双层绕组:可以通过短距节省端部用铜〔叠绕组〕或减少线圈但之间的连线〔波绕〕,更重要的是可同时采用分布和短距来改善电动势和磁动势的波形,因此现代交流电机大多采用双层绕组 4.5 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?假设要同时削弱5次和7次谐波电动势,节距应选择多大? 绕组短距后,一个线圈的两个线圈边中的基波和谐波〔奇次〕电动势都不在相差180,因此,基波和谐波电动势都比整距时减小;对基波,同短距而减小的空间电角度较小,∴基波电动势减小得很少;但对V次谐波,短距减小的那么是一个较大的角度〔是基波的V倍〕,因此,总体而言,两个线圈中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多,因此谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度∴可改善电动势波形。
绕组分布后,一个线圈组中相邻两个线圈的基波和?次谐波电动势的相位差分别是?1和v?1〔?1槽距角〕,这时,线圈组的电动势为各串联线圈电动势的相量和,因此一相绕组的基波和谐波电动势都比集中绕组时的小,但由于谐波电动势的相位差较大,因此,总的来说,一相绕组的谐波电动势所减小的幅度要大于基波电动势减小的幅度,使电动势波形得到改善 y要完全消除v次谐波,只要取y?(1?1v)?即可5次,1消除5次和7次取4?5?6?,要,消除7次y1?7y1?56? 4.6 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? ∵三相电动势中的3次谐波在相位上彼此相差3?120?360,即同大小,同相位,故星形联结时,有EAB3?EA3?EB3?0,即线电势中的三次谐波被互相抵消,同理,接成?形时,线电势中仍然不会存在三次谐波,但却会在三角形回路中产生的3次谐波环境I3,在各绕组中产生短路压降,相当于短路,引起附加损耗∴同发多采用Y形联接 4.7 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 三相绕组合成磁动势的基波:F1?3?1cos(wt-) 2F在某一瞬间,它在空间成正弦波分布,是空间的函数,随着时间的变化,该正弦波沿电流相序旋转,所以,它既是时间的函数,也是空间的函数。
4.8 脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些根本特性?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? 脉振磁动势:在空间呈矩形波分布,矩形波的振幅随时间以正弦电流的频率按正弦规律变化 旋转磁动势:转速为同步速,方向从超前相电流绕组的轴线转向滞后相电流绕组的轴线,它的振幅稳定不变,等于一相磁势的2倍 条件:一相绕组通入正弦波电流时产生在空间分布的矩形脉振磁势波 三相对称绕组通入三相对称电流〔正弦分布〕时产生旋转磁动势〔图形〕 三相对称绕组通入三相不对称电流时,产生椭圆形旋转磁动势 4.9 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,那么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,那么合成磁动势基波又是多少?可能存在哪些谐波合成磁动势? 3iAAiiCiBB如图:C iA?iB?ic?i?2Icoswt FA1?0.9NkN1P) Icoswtcos? FB1?F?1coswtcos(-120Fc1?F?1coswtcos(-240F1?FA1?FB1?FC1?F?1coswt?cos-cos(-120)?cos(-240)-?=0 如将三相绕组依次串联起来后通以交流电流F1?0,可能存在3次及3次倍数的谐波∴3次及3的倍数次谐波,大小相等,相位一样,相加后不会抵消,即: 。
F3?FA3?FB3?FC3?F?3coswt?cos3-cos3(-120)?cos3(-240)-?=3F?3coswtcos3? 而其它次谐波5次,7次互相后为0,∴不存在其它次谐波 4.10 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? ?联接的定子绕组,内有一相断线时,设C相断线,即ic?0 FA1?F?1coswtcos? FB1?F?1cos(wt?120)cos(-120) 1f1(t,?)?FA1?FB1?1?1cos(wt-)?2F?1cos(wt-) 2F 12F?1cos(wt-)?1?1cos(wt-?240) 2FF?1cos〔wt-〕+1Fcos(wt-)?cos(wt-?120)?2?1- =f1?(t,?)?f1?(t,?) 是一样图形旋转磁场〔可参考教材P204P205〕 4.11 把三相感应电动机接到电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? 改变,由于三相绕组产生的合成旋转磁动势方程的转向取决于电流的相序,因此相序反了,旋转磁场方向改变,转向改变 4.12 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? Pv?vp 转向:5次谐波与基波转向相反,7次谐波一样 转速:nv160f3123?1n-v?v?v1vp 幅值:Fv?2FpVnv60NkNvpI 感应电动势的频率f-1vp?v60n?pn160即等于产生磁场的定子电流频率f 4.13 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 短距匝数:绕组由整距改为短距时,产生的电动势〔或磁动势〕所打的折扣 分布匝数:绕组由集中改为分布时产生的电动势〔或者磁动势〕所打的折扣 电动势的绕组系数与磁动势的绕组系数计算公式完全一样,说明电动势和磁动势具有相似性,时间波和空间波具有统一性 4.14 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? f定子绕组磁场的转速n1?60 f-电流频率P-极对数 p35合成磁动势基波幅值:1.是原来的6050NkN1pI 不变,转速n?60pf改变 ?1.2倍 转向:∵相序不变,∴转向不变 4.15 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。
(1)槽电动势星形图 X7 19 6 18 21 9 22 10 208 B 5 17 C 4 16 Z 11 23 3 15 12 24 113 214 Y A Z2p q?Z2mp?243?4?2 ?1?P?360Z?2?36024?30 -?244?6 5y1?5-66?6?5 只画一相: --123456789112131415161718192023222324 Ax 首—首,尾—尾连接 4.16 Z=24,2p=4,a=1,试绘制三相单层同心式绕组展开图 解:①画槽电动势星形图 ?1?P?360Z?2?36024?30 q?Z2mp?242?3?2?2 -2Zp?244?6 槽电势星形图见4.15 4.17 一台三一样步发电机,f=50Hz,nN=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,-2-2Ф5=0.24×10Wb,Ф7=0.09×10Wb,试求: 〔1〕电机的极数; 〔2〕定子槽数; 〔3〕绕组系数kN1、kN3、、kN5、kN7; 〔4〕相电动势E1、E3、E5、E7及合成相电动势Eφ和线电动势El。
(1) ?P?60f6050-2 nN1500?2P?4z2mp(2)?z?2mpq?2323?36 q?第 页 共 页。












