电机与拖动基础答案(第四版)6-12章

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1、边额定电压变压器额定 容量一单相自 耦变压器数据如下： =400%。 当不计算损耗和漏阻抗压降时，求： (1) 自耦变压器及公共绕组电流 I; (2) 输入和输出功率、绕组电磁功率、传导功率(各功率均指视在功率). 解 (1) 自耦变压器及公共绕组电流 I 的计算。 自耦变压器进线电流 公共绕组电流-各视在功率 计算。 输入和输出视在功率 绕组电磁视在功率 传导视在功率- -第 6 章 交流电机电枢绕组的电动 势与磁通势重点与难点 1. 交流电机空间电角度是机械角度的 p 倍,即 =p ,基波感应电动势频率与 电机转速的关系是 f=pn60. 2. 交流电机三相绕组轴线互差空间电角度，采用短距

2、、分布形式， 绕组电动势和磁通势数值与绕组的短距系数、分布系数有关。只要适当设计， 可使基波绕组分布短距系数接近于 1，谐波的分布短距系数接近于零。绕组连 接图及绕组系数计算非重点。 3. 绕组每相基波感应电动势为 单相绕组基波磁通势为即在 气隙空间按分布、振幅随时间作 t 变化的脉振磁通势。 当 时，为最大值，在 绕组轴线处，磁通势为正最大幅 值 5. 用空间矢量 F表示空间按余弦分布的磁通势的方法。 6. 脉振磁通势可以分成两个旋转磁通势，不同时刻脉振磁通势与正、反转旋转 磁通势的矢量图表示。 7. 三相绕组通以三相对称电流时，基波磁通势为 - 即圆形旋转磁通势。幅值为，是单相磁通势正最大

3、值 的 32 倍，恒定不变，旋转速度向+ 方向转动，即从电流领 先的绕组向电流落后绕组方向转。哪一相绕组电流为正最大值时，旋转磁通势 幅值就位于该相绕组轴线处。 8. 两相绕组相差空间电角度，通以两相电流时，一般情况下产生椭 圆旋转磁通势，旋转方向是从电流领先相绕组轴线向落后相绕组轴线，平均转 速。掌握用矢量图方法定性分析。 大学生 必备网 9. 绕组三相连接，使三次及三次倍数的谐波电动势与磁通势为零。 10. 电动势相量图方法分析导体、线圈、绕组的电动势和计算大小较重要，绕 组短距、分布系数公式不需要死记。磁通势矢量图方法分析各种绕组通交流电 时电机产生的磁通势也很重要，胜过用数学方法推导

4、。定性分析重于定量计算。 旋转磁通势和脉振磁通势特点是重点，数学表达式不是重点。思考题 6.14 是重 点。 11. 绕组连接是难点但不是重点。 思考题解答 6.1 八极交流电机电枢绕组中有两根导体，相距空间机械角，这两根 导体中感应电动势的相位相差多少？ 答 八极交流电机电枢绕组中的两根导体，相距空间机械角，也即相 差空间电角度。当一根导体正对极时，另一根导体正对着 极。因此，这两根导体中感应电动势的相位相差 6.2 交流电机电枢绕组电动势的频率与哪些量有关系？六极电机电动势频率为 ，主磁极旋转速度是多少（ 答 交流电机电枢绕组电动势的频率与定、转子间旋转磁场的转速成正比， 与旋转磁场的极对

5、数 p 成正比，即 f。六极电机电动势频率为 主磁极旋转速度为 6.3 四极交流电机电枢线匝的两个边相距空间机械角度，画出这两个 线匝边感应电动势相量图（只要相对位置对便可），并通过相量简单合成方法 计算短距系数。 答 四极交流电机电枢线匝的两个边相距空间机械角，也就是相差 空间电角度。图 6.1 中和分别为两根导体的 基波感应电动势，基波短距系数 图 6.1 6.4 交流电机电枢绕组的导体感应电动势有效值的大小与什么有关？与导体 在某瞬间的相对位置有无关系？ 答 根据一根导体基波电动势有效值的计算公式可以知道， 它与交流频率及气隙每极基波磁通量 的大小成正比，与导体在某瞬 间的相对位置无关。

6、 6.5 六极交流电机电枢绕组有 54 槽，一个线圈的两个边分别在第 1 槽和第 8 槽， 这两个边的电动势相位相差多少？两个相邻的线圈的电动势相位相差多少？画 出基波电动势相量图，并在相量图上计算合成电动势，从而算出绕组短距系数 和分布系数。 答 电机的槽距角为 空间电角 度。一个线圈的两个边分别放在第 1 槽和第 8 槽，相距 7 个槽，节距 空间电角度)，因此，这两个边的电动势相 大学生 必备网 位相差相量图如图 6.2 所示。图中，和分别 为一个线圈两个边的感应电动势，为线圈电动势。 图 6.2 根据相量图，短距系数 。相邻两个线圈的电动势相位差由槽距角 决定,为。三个相邻线圈电动势

7、及合成电动势相量图如图 6.3 所示。 可得 分布系数 图 6.3 6.6 若主磁极磁密中含有高次谐波，电枢绕组采用短距和分布，那么绕组中 的每一根导体是否可忽略谐波电动势？绕组的线电动势是否可忽略谐波电动势？ 答 若主磁极磁密中含有高次谐波，当主磁极旋转时，电枢绕组中的每一根导体 都会感应出相应的高次谐波电动势，这些高次谐波电动势大小与主磁极磁密中 所含高次谐波大小有关，与主磁极旋转速度有关，该谐波电动势不能忽略。由 于绕组采用了短距和分布，使绕组的线电动势中谐波电动势大大减少，因此往 往将谐波电动势忽略。 6.7 试分析大、中型交流电机的电枢绕组采用双层绕组的原因。 答 交流电机气隙磁场的

8、谐波含量和绕组中的谐波电动势对电机运行性能影响很 大，如降低效率、增大噪声、影响电网电压质量等。因此，常用短距和分布绕 组的手段减少气隙谐波磁场的作用，减少绕组谐波电动势的大小。在大、中型 交流电机中，电枢绕组采用双层绕组的重要原因就是可以使用短距线圈。在分 布绕组基础上应用短距线圈的方法可将谐波的作用降到最小。 6.8 简单证明如果相电动势中有三次谐波电动势，那么三相绕组接法或接法 后，线电动势中没有三次谐波分量。 证 如果相电动势中有三次谐波电动势，那么三相绕组中的三次谐波电动势是大 小相等且同相位的。当三相绕组接法时，线电动势中三次谐波分量相互抵消， 没有三次谐波分量。当三相绕组接法时，

9、三相绕组头尾相连构成闭合回路， 回路中形成三次谐波电动势，是相电动势三次谐波含量的 3 倍，因此形成三次 谐波电流，产生三次谐波磁场，该磁场与原有的三次谐波磁场方向相反，将极 大地抵消原有的三次谐波磁场，最终使相电动势中三次谐波电动势几乎不存在。 6.9 单相整距集中绕组匝数为通入电流 i通 过计算把不同瞬间的矩形波磁通势和基波磁通势的幅值等填入下表。 矩形波磁通势幅值基波磁通势幅值 答 结果见下表。 矩形波磁通势幅值基波磁通势幅值 -22I- 大学生 必备网 -2I- 22I-续表 矩形波磁通势幅值基波磁通势幅值 单相整距绕组中流入的电流 i,如 果其频率改变，对它所产生的磁通势有何影响？

10、 答 单相整距绕组流入交流电流，产生脉振磁通势，脉振频率就是电流的频率， 即当流入的电流频率改变时，磁通势的脉振频率也同时改变。当绕组匝数不变 时，磁通势的幅值由流入的电流幅值决定。 6.11 一脉振磁通势可以分解成一对正、反转的旋转磁通势，这里的脉振磁通势 可以是矩形分布的磁通势吗？ 答 通常说的一脉振磁通势可以分解成一对正、反转的旋转磁通势，指的是空间 上按正弦规律分布、时间上按正弦规律交变的脉振磁通势。空间矩形分布的磁 通势可以利用傅里叶级数分解成不同频率、正弦分布的磁通势，每个空间以某 个频率的正弦分布、时间上按正弦规律变化的脉振磁通势都可以分解成一对正、 反转的旋转磁通势，只是不同频

11、率正弦分布的脉振磁通势分解成的正、反转磁 通势，旋转速度不同。 6.12 单相电枢绕组产生的磁通势中含有三次谐波分量吗？三相对称绕组通入三 相对称电流时产生的磁通势中含有三次谐波分量吗？ 答 单相电枢绕组产生的磁通势中含有三次谐波分量。三相对称绕组通入三相对 称电流时，三相绕组产生的三次谐波分量幅值相等，空间（电角度）上互差 形成对称结构，所以三相绕组产生的总的三次谐波磁通势为零。 6.13 绕组采用短距和分布形式，对其产生的基波磁通势和谐波磁通势各有什么 影响？ 答 绕组采用短距和分布形式，对产生的基波磁通势削弱较少，一般削弱 ；对谐波磁通势削弱很大，通常对 5 次、7 次谐波磁通势的削 弱

12、可达到，甚至更大。 6.14 填空。 (1) 整距线圈的电动势大小为其他条件都不变，只把线圈改成短 距，短距系数为 0.966,短距线圈的电动势应为 (2) 四极交流电机电枢有 36 槽，槽距角大小应为（电角度），相邻两个线圈电 动势相位差。若线圈两个边分别在第 1、第 9 槽中，绕组短距系数等于，绕组 分布系数等于，绕组系数等于. (3) 单相整距集中绕组产生的矩形波磁通势的幅值与其基波磁通势幅值相差 倍，基波磁通势的性质是. (4) 两极电枢绕组有一相绕组通电，产生的基波磁通势的极数为，电流频率 为基波磁通势每秒钟变化次。 大学生 必备网 (5) 最大幅值为 F 的两极脉振磁通势，空间正

13、弦分布，每秒钟脉振 50 次。可 以把该磁通势看成由两个旋转磁通势和的合成磁通势：旋转磁 通势幅值和的大小为，转向，转速为极数为，每个瞬间 与的位置相距脉振磁通势 F的距离（电角度）. (6) 三相对称绕组通入电流为 -。合成磁通势的性质是, 转向是从 绕组轴线转向转向。若 f=电机是六极的，磁通势转速 为。当 瞬间，磁通势最大幅值在轴线处。 (7) 某交流电机电枢只有两相对称绕组，通入两相电流。若两相电流大小相等， 相位差电机中产生的磁通势性质是。若两相电流大小相等，相位差 磁通势性质是。若两相电流大小不等，相位差磁通势性质 为。在两相电流相位相同的条件下，不论各自电流大小如何，磁通势的性质

14、为. (8) 某交流电机两相电枢绕组是对称的，极数为 2。通入的电流领 先，合成磁通势的转向便是先经绕组轴线转电角度后到绕 组轴线,转速表达式为 (9) 某三相交流电机电枢通上三相交流电后，磁通势顺时针旋转，对调其中的 两根引出线后，再接到电源上，磁通势为时针转向，转速变。 (10) 某两相绕组通入两相电流后磁通势顺时针旋转，对调其中一相的两引出线 再接电源，磁通势为时针旋转，转速变。 答 (1) 9.66; 脉振； (4) 两极，50 次； (5) 12F，相反，3000, 2，相等； (6) 旋转磁通势，、C、相绕组； (7) 圆形旋转磁通势，椭圆形旋转磁通势，椭圆形旋转磁通势，脉振磁通势

15、； (9) 逆，不； (10) 逆，不。 6.15 一台接法的交流电机定子如果接电源时有一相断线，电机内产生什么性质 的磁通势?如果绕组是接法的，同样的情况下，磁通势的性质又是怎样的? 答 接法的交流电机定子如果接电源时有一相断线，无论断点在进线上还是在相 绕组上，都相当于引进了一个电源线电压，通电的两相绕组流过同一个电流， 只能形成脉振磁通势。 如果绕组是接法，当断点在进线上时，相当于接法的绕组只引进了一个线 电压，三相绕组的电流相位相同或相差只能形成脉振磁通势；当断 大学生 必备网 点在某一相绕组上时，这一相绕组得不到电压而不起作用，剩下的两相绕组将 分别得到互差的两个线电压，因此，可以

16、形成椭圆形旋转磁通势。 6.16 以三个等效线圈代表三相定子对称绕组，如图 6.4 所示，现通以三相对称 电流，其中相领先 B 相领先相。 时，见图，合成基波磁通势幅值在何处? 时，见图，合成基波磁通势幅值又在何处? 图 6.4 答 (1) 当时，从表达式可 知，该瞬时的 这时相电流达到正最大值，所以三相合成 基波旋转磁通势的正幅值正好位于相绕组的轴线处。 (2) 当时，从图可知，这时的 比相电流为正最大值的瞬间又过了时间电角 度，根据时间上经过多少电角度旋转磁通势在空间上也走过多少电角度的规律， 这时三相合成基波旋转磁通势幅值移到了领先相轴线为空间电角 度的位置。 6.17 某三相交流电机通入的三相电流有效值相等，电机的极数、电流的相序和 频率、磁通势的性质及转速、转向等内容列在下表中，请正确填入