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1、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）（2）1）2）槽电势星形图，并标出600相带分相情况三相双层迭绕组展开图。px36002x3600a =200Z36Z 36 3q = = 3每极每相槽数由a =200画出槽电动势星形图，顺序为：A-Z-B-X-C-Y.答：（1）槽距角2pm 4x 3然后由 q=3 标出按 600相带的分相情况（见图 a），Y35163617211934154132610272142911226247 25（2）由y=7画出三相双层叠绕组展开图，并根据2a=2进行端部连线（见图b ）911131
2、5 171923 25 2931 3335.E6-2凸极同步发电机，和隐极同步发电机空载时，气隙磁场沿圆周分布波形因素有关?的欧姆了定答：由磁路可的分布和磁路隙空间的磁阻RmRmm电机气隙磁通沿圆周 发电机的励磁知 一由于凸极的分布情况取决 绕组是集中绕组，极弧于励磁在气 的形状（即磁势FYA磁路的磁阻阻R )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(为构成线匝的两导体
3、有效边电动势相量和)与整距线匝电动势Et(、(为构成线匝的两导体有效边电动势代数和)的比值，即：t(y= t )Ek = t (y 1)E k = q(q qE都集中在同一槽时电动势代数和E(=)的比值，即：q(q=1) E E E E 由数学知：相量和总是小于(或等于)其代数和，即t ( y l)q ( q=1),故其比值即K及K总是小于1.yq6-4 在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？这些 因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？Pnf答：(1)频率 60频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是 由运行条件决定。(2) 波形
4、与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。(3) 大小 Ec=2.22f 导体电动势Ec大小与频率f及每极磁通有关，f及由电机的运行条件决定。6-5 总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素 中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？ 答： (1)频率 ：同上题(同槽导体感应电动势的频率)(2)波形：与绕组结构(是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组)有关，由构造决 定。(3)大小：=4.44fNK 9w相绕组电动势E大小与频率f、一条支路匝数N、绕组系数K及每极磁通有关，其中WN、K由构造决定，f、由运行条件决定。W6-6 试从物理
5、和数学意义上分析，为什么短距和分布绕组能削弱或消除高次谐波电动势？ 答:因谐波电动势仏=4.44人NKyo Kqoo，欲要消除或削弱某次谐波电动势，只需使 某次谐波的短距系数K或分布系数K为零(或很小)即可。y uquu 1y =T如短距绕组，欲消除U次谐波，可令k =0，得 u，即其节距只需缩短U次谐y u波的一个节距。4y = t欲消除5次谐波电动势，取节距 5 由图(a)知，此时线圈的两个有效边在5次谐 波磁场中，正处于同一极性的相同磁场位置下，因此，两有效边的5 次谐波电动势恰好抵 消。通过计算可得：k =0.951, k =-0.58& k =0, k =0.588等，可知采用短距绕
6、组后基y1y3y5y7波电动势也有所削弱，但谐波电动势削弱程度远远超过基波电动势。又如分布绕组，可取q=2,算出k =0.966, k =0.707, k =0.259, k =0.259等，可知: q1q3q5q7采用分布绕组，基波电动势也有所削弱，但谐波电动势削弱程度远远超过基波电动势。从波形图（b）可看出，本来相邻两线圈电动势波形为不同相的梯形波，其合成后的波形6-8 额定转速为每分钟 3000 转的同步发电机，若将转速调整到 3060 转/分运行，其它情况不 变，答：同步发电机无论采用Y接线还是接线，都能改善线电动势波形，而问题是接接线后， 接的三相线圈中，会产生3次及3 的奇次倍谐波
7、环流，引起附加损耗，使电机效率降低 温升升高，所以同步发电机一般不采用接来改善电动势波形。而变压器无论在哪一侧接成 接，都可提供 3次谐波励磁电流通路，使主磁通波形为正弦波，感应的相电动势为正弦 波，改善变压器相电动势的波形。问定子绕组三相电动势大小、波形、频率及各相电动势相位差有何改变？3060 二 1.02答：本题题意为转速升高（升高 3000倍）（1）f*n（1）（p=c）,（2）E *（3）频率 60故频率增加 1.02 倍E 二 4.44 fNK 9w 0大小f（N、k、=C）,电动势增加1.02倍。0（3）波形和各相电动势相位差不变，因它们与转速无关。7 y =石16-9 一台4极
8、，Z=36的三相交流电机，采用双层迭绕组，并联支路数2a=l,9 ，每个线圈匝数NC=20，每极气隙磁通1=7.5X10-3韦，试求每相绕组的感应电动势？解： 极距Z 369T = = = 92 p4节距77y=x 9 = 799每极每相槽数Z363q = 32 pm 4 x 3槽距角p x36002x3600a = 200iZ36用空间电角度表示节距丫 1 = ya = 7 x 200 =1400基波短距系数Ky1=sin 2 = sin1400 = 0.942基波分布系数每条支路匝数基波相电动势Kq1qasm 2_raq sin23x 200sin2- 0.963 2003 x sin24
9、 x 3 x 20 = 240匝1N =沁2a1E = 4.44fNK K 1y1 q1 1=4.44 x 50 x 240 x 0.94 x 0.96 x 7.5 x 103=360.6V6-10有一台三相异步电动机，2P=2, n=3000转/分，Z=60,每相串联总匝数N=20, fN=50 赫，每极气隙基波磁通1=1.505韦，求：(1)(2)1)2)解：(1)基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大?f 二巴=1 x 3000 二 50HZ60 60基波电动势频率极距每极每相槽数亠=10槽距角-p x 3600 - 1
10、x型=6060整距绕组基波短距系数Kq1K 二 1y1qasin 12基波分布系数10x 60sin2- 0.9553a60q sin 110 x sin -22基波绕组系数Kw1E 二 4.44 fNK 1w1 1二 4.44 x 50 x 20 x 0.9553 x 1.505二 K K 二 1 x 0.9553 二 0.9553 y1 q1基波相电动势二 6383.5V(2) 取5-14= T = T5Y = ya用空间电角度表示节距 11二 4 x 1800 二 14405y1440K = sin = sin= 0.951基波短距系数y12 2E = 4.44fNK K Q1y1 q1
11、1=4.44 x 50 x 20 x 0.951 x 0.9553 x 1.505基波相电动势=6070-7V6-11 总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素 有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？NKF 二 0.9 卄 I答： 幅值m1p单相绕组基波磁动势幅值大小：与一条支路匝数N、绕组系数Kw1、磁极对数p及相电 流I有关，其中N、K 1及p由构造决定，I由运行条件决定。幅值位置： 恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。频率： 即为电流频率，由运行条件决定。6-12 总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置
12、、 转向和转速各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定 的？百.35 NKF = 1.35w11答：幅值m1p三相合成基波圆形旋转磁动势幅值大小，其决定因素与单相基波磁动势同。 空间位置：沿气隙圆周旋转。当哪相电流最大，三相合成基波圆形旋转磁动势就转至哪相绕组轴线上，绕组由构造决定，电流由运行条件决定。60fn =转速： p转速与电流频率f及磁极对数p有关，p由构造决定，f由运行条件决定。转向： 与电流相序有关（与电流相序一致），由运行条件决定。6-13 一台50Hz的交流电机，今通入60Hz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
13、和转向将如何变化？答：60 二 1.2 倍 本题题意为频率增加（增加 50由上题知，基波合成磁动势幅值大小及转向与频率无关。而转速n1与频率成正比，故 转速增加1.2 倍。6-14 一交流电机如图6-17，当在不动的转子上的单相绕组中通入50Hz交流电流后，将在 定子绕组中感应电动势。如果将定子三相绕组短接，问此时绕组中通过的电流产生的合成磁 动势是脉动还是旋转的，为什么？答： 在不转的转子单相绕组中通以正弦交流电流产生脉动磁动势，它可以分解为大小相等60 f（原脉动磁动势最大幅值的一半）、转速相同（P ）而转向相反的两个旋转磁动势，它们 分别切割定子三相绕组，在三相绕组中感应出大小相等（因两旋转磁动势的幅值相等）、频 率相同（因切割速度相等）而相序相反（因转向相反）的三相对称感应电动势，分别称为正 序电动势和负序电动势。由于定子三相绕组首端短接，则正序电动势产生正序电流，流过定 子绕组产生正向旋
