4.2交流电机的电枢绕组
第06章-交流电机的旋转磁场理论
-11-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
二、旋转磁场的基本特点
1）三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成 磁动势是一个旋转行波， 合成磁动势的幅值是单相电枢绕组脉
振磁动势幅值的3/2倍。同理可以证明，对于m相对称绕组通入 m相对称电流，所产生的基波合成磁动势也是一个旋转行波， 其幅值为每相脉振幅值的m/2倍。
-13-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
第三节 交流电机的主磁通和漏磁通
一、主磁通
当交流电机的定子绕组通入三相对称电流时， 便在气隙中
建立基波旋转磁动势，同时产生相应的基波旋转磁场。 与基波
旋转磁场相对应的磁通称为主磁通，用m表示。由于旋转磁场
是沿气隙圆周的行波，而气隙的长度是非常小的， 所以相应的
-8-
第六章 交流电机的旋转磁场理论
图6-3说明 Fs (x,t) 是一个幅 值恒定、正弦分布的行波。
由于 Fs (x,t) 又 表示三相电
枢绕组基波合成磁动势沿气隙圆
F sm
F ( x, t) s
v1
et
周的空间分布，所以它是一个沿
气隙圆周旋转的行波，其相对于
定子的速度是
v1
e
π
（6-8）
0
FA1( x, t ) FB1 ( x, t ) FC1 ( x, t )
Fm
1
c
oset
c
os
πx
Fm
1
c
os
(et
2π 3
)
Fm 1
cos(et
2π 3
)
cos(πx
cos(πx
2π ) 3 2π ) 3
（6-5）
式中，Fm1是每相磁动势基波分量的幅值，其精确的计算需要考 虑绕组分布及短距等因素。
交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
B
Z A
X Y
C C
Y
X
A
Z
B
二、交流绕组的排列和联接
3、确定相带 每个极距内有一个组，每个组内含有的槽 数即为每极每相槽数 q Q1 2 pm 2 。每个 极距内属于同相槽所占有的区域称为“相 带”。可见，每个相带为60度电角度。 4、画定子槽的展开图
1 23 4 56
910 17 21 15 13 18 22 14 16 19 23 11 12 20 24
Bm L
相电动势求出以后，根据星形或三角形的接法，可以求出线电动势。
三相六极异步电动机，额定频率50Hz。已 知定子槽数36，绕组为单层整距分布绕组， 每相两条支路，每个线圈的匝数为40匝， 每相绕组的基波感应电势为200V，求每极 磁通量。
Q 36 q 2 2 pm 2 3 3
1三相基波合成磁动势是一个旋转磁动势转速为同步转速旋转方向决定于电流的相序即从超前电流相转到滞后电流相二三相绕组的磁动势旋转磁动势当对称三相绕组中通过对称三相电流时所建立的三相基波合成磁动势的性质如下
交流电机电枢绕组的 电动势与磁通势
电枢
是电机中机电能量转换的关键部分。 直流电机电枢：转子 交流电机电枢：定子
交流电机电枢绕组的要求
能感应出有一定大小而波形为正弦的电动势 三相电机：三相电动势对称 因此，电枢绕组每一个线圈除了有一定的匝数
外，还要在定子内圆空间按一定的规律分布与 连接。 安排绕组时，既能满足电动势要求，又能满足 绕组产生磁通势的要求。
6.1 交流电机电枢绕组的电动势
本节讨论：由正弦分布、以同步转速旋转的旋转磁场在定子绕 组中所感应产生的电动势。
(完整word版)直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么
direct current motor，DC motor中文名称：直流电动机英文名称:direct current motor，DC motor定义:将直流电能转换为机械能的转动装置。
电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电机中的励磁绕组跟电枢绕组的作用分别是什么？电动机的作用是将电能转换为机械能。
电动机分为交流电动机和直流电动机两大类.（一）交流电动机及其控制交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。
异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。
三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。
1. 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的构造也分为两部分:定子与转子.(1)定子:定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。
它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。
（2）转子：转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。
掌握他们各自的特点与区别。
鼠笼式用于中小功率（100k以下)的电动机,他的结构简单，工作可靠,使用维护方便。
绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2—1。
5mm之间。
掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理掌握公式n1=60f/P、S=(n1—n）/n1、n=（1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式,进行计算.同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0。
01—0.06。
书上的例题要重点掌握。
3. 三相异步电动机铭牌上的数据（1)型号：掌握书上的例子.（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速,我国的频率为50赫兹。
(3）连接方法：有Y型和角型。
（4)绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。
（5)工作方式:一般了解。
4。
三相异步电动机的机械特性掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。
8交流电机电枢绕组的电动势和磁动势
电机与拖动
2、线圈中的感应电势 ：
（1）整距线匝中 的感应电势（线匝 首尾两端相距一个 整极矩） 两导体感应电动势 分别为Ea1和Ea2
线匝基波电动势向量ET
E T E a1 E a 2
整矩线匝基波电 E 2 E 2 2 . 22 f 4 . 44 f A 动势（有效值） T
E AB 3 E A 3 E B 3 0 三相采用△接法：
三次谐波感应电动势会在绕组回路中产生三次 谐波环流，整个闭合绕组三次谐波感应电动势恰好 与环流在三次谐波阻抗上产生压降相等，因此线电 压中也没有三次谐波分量。
同理：适合于3k次谐波
思考题：三相交流发电机定子绕组一般接成什 么形式？
E 4 . 44 fqW y k q p 4 . 44 f pqW a 4 . 44 fWk q
W pqW a
y
1 a
y
kq
是一相绕组串连的总匝数
（3） 三 相 双 层 叠 绕 组
电机与拖动
一交流机：Z=24，2P=4，m=3，y1=5,画出 双层叠绕组展开图。
1、画出结构图，标出槽号 B2 21 1817 22 2、标出AZBXCY的位置 Y2 16 Z 23 2 15 24 Z 24 S1 q 2 14 2 pm 223 1 n N N2 A1 1 13A2 2 Z 24 S2 12 6 3 2p 4 Z1 4 11 Y1 56 10 y1=5 B1 7 8 9 C 1 X1 上下 C2
三相交流电机中线电压的三次谐波 三相交流电机三相绕组在空间上互隔120 度空间电角度，他们的基波感应电动势时间 相位互隔120度。三次谐波感应电动势相位互 隔360度；并且三次谐波感应电动势幅值大小 相等。
第18讲 交流电机电枢绕组产生的磁通势汇总
cos
120
fC1
F1cos t
240cos
240
一、三相电枢绕组产生的磁通势
f A1 fB1
F 1cos tcos
F1cos t 120cos
120
fC1
F1cos
t
240 cos
240
其中，
F1
4
2 Nkdp1 I 2p
利用脉振波分解为两个行波，对上述三相的脉振磁通势分解为：
f A1
一、三相电枢绕组产生的磁通势
S
· S
A·
X
X
A
· · ·
N
· N
N
S
N
·
·
·
S
·
·
A1
·
A2
· A1
·
·
·
·A2 S
N
S
·
N
一、三相电枢绕组产生的磁通势
一、三相电枢绕组产生的磁通势
为了分析旋转磁动势的旋转方向，设三相对称电流按余弦规 律变化，U 相电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电 流波形和各时刻旋转磁动势的位置如图所示：
第17讲 三相绕组的磁通势
一、三相绕组产生的磁通势 二、二相绕组产生的磁通势
回顾：单相绕组磁通势
回顾：单相绕组磁通势
一、三相电枢绕组产生的磁通势
1、基波磁通势
如图为简单的三相绕组在定子内表面的空间分布。直角坐 标的放置及坐标原点如图所示。用最简单的绕组说明问题， 也可以理解为三相对称的复杂绕组的简化。
二、两相电枢绕组产生的磁通势
（2）矢量法
画 t 0o瞬间的矢量图。线圈AX的电流为正的最大值时，产
生的正反转基波磁通势 F&A , F&A正好处于+A轴线上。BY线圈的 电流在过90°才能达到最大值，产生正反转基波磁通势
电机第四章《电机设计(第2版)——高等学校教材》陈世坤 主编
2 2 IB RR I R RR IR 2 RR ( ) RR IB
4.1 绕组电阻的计算
二、感应电机 2、感应电机转子绕组每相电阻 （2）鼠笼绕组
IR 2p 如何求 的关系：每相邻导条电流之间相位差等于槽距电角 Z2 IB
相邻两段端环的电流相位差也等于
ⅰ）端环电阻 → 导条
4.4 漏电抗计算
一、槽漏抗的计算
1、单层整距绕组的槽漏抗 槽高部分（ h 1） （2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗
2 I 2 IN S
x F s2 h 1
F s2 dx b s dxl 0 ef x d d N x xh s 1 h h 2 1 2I 1 d l N x s2 0 0 ef s 3b s
交流电阻： 绕组通以交流时，由于集肤效应，电阻值较通直流时增大。
Rc K F R
K F 电阻增加系数( K F 1) R 电流电阻
4.1 绕组电阻的计算
一、直流电机
N a lc Ra w Ac (2a ) 2
N a 导体总数 lc 线圈或元件平均半匝长 Ac 导体截面积 2a 并联支路数
IB IR
∴导条电流等于相邻两端环电流之差（∵
很小）
Z IR 2 I B 2 p
IR
IR
IB 2sin
2
IB 2sin源自p 2IB
p
Z2 Z2 Z I RR ( R )2 RR ( 2 )2 RR IB 2 p
4.1 绕组电阻的计算
二、感应电机 2、感应电机转子绕组每相电阻 （1）鼠笼绕组
二、异步电机励磁电抗的计算方法
第6章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
• 绕组采用了短距、分布连接法，基波电动势削 弱得很少，谐波电动势被削弱的很多。
• 由于谐波电动势较小，在后面分析异步电机和 同步电机时不再做考虑。
6.3 交流电机电枢单相绕组产生的磁通势
• 交流电机绕组产生的磁通势，既是空间函数， 又是时间函数。
C
4
1 2
iN
y
1
sin
2
( 1,3,5, )
f
y
(
,t
)
4
2 2
IN y
cos t
cos
4
2 2
IN y
1 3
cos t
cos 3
4
2 2
IN y
1 5
cos 5
f y1 f y3 f y5
6.3.1 整距线圈的磁通势
• 基波及各次谐波磁通势的特点： 1）基波及各次谐波磁通势的最大幅值
Fy3=Fy1/3， Fy5=Fy1/5 ，
… …
Fy=Fy1/
6.3.1 整距线圈的磁通势
2）基波及各次谐波磁通势的极对数 基波与原矩形波极对数一样多，3次谐波极对数
是基波的3倍， 5次谐波极对数是基波的5倍，
次谐波极对数是基波的倍。
3）基波及各次谐波磁通势随时间的关系 不论基波还是谐波磁通势，它们的幅值都是随时
6.4.1 基波磁通势
• 把一个脉振波分解成两个旋转波：
f A1
1 2
F 1
cos(
t
)
1 2
F 1
cos(
t
)
fB1
1 2
F 1
cos(
t
第15讲 交流电机电枢绕组的电动势
其中：B 为旋转磁场磁密的幅值；l为导体有效长度；
v 为导体切割磁力线的线速度也即气隙旋转磁场的速度。
n 电机的电角速度为： 2 p 60 导体A感应的基波电动势瞬时值为：
e b lv Biblioteka B lvsint Emsint 2Esint
e
0 1
Em
j
t
E
一、导体电动势
为复平面内的时间旋转矢量，与空间矢量 相区别，称为相量。
一、导体电动势
例6-1 导体A和X相距1500电角度，转子一对磁极，逆时针
旋转，试画出两导体感应电动势的相量图。
j
A
n
N
150
EX
X
电动势 正方向
150
EA
S
二、整距线匝感应电动势
一个线匝（单匝线圈）的两个边相距一个极距，当转子磁极旋
转时，两根导体将产生大小相等、方向相反的感应电动势。
如图线圈为短距线圈，线圈节距 y1 y 小于1。短距线圈的基波电动势向量为： ，其中y 大于零
Ey EA EX EA0 EXy
B
ey
j
X N
S
2
eA
头
y1
eX
EX
Ey
尾
y1
EA
四、短距线圈的感应电动势
B
ey
j
X N
S
2
eA
头
y1
eX
EX
Ey
尾
y1
EA
三、整距线圈感应电动势
1、线圈：由Ny个线匝串联起来
2、节距y1：一个线圈两边之间的距离，一般用空间电角度表示。 若
电枢绕组和励磁绕组详细介绍与区别
电枢绕组和励磁绕组详细介绍与区别电枢绕组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。
电枢绕组设计要求：电枢绕组的构成，应能产生足够的感应电动势，并允许通过一定的电枢电流，从而产生所需的电磁转矩和电磁功率，此外，还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。
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。
电枢绕组的常用术语元件（线圈）：绕组线圈称为绕组元件，分单匝和多匝。
一个元件由两条元件边和端接线组成，元件边放在槽内，能切割磁力线而产生感应电动势，叫有效边，端接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连接线用。
每个元件的一个元件边放在某一个槽的上层，另一个元件边则放在另一槽的下层。
元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。
每一个元件的两个端点分别接在不同的换向片上，每个换向片接两个不同的线圈端头。
实槽：电机电枢上实际开出的槽叫实槽。
实槽数用Q表示。
虚槽：即单元槽（每层元件边的数量等于虚槽数），每个虚槽的上、下层各有一个元件边。
虚槽数用Q表示。
设槽内每层有个虚槽，若实槽数为Q，虚槽数为Q，则Q= Q。
职业技能试卷 — 电机检修(第125套)
一、选择题（共 30 题，每题 1.0 分）：【1】对要求高的直流电机，可每个换向片都放置均压线，均压线的导线截面积为电枢导线截面积的（）。
A．1/4~1/5B．1/2~1/3C．1~1?D．1?~21?【2】下列项目中，属于汽轮发电机大修特殊项目的是（）。
A．更换定子全部绕组B．铁心局部修理C．绕组端部喷漆D．铁心解体重装【3】在交流电动机定子绕组拆卸时，为了便于取出绕组，可在待拆绕组中通以电流，注意电流量最大不超过该电动机额定电流的（）倍，使绕组发热软化。
A．1B．2C．3D．5【4】在交流电路中，频率f和周期T的关系式是（）。
A．T=2πtB．T=2π/ωtC．T=fD．T=1/f【5】装复发电机滑环刷架时，应接触紧密，用（）mm塞尺检查各处均不能塞入。
A．1B．0.5C．0.1D．0.05【6】自粘性硅橡胶三角带是一种新型绝缘材料，在抢修高压电机定子绕组时，其工艺简便，大大缩短了抢修时间。
但这种材料的缺点是（）。
A．干燥时间较长B．干燥温度高C．机械强度低D．电气性能差【7】直流电机电刷下的正常火花，一般规定在额定负载时不应大于（）级。
A．3/2B．2C．3D．4【8】判断同步发电机励磁绕组有无匝间短路的依据之一是查发电机的（）。
A．外特性曲线B．负载特性曲线C．调整特性曲线D．短路特性曲线【9】三相交流电动机初次起动时响声很大，起动电流很大，且三相电流相差很大，产生原因：（）。
A．有一相的始端和末端接反B．鼠笼转子断条C．定子绕组匝间短路D．电源极性错误【10】金属石墨电刷电阻系数小，允许电流密度大，适合于用在（）。
A．换向困难的高速直流.电机中B．换向困难、带冲击性负荷的直流电机中C．低电压、大电流的直流电机中D．负载均匀的直流电机中【11】直流电动机转子由（）组成。
A．转子铁心、转子绕组两大部分B．转子铁心、励磁绕组两大部分C．电枢铁心、电枢绕组、换向器三大部分D．两个独立绕组、一个闭合铁心两大部分【12】计算机系统通常包括（）等部分。
电机与拖动基础习题1(第3-6章)
电机与拖动基础习题1（第3-6章）第三章：直流电机原理一、简答题：1、换向器在直流电机中起什么作用在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。
在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。
2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值3、直流电机主磁路包括哪几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。
磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。
4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向如何改变他励直流电动机空载运行时的转向通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
5、直流发电机的损耗主要有哪些铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗电枢铜损耗随负载变化吗直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。
铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。
这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。
当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。
它与负载的变化几乎没有关系。
电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。
电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。
6、他励直流电动机的电磁功率指什么在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。
第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势
答：幅值
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 有关，其中N、kw1及p由构造决定， 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。
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 =槽，每极每相槽数q=，槽距角α=，分布因数 =， ，节距因数 =,绕组因数 =。
11.一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少?
答：整距线圈两个边在空间上相距的电角度为 ；电机为p对极时，在空间上相距的机械角度为 。
12.★定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势大小与相位有何关系?
答；定子表面在空间相距 电角度的两根导体，它们的感应电动势的波形相同，其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为 电角度，且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体，其基波电动势的相位是滞后的。
绕组短距时，—个线圈的两个线圈边中的基波和谐波(奇数次)电动势都不再相差 ，因此，基波电动势和谐波电动势也都比整距时减小。合理短距时，对基波，因短距而减小的空间电角度是较小的，因此基波电动势减小得很少；但对 次谐波，短距减小的则是一个较大的角度(是基波的 倍)，因此，总体而言，两个线圈边中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多，因为谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度，所以可使电动势波形得到改善。
交流电机绕组的基本理论1
Z为定子槽数 p 为磁极对数
2．线圈节距 y1：线圈两个有效边之间所跨过的槽数。
y1 = τ 整距绕组（单层绕组采用） y1 < τ 短距绕组（双层绕组采用） y1 > τ 长距绕组（端部连线长，一般不采用）
14Leabharlann 3. 每极每相槽数q 每个极下每相占有的槽数。 已知总槽数Z、极对数p和相数m，则
26
在第一个N极下取1、 2、3三个槽作为A相 带，在第一个S极下 取10、11、12三个 槽作为X相带，第二 对极下19、20、21 作为A相带，28、29、 30作为X相带。
27
相带 第一对极
各个相带槽号分布
A
Z
B
X
C
Y
1,2,3
4,5,6
7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18
29
联相绕组
• 将属于同一相的2p个线圈组联成一相绕组，并标记首尾端 • 依照电势相加原则进行连接，最大并联支路数amax＝2p
a=1
30
由于N极下的极相组A与S极下的极相组X的电动势 方向相反，电流方向也相反，因此应将极相组A和极相 组X 反向串联。
由于每相的极相组数等于极数，所以双层叠绕组的 最大并联支路数等于2p。
链式绕组
19
双层叠绕组
20
单层叠绕组的构成
例：已知一交流电机槽数Z＝36，极数2p＝4，并联支路 数a＝1，绘制三相单层绕组展开图。
1. 绘制槽电动势星形图
q = Z = 36 = 3 2 pm 2× 2× 3
α1
=
p × 3600 Z
=
2 × 3600 36
= 20°
600相带
交流电机的电枢绕组
交流绕组的形式
等元件式整距叠绕组 单层绕组 同心式绕组 链式绕组 交叉链式绕组 交流绕组 双层叠绕组 双层绕组 双层波绕组
等元件式整距单层叠绕组
同心式绕组
链式绕组
交叉链式绕组
双层叠绕组
单层叠绕组的构成
实例：Z＝24（槽）、m＝3（相）、2p＝4（极）的单层叠绕组 基本步骤： 1. 分极分相： • 将总槽数按给定的极数均匀分开（N、S极相邻分布）并标 记假设的感应电势方向。 • 将每个极域的槽数按三相均匀分开。三相在空间错开120电 角度。 每极每相槽数
• 电机的机对数为p时，气隙 圆周的角度数为p ×360电角 度。
单层绕组和双层绕组
• 单层绕组一个槽中只放一个元件边； • 双层绕组一个槽中放两个元件边。
★槽距角，相数，每极每相槽数
• 一个槽所占的电角度数称为槽距角，用α表示；
• 每个极域内每相所占的槽数称为每极每相槽数，用q表示。
Z q 2 pm
对交流绕组的要求
（1）交流绕组通电后， 必须形成规定的磁场极数；
（2）多相绕组必须对称， 不仅要求m相绕组的匝数N、跨距y1、线 径及在圆周上的分布情况相同， 而且m相绕组的轴线在空间上互差 3600/m电角度。
（3）交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布为正弦分布，且 旋转磁场在交流绕组中感应电动势必须随时间按正弦规律变化。 采 用分布绕组和短距绕组。 （4）在一定的导体数之下， 建立的磁场最强而且感应电动势最大。 因此线圈的跨距y1尽可能接近极距， 而且对于三相绕组尽可能采用 600相带。（每个极距内属于同一相的槽在圆周上连续所占有的电角 度区域称为相带）。 （5）用铜少；下线方便；强度好。
电机与拖动习题库与答案
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10. 步进电动机是将输入的电信号转换成（ a ）的电动机。 (a) 角位移或线位移 (b) 转速 (c) 转矩 (d) 电动势 11. 他励直流电动机反接制动时，在电枢回路串电阻是为了（ b ） 。 (a) 限制制动电流 (b)增大制动转矩 (c) 缩短制动时间 (d) 延长制动时间 P53 P 82 P 134 P 159 P 198 选择题 四、简述题 1、如何确定换向极的极性 ,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联 ? 答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极极性和电 枢要进入的主磁极极性相同； 而对于直流电动机， 则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性 相反。换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之 变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。 2、变压器的电源电压过高为什么会烧坏？ 答：引起 Φm 过大，使变压器中用来产生磁通的励磁电流（即空载电流 I0）大大增加而烧 坏。 3、三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的转向？ 答： （1）定子三相绕组通以三相对称交流电流产生一个以同步速 n1 转动的旋转磁场。 转 向与电流相序有关。 （2）转子绕组切割定子旋转磁场而感应电动势，其方向由”右手定则”确定，转子绕 组自 身闭合，便有电流通过。 (3)转子导体中的电流（有功分量）在定子旋转磁场作用下受到电磁力的作用，其方向 由” 左手定则” 确定， 这些力对转轴形成电磁转矩， 它与旋转磁场方向相同 （即与相序一致） ， 于是在该转矩驱动下，转子沿着转矩方向旋转，从而实现了能量转换。 改变相序即可改变 三相异步电动机的转向。 4、直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用 什么磁通进行计算？ 答 空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立， 负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同 建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。 5．伺服电动机的作用及特点？ 答：伺服电动机的作用是将输入的电压信号（即控制电压）转换成轴上的角位移或角速度输 出， 在自动控制系统中常作为执行元件， 所以伺服电动机又称为执行电动机， 其最大特点是： 有控制电压时转子立即旋转， 无控制电压时转子立即停转。 转轴转向和转速是由控制电压的 方向和大小决定的。 6．将三相绕线式异步动机定子绕组接到三相电源上，转子三相绕组开路，试问这台电动机 能否转动？为什么？ 答：将三相绕线式异步动机定子绕组接到三相电源上，转子三相绕组开路，这台电动机不能 转动。因为转子三相绕组开路，转子电流为零，电磁转矩为零，电动机没有起动转矩，所以 不能起动。 7．某单相变压器额定电压为 380 伏/220 伏，额定频率为 50 赫，如果将该变压器误接到电压 等于变压器额定电压的直流电源上，会发生什么现象，为什么？ 答：如果将该变压器误接到电压等于变压器额定电压的直流电源上，变压器烧毁。因为励磁 阻抗仅决定于绕组的直流电阻，故励磁电流大增，铜损大增，变压器过热而烧毁。 8．三相异步电动机在什么情况下转差率 s 为下列数值：s＜ 0、s＞ 1 和 0＜s≤ 1。
《2011年10月电机与拖动基础》习题选
《电机与拖动基础》习题选电力拖动(1)5-1他励直流电动机的铭牌数据：P N=1.75千瓦,U N=110伏,I N=20.1安,n N=1450转/分，试计算：（1）固有特性曲线，并用坐标纸画出；（2）50%额定负载时的转速；（3）转速为1500转/分时的电枢电流值。
5-2 他励直流电动机的铭牌数据同上，试计算磁通为80%额定值、电枢电压为50%U N时的人为特性，并用坐标纸画出。
5-3他励直流电动机的数据：P N=10千瓦;U N=220伏;I N=53.7安,n N=3000转/分；试计算：（1）固有特性；（2）当电枢电路总电阻为50% R N ()时的人为特性；R N=U N/I N（3）当电枢电路总电阻为150% R N时的人为特性；（4）当电枢电路端电压U=50% U N时的人为特性；（5）当磁通为80%额定值时的人为特性。
并作出其机械特性图。
5-4 一台他励电动机数据如下：P N=21千瓦,U N=220伏,I N=112安,n N=950转/分（1）若负载转矩为0.8T N时，求电动机转速；（2）若负载转矩为0.8T N时，在电枢电路中串联30%R N附加电阻，求电阻接入瞬间和转入新的稳态时的转速、电枢电流和电磁转矩；（3）若将电枢电压降低至额定电压的20%，磁通为额定磁通的70%，求额定负载时电机的转速。
5-5一直流电动机有下列数据：U N=220伏,I N=40安,n N=1000转/分，电枢电路总电阻R a=0.5欧，当电压降到180伏，负载为额定负载时，求：（1）电机接成他励时（励磁电流不变）的转速和电枢电流；（2）电机接成并励时（励磁电流随电压正比变化）的转速和电枢电流（设铁心不饱和）。
5-6他励电动机铭牌数据：P N=2.5千瓦，U N=220伏，I N=12.5安，n N=1500转/分，R a=0.8欧。
（1）运行中在n=1200转/分时使系统转入能耗制动停车，问保证起始制动电流为2I N时，电枢应串入多大电阻？如电枢不接入制动电阻，则制动电流为多大？（2）若负载转矩为位能转矩，要求在T2=0.9T N时保证电机以120转/分的转速能耗制动稳速下放重物，问所需制动电阻为多大？（3）绘出上述两种情况的机械特性。
2021年北航《电机学》在线作业三辅导资料
1. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（）。
A. 漏阻抗较大B. 短路电流产生去磁作用较强C. 电枢反应产生增磁作用D. 同步电抗较大该题参考选项是：B 满分：3 分2. 汽轮发电机与水轮发电机的差别为（）。
A. 汽轮发电机转子为凸极结构B. 水轮发电机转速快C. 汽轮发电机转子半径大D. 水轮发电机转子体积大该题参考选项是：D 满分：3 分3. 两台容量不同、变比和连接组别相同的三相变压器并联运行，则变压器所分担的容量之标幺值（）。
A. 与短路阻抗成正比B. 与短路阻抗成反比C. 与短路阻抗标幺值成正比D. 与短路阻抗标幺值成反比该题参考选项是：D 满分：3 分4. 同步电动机的V型曲线中，以下哪一种说法是正确的（）。
A. 电机处于欠励时，功率因数是超前的B. 电机处于欠励时，功率因数是滞后的C. 电机处于过励时，功率因数是滞后的D. 曲线越高，电磁功率越小该题参考选项是：B 满分：3 分5. 直流发电机由主磁通感应的电动势存在于（）。
A. 励磁绕组B. 电枢绕组C. 换向极绕组D. 励磁、电枢和换向极绕组该题参考选项是：B 满分：3 分6. 变压器负载运行时，若负载增大，其铁损为（）。
A. 减小B. 增大C. 不变D. 0该题参考选项是：C 满分：3 分7. 变压器在负载运行时，建立主磁通的激磁磁动势是（）。
A. 一次绕组产生的磁动势B. 二次绕组产生的磁动势C. 一次和二次绕组产生的合成磁动势D. 以上都不对该题参考选项是：C 满分：3 分8. 同步电动机的V型曲线中，以下哪一种说法是正确的（）。
A. 电机处于欠励时，功率因数是超前的B. 电机处于欠励时，功率因数是滞后的C. 电机处于过励时，功率因数是滞后的D. 曲线越高，电磁功率越小该题参考选项是：B 满分：3 分9. 三相感应电动机对称运行时，定、转子绕组的两个旋转磁场的关系为（）。
A. 始终同步B. 相对定子反向C. 相对定子同向、但不同步D. 有时同步、有时失步该题参考选项是：A 满分：3 分10. 三相异步电动机运行于转差率s=0.02时，电磁功率为10kw，其机械功率应为()kw。
第四章_交流电机绕组的基本理论
三、单相绕组的磁动势 相电流为Iφ 、每相串联匝数N、绕组并联支路数a、则单相 磁动势为： Nk w1 Fm1 0.9 I p
Nkw1 f1 ( x, t ) Fm1 sin t cos x 0.9 I sin t cos x p
单相脉动磁动势的分解
f 1 ( x, t ) Fm1 sin t cos x 1 1
3 f c ( x, t ) Fcm1 sin t cos x Fcm3 sin t cos x Fcm sin t cos x
其中： x 用电角度表示的空间距离。 ④基波磁动势的幅值： 4 2 Fcm1 N c I 0.9 N c I 2 ⑤ν次谐波磁势的幅值： 1 Fcm 0.9 N c I
首 尾
X
N
1 23
S
101112
N
1920 21
S
282930
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
三相双层叠绕组的A相绕组的展开图 （Z = 36 , 2P = 4 , a ＝ 1）
4.4 正弦磁场下交流绕组的感应电动势
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§4-2 交流电机的电枢绕组
串连连接
并连连接
每相绕组的最大并联支路数amax p;
每相绕组的最少并联支路数amin 1;
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§4-2 交流电机的电枢绕组
仿上可以画出B相与C相绕组的展开图，从而得到三个完全 独立而又对称的三相绕组AX，BY，CZ。
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§4-2 交流电机的电枢绕组
• 最后，将此三相绕组接成Y形（将X，Y，Z接在 一起作为中点，从三个首端引出来），也可将 之接成△形（即A接Y，B接Z，C接X，再从三 个首端引出。
24, 2 p 4, m1 3为例，说明三相双层绕组绕组的绕制规律。
(1)计算绕组数据：
=
24 4
=6[槽]；q
24 43
2[槽]；y1
5
6
56 6
5[槽]，
即为短距绕组。
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(2)划分相带
§4-2 交流电机的电枢绕组
20
(3)画绕组展开图
§4-2 交流电机的电枢绕组
特点：
1.双层绕组每相 共有2p个线圈组；
线圈节距 y1：是线圈两个
有效边所跨的距离。 y1= 称为整距线圈；
y1<称为短距线圈；
y1>称为长距线圈。
通常采用整距或短距线圈。
有
效
1
边
5
§4-2 交流电机的电枢绕组
电角度与机械角度：★ 电角度 = p×机械角度
电角速度ω= p×机械角速度Ω
p 2 pn
60
w 2 f = 2 n
60
槽距角α：
p 360
z1
用电角度来表示
பைடு நூலகம்
相带和每极每相槽数q： q z1 2 pm1
6
§4-2 交流电机的电枢绕组
p 360
z1
p 360 z1
z1
2p
q z1 2 pm1
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§4-2 交流电机的电枢绕组
3、对交流绕组的基本要求
（1）交流绕组通过电流后，必须形成规定的磁场极数。 即教材图4-4中，A相绕组的连接应该是：A->X1->A2->X2>X，磁极对数p=2；而绕组联接为： A->X1->X2->A2->X， 磁极对数p=1。P115
2.每相最大并联
支路数
；
3.每相最a少max 并 2联p
支路数
。
amax =1
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§4-2 交流电机的电枢绕组
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2、交流绕组的几个术语☆ ☆ 线圈：由单匝或多匝串联而成，是构成绕组的基本单元。线
圈放在定子槽内的两个直线部分称“有效边”。线圈按一定 的规律排列和联结就是绕组。
有效边
2
§4-2 交流电机的电枢绕组
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§4-2 交流电机的电枢绕组
极距τ。相邻两磁极轴线之间的距离，常用定子槽数表示：
z1
2p
4
§4-2 交流电机的电枢绕组
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§4-2 交流电机的电枢绕组
二、三相单层绕组（P116）
1、计算绕组数据 2、划分相带 3、画绕组展开图 4、单层绕组的改进 （1）同心式绕组 （2）链式绕组
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§4-2 交流电机的电枢绕组
单层绕组在每一个槽内只安放一个线圈边，所以三相绕组的总线圈
的总线圈数等于槽数的一半。现以Z 1
24,
要求绕成2p=4,m 1
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(4)单层绕组的改进
§4-2 交流电机的电枢绕组
• 同心式绕组与单层迭绕组 是等效的，但是，同心式 绕组嵌线较方便。
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§4-2 交流电机的电枢绕组
(4)单层绕组的改进 • 链式绕组与单层迭绕组是 等效的，而且，链式绕组 每个线圈跨距小，端部连 结线短，可以省铜。
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§4-2 交流电机的电枢绕组
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§4-2 交流电机的电枢绕组
（2）对于多相绕组，m相绕组必须对称，这要求： ➢ 每相绕组的匝数N、跨距y1、线径及在圆周上的分布相同。 ➢ m相绕组的轴线在空间上互差120°电角度。☆ （3）交流绕组所建立的磁场，在空间上为正弦分布；且 旋转磁场在交流绕组中产生的感应电动势按正弦规律变化。 （4）在一定的导体数下，建立的磁场最强，而且感应电动 势最大。为此，线圈跨距y1应接近于极距，而且对三相绕组， 尽可能采用60°相带。☆ （5）用铜量少；下线方便；强度好（绝缘性、机械强度、 散热条件）。
三、三相双层绕组（P118）
1、计算绕组数据 2、划分相带 3、画绕组展开图
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§4-2 交流电机的电枢绕组
双层绕组在每个槽内要安放两个不同线圈的线圈边。线圈的一个
有效边放在某槽的上层，另一个有效边放在相距y 1
的另一个槽
的下层。所以三相绕组的总线圈数正好等于槽数。采用双层绕组
的目的，是为了选择合适的短距，从而改善电磁性能。现也以Z 1
3单层
绕组为例，说明三相单层绕组的绕制规律。
(1)计算绕组数据：
= Z1 24 6[槽]；q Z1 24 2[槽]
2p 4
2 pm1 2 2 3
(2)划分相带
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(3)画绕组展开图
§4-2 交流电机的电枢绕组
A1 Z2 B1 X1 C1 Y1 A2 Z1 B2 X2 C2 Y2
1.根据q：假设1 2槽为A相； 2.根据首末端相差180°电角度，确定7 8为A相另一有效边，同理推出13 14和19 20； 3.根据各相间相差120°电角度，确定B相在5 6槽，根据2推理得到，11 12为B相另一有效边， 同理推出17 18和23 24； 4.根据2和3同理，推出C相在9 10槽，另一有效边在15 16槽，同理推出21 22和3 4；
§4-2 交流电机的电枢绕组 一、概述
1、交流绕组的分类 ➢ 交流绕组按相数可分为单相、两相和三相；
➢ 按槽内层数可分为单层、双层和单双层混合绕组。 双层绕组还可以分为迭绕组和波绕组； 单层绕组又可以分为等元件式，同心式，链式和交
叉式绕组。 ➢ 按每极每相槽数可分为整数槽绕组和分数槽绕组。
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§4-2 交流电机的电枢绕组