电机学 交流绕组 练习题 1

（5）交流绕组的绕组系数总是小于1。（） （6）三相对称交流绕组中无3及3的倍数次谐波电 动势。（）
（1）高次谐波电动势主要影响电动势的___。 （2）单相绕组的基波磁动势幅值为__，幅值的位置在＿。 （3）交流单相绕组的V次谐波磁动势是__，其磁极对数 为基波磁动势的____倍。 （4）将一台三相交流电机的三相绕组串联通入交流电， 其产生的合成磁动势为＿＿。 （5）三相对称绕组通过三相对称电流，电流相序为顺时 针（ A—B－C－A），其中 lA=10 sinωt A，当 IA=10A时，三相基波合成旋转磁动势的幅位应位于＿； 当IA=-5A时，其幅值位于____。 （6）整数槽双层叠绕组最大并联支路数等于___，整数 槽单层绕组最大并联支路数等于_____。 （7）若采用短距方法来消除相电动势中v次谐波，线圈 的节距y1=＿τ 。
（5）绕组展开图 分析槽电动势星形图的目的是为了画出绕组 展开图，绕组展开图是分析电机绕组中各线圈联 结规律的有效途径。 绕组展开图的绘制步骤： 1）分极分相，将总槽数按给定的极数分开，并 将槽依次编号，每个极的槽数按三相均匀分开， 空间差120°。 2）连接线圈，线圈的两个有效边连接时相距一个 极距，每极下q个线圈组成一个线圈组。单层绕 组每相有P个线圈组，双层绕组每根有2p个线圈 组。 3）连接相绕组，将属于同一相的线圈组连成一 相绕组，并标记首尾端。 4）连接三相绕组。
式中， f是频率，单位为 Hz； Ф1是每极 基波磁通，单位为 Wb； q是每极每相槽 数； Nc是每个线圈匝数；N1是每相每条 支路线圈的总匝数，如果a为支路数，则单 层 绕 组 N1=pqNc ／ a 匝 ， 双 层 绕 组 N1=2pqNc／a匝。Ky1是短距系数，对于 整距线圈Ky1＝1，对于短距线圈 Ky1＝ sin（y／τ X 90°）；Kq1是分布系数，对 于集中绕组Kq1＝1，对于分布绕组Kq1＝ sin（qα/2）／［qsin（α／2）」；Kw1是 绕组系数， Kw1＝ Ky1Kq1。
3）双层短距线圈组的磁动势
f m Fm1 sin t sin x Fm3 sin t sin3x Fm5 sin t sin5x
式中，Fmv是线圈组的基波和v次谐波磁动势幅值， Fmv＝2FcvKyv＝0.9（2qNc）（Kwv/v)I；2qNc 是双层绕组每对极的匝数（每线圈组的匝数）； Kyv是磁动势的基波短距系数和各次谐波短距系数； Kwv是磁动势的绕组系数，Kwv=KyvKqv。 4）单相绕组的磁动势
（8）三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱 5次空间磁动势谐波，绕组节距取 A．y1=7 B．Y1=8 C．Y1=9 （9）单相绕组的基波磁动势是 A. 恒定磁动势 B．脉振磁动势 C．旋转磁动势 （10）把一台三相交流电机定子绕组的3个首端和 3个末端分别连在一起，再通以交流电流，合成 磁动势是＿，如将三相绕组依次串联起来后通以 交流电流，合成磁动势又是 A脉振磁动势 B．旋转磁动势 C．0 （11）交流电机定、转子的极对数要求 A. 不等 B．相等 C．不可确定
（5）5次谐波旋转磁动势的转向与基波旋转磁动势 转向相同。（） （6）单相绕组的脉振磁动势不可分解。（） （7）交流电机与变压器一样通以交流电，所以感 应电动势计算公式相同。（） （8）要想得到最理想的电动势，交流绕组应采用 整距绕组。（）
3 为什么单层链式绕组采用短距只是外形上的短 距，实质上还是整距绕组？ 答：单层链式绕组为节省材料，简化工艺，可以 采用外形上的短距连接，由于线圈都是顺电动势 相加串联，串联的先后次序可以改变，所以从电 动势来看，每根绕组均由相互差180°电角度的 两个相带的导体组成，绕组节距系数为1，绕组 电动势不因短距而改变，所以单层绕组为整距绕 组，不能为短距绕组。
3）三相绕组的谐波合成磁动势、也是旋转磁动 势，但其幅值、转速等与基波不同。谐波磁动势 的存在，会在交流电机中引起附加损耗、振动和 噪声等，电机设计时应尽量削弱磁动势中的谐波 分量。 （4）削弱谐波磁动势 可采用短距绕组和分布绕组来削弱谐波磁动势。
p 360 1

Z
2 360
N f 0.9 I sin t ( K w1 sin x K w3 sin 3x K w5 sin 5x ) p 式中，P是磁极对数。
5）交流单相绕组的基波磁动势和谐波磁动势均为脉 振磁动势，基波磁动势和谐波磁动势脉动频率相同， 脉动磁动势的幅值与相电流和绕组等效匝数KwvN成 正比，与谐波次数成反比。 （2）单相脉振磁动势分解 单相脉振磁动势可分解为两个旋转磁动势分量，每 个旋转磁动势分量的振幅为脉振磁动势的一半，旋 转速度相同、均为同步角速度，旋转方向相反。 （3）三相绕组的磁动势 1）对称的三相电流流过对称的三相绕组时，其基波 合成磁动势为一个旋转磁动势。 2）基波合成旋转磁动势的性质：①极数与单相磁动 势一样；②幅值为每相基波脉振磁动势幅值的 3／2 倍，且为常数；③合成基波旋转磁动势的转速 n1＝ 60f／P（ r／min），叫同步转速；④旋转磁动势幅 值与电流最大值对应相的轴线重合；⑤旋转磁动势 的旋转方向与电流相序有关。

24
30

qZ
2 pm
24
223
2
（1）有一个三相双层叠绕组，2P=4，Z=36，支路数a=l， 那极距τ =＿槽，每极每相槽数q=＿槽，槽距角α=＿， 若线圈节距y1=8，短距系数Ky1=＿，分布系数kq1=＿， 绕组系数kw1=＿。 （2）在实际电机中，转子磁场产生的气隙磁通密度一般 都不是正弦分布，含有一系列奇次谐波，对于v次谐波 磁场，其极对数为基波的__倍，极距为基波的___倍， 在定子绕组感应的电动势频率为基波的____倍。 （3）单相绕组的基波磁动势是___，它可以分解成大小 __，转向___，转速___的两个旋转磁动势。 （4）交流统组采用短距绕组和分布绕组后，其基波电动 势与谐波电动势___。 A.都减小 B.不变 C.基波电动势不变，谐波电动势减 小
（3）实际电机的气隙磁通密度 该气隙磁通密度不是正弦规律分布，含有谐波 分量，所以在非正弦分布磁场下绕组的感应电动势也 含有谐波分量。谐波电动势对每相总电动势的大小影 响木大，但造成电动势波形畸变。 （4）减小谐波电动势的方法 1）合理设计气隙磁场，使其尽可能接近正弦波。 2）对于3和3的倍数次谐波，将绕组连接成三角形， 则在线电动势中不存在这些次数的谐波；但3次谐波 在三角形内部形成环流，将引起附加损耗，导致绕 温升增加，电机效率降低，所以现代同步电机大多采 用Y联结。 3）适当地选择短距系数和分布系数，以减小电动势 中的谐波。 4）采用斜槽削弱齿谐波电动势。 5）采用分数槽绕组削弱齿槽谐波电动势。
（2）交流绕组的分类 按槽内绕组的层数可分为单层绕组和双层绕 组。单层绕组按其端都连接方式不同又分为等元 件式、同心式和交叉链式绕组；双层绕组又分为 叠绕组和波绕组。 （3）槽电动势星形图 各槽导体的电动势相量构成了一个辐射星形 图，叫槽电动势星形图。 （4）槽电动势星形图的绘制步骤 1）计算每极每相槽数q＝Z／（2pm）（槽）和 槽距角a＝PX360°／Z1（电角度）。 2）根据槽距角画出各相量，标出P对极（P个重 叠相量）下的槽号，再根据q值分极分相。
FC 3 Fc1 / 3, Fc5 Fc1 / 5
2）单层整距线圈组的磁动势
f q Fq1 sin t sin x Fq3 sin t sin3x Fq5 sin t sin5x
式中， Fqv是线圈组的基波和v次谐波磁动势幅值， Fqv＝ qFcvKqv=0.9q（NcKqv／v）I； qFcv是q个线圈磁动势的代 数和，v＝1，3，5，7，…为磁动势的基波和谐波次数；Kqv 是绕组的分布系数，Kqv=sin[q（vα／2）]／[ qsin（vα/2],v=1， 3，5，7，…。
2．交流绕组的感应电动势 1）交流绕组的构成顺序 导体一线圈一线圈组一相绕组。 （2）交流绕组的感应电动势 每根导体的感应电动势 Ea1＝ 2.22 f Ф1； 每个线圈的感应电动势 Et1＝4.44 f Ф1NcKy1 每个线圈组的感应电动势 Eq1＝4.44 f Ф1qNcKy1Kq1； 每相绕组的基波电动势 EФ1＝ 4.44 f N1Ф1Kw1
（8）三相绕组的基波合成磁动势幅值为每相基波脉振磁 动势的＿倍。 （9）交流电机的同步转速指__其值为__。 （10）交流电机三相绕组基波合成旋转磁动势的旋转方 向由＿决定。 （11）一台50Hz的三相交流电机，通以60HZ的三相对称 电流，并保持电流有效值不变，此时三根基波合成旋转 磁动势的幅值大小__，转速___，极数___。 （12）对称交流绕组通以正弦交流电时，其3次谐波合成 磁动势为＿。 （13）对称交流绕组通以正弦交流电时，其__次谐波磁 动势的转速为__。 （14）交流电机三相绕组合成磁动势中的5次谐波磁动 势，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，感应电动势的频率 为___ ，要消除它，定于绕组节距y1=____。
电机学
交流电机绕组的基本理论
交流电机的绕组
（1）对交流电机绕组的基本要求 1）在一定导体数下，获得较大的基波电动势和 磁动势。 2）三相绕组的基波电动势和磁动势对称，即大 小相等，相位相差120°。 3）三相绕组阻抗相等。 4）电动势和磁动势波形接近正弦波，即谐波分 量尽量小。 5）绕组要有一定的绝缘强度和足够的机械强度， 散热性能好。 6）制造简单，维修方便。
3交流绕组的磁动势 （l）交流单相绕组的磁动势 1）整距线圈的磁动势
f c Fc1 sin t sin x Fc3 sin t sin3x Fc5 sin t sin5x
式中，Fc1是基波磁动势的幅值，Fc1＝（ 2 / 2 ）（4／π） NcI＝0.9NcI； Nc是线圈匝数；I为线圈电流。 各次谐波磁动势的幅值为
（4）当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中5 次和7次谐波磁动势时，应选绕组节距为。 A.τ B．4τ ／5 C．6τ ／7 D．5τ ／6 （5）三相同步发电机额定运行时，定子绕组基波 电动势的频率为f1，转子上直流励磁的磁动势产 生的5次空间谐波磁场在定子绕组中感应电动势 的频率为 A.f1 B．5f1 C．f1／5 D．f15 （6）频率为f1的三相对称正弦电流通入三相对称定 于绕组中产生的v次空间谐波磁通，在定子绕组 中感应电动势的频率为 A.f1 B．Vf1 C．F1/v D．2vf1 （7）在维修三相异步电动机的定子绕组时，把每 相绕组的匝数做了适当增加，气隙中每极磁通将 A.增加 B．减小 C．不变 D．无关