第五章 三相异步电动机绕组一、填空（每空1分）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, Z 1=36, 支路数a=1，那么极距τ= 槽，每极每相槽数q= ，槽距角α= ，分布因数1d k = ，18y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。

答：9，3，20°，，，4. ★若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ，ν 次谐波磁势在定子绕组中感应电势的频率是 。

答：1,νν-1f 5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中ia ＝１０Sin(wt)，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅值应位于 ；当Ia =-5A 时，其幅值位于 。

答：A 相绕组轴线处，B 相绕组轴线处。

6. ★将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为 。

答：脉振磁势。

7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为 。

答：1n ν8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，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，感应电势的频率为 ，要消除它定子绕组节距1y = 。

答：1/5,相反，f 1,45τ9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电动机转子磁极磁场的3次谐波极距为 ；在电枢绕组中所感应的电势频率为 ；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 ；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为 。

三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为 。

答：3τ，f,0,3F cos3cos x t φπωτ,010. ★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS （5ωt+ 7θS ）的气隙磁势波，这表明：产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的 倍；该磁势的极对数为 ；在空间的转速为 ；在电枢绕组中所感应的电势的频率为 。

答：5，5p, 15n ，f 1 二、选择填空（每题1分）1. 当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为 。

A ：τB ：4τ/5C ：6τ/7D ：5τ/6答：D2. ★三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F 1,绕组系数为 K w1，3次谐波绕组系数为K w3，则3次空间磁势波的合成幅值为 。

Ａ：０； Ｂ：131/31w w k k F ； Ｃ：131/w w k k F 答：A3. 三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取 。

A ：1y =7B ：1y =8C ：1y =9答：A4. 交流绕组的绕组系数通常为 。

Ａ：〉1； Ｂ：〉0； Ｃ：=1答：A5. ★三相对称交流绕组的基波电势幅值为E 1,绕组系数为 K w1，3次谐波绕组系数为K w3，则3次谐波电势幅值为 。

Ａ：０； Ｂ：1311/3w w E k k ； Ｃ：131E /w w k k 答：A6. ★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 。

A ：变大；B ：减小；C ：不变。

答：C ，A ，C7. 单相绕组的基波磁势是 。

A ：恒定磁势；B ：脉振磁势；C ：旋转磁势。

答：B8.交流电机定、转子的极对数要求。

A：不等；B：相等；C：不可确定。

答：B9.★交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势。

A：都减小；B：不变；C：基波电势不变，谐波电势减小。

答：A10.三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以基波旋转磁动势的转速旋转。

A：5倍；B：相等；C：1/5倍。

答：C三、判断（每题1分）1.★采用分布短距的方法，可以削弱交流绕组中的υ次谐波电势。

（）答：对2.三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。

（）答：错3.交流绕组的绕组系数均小于1。

（）答：对4.★五次谐波旋转磁势的转向与基波旋转磁势转向相同。

（）答：错5.单相绕组的脉振磁势不可分解。

（）答：错11.★交流电机与变压器一样通以交流电，所以他们的感应电势计算公式相同。

（）答：错12.要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。

（）答：错13.极相组A的电动势与极相组X的电动势方向相反，电流方向也相反。

（）答：对14.交流电机励磁绕组中的电流为交流量。

（）答：错15.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小了。

（）答：对16.交流绕组连接时，应使它所形成的定、转子磁场极数相等。

（）答：对17. 电角度为p 倍的机械角度。

（ ） 答：对四、简答（每题3分）1. ★★有一台交流电机，Z=36，2P=4，y=7，2a=2，试会出：（1） 槽电势星形图，并标出600相带分相情况；（2） 三相双层迭绕组展开图。

答：（1）槽距角 ︒=︒⨯=2036360p α 每极每相槽数 334362=⨯==pm Z q 由α=200画出槽电动势星形图，然后由q=3标出按600相带的分相情况（见图a ），顺序为：A-Z-B-X-C-Y..（a ）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 ）（b ）2. ★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答： (1) 频率60pn f =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：φf E c 22.2=导体电动势E c 大小与频率f 及每极磁通Φ有关，f 及Φ由电机的运行条件决定。

3. ★★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： φφw fNK E 44.4=相绕组电动势φE 大小与频率f 、一条支路匝数N 、绕组系数Kw 及每极磁通Φ有关，其中N 、Kw 由构造决定，f 、Φ由运行条件决定。

4. ★同步发电机电枢绕组为什么一般不接成△形，而变压器却希望有一侧接成△接线呢答：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。

5. ★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答： 幅值 I pNK F w m 119.0= 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K w1、磁极对数p 及相电流I 有关，其中N 、K w1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. 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180︒；电机为p 对极时，在空间上相距的机械角度为180p︒。

7. ★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α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α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。

8. 为了得到三相对称的基波感应电动势，对三相绕组安排有什么要求答：三相绕组的构成(包括串联匝数、节距、分布等)应相同，且三相绕组轴线在空间应分别相差120︒电角度．9. 采用绕组分布短距改善电动势波形时，每根导体中的感应电动势是否也相应得到改善答：采用绕组分布短距改善电动势波形，是通过使线圈间或线圈边间的电动势相位差发生变化而实现的，每根导体中的感应电动势波形并没有改善。

10. 试述双层绕组的优点，为什么现代交流电机大多采用双层绕组(小型电机除外)答：采用双层绕组时，可以通过短距节省端部用铜量(叠绕组时)，或者减少线圈组之间的联线(波绕组时)。

更重要的是，可以同时采用分布和短距来改善绕组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。

五、计算1. 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，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答：本题题意为转速升高(升高02.130003060=倍) （1）频率 60pn f =f ∝n (p=c), 故频率增加倍。

(2) 大小 044.4Φ=ΦW fNK Ef E ∝Φ (N 、k w 、Φ0=C),电动势增加倍。

（3） 波形和各相电动势相位差不变，因它们与转速无关。

2.三相双层绕组，Z=36，22p =,114y =，1c N =,50f Hz =,1 2.63Wb Φ=,1a =。

试求：（1） 导体电动势；（2） 匝电动势；（3） 线圈电动势；（4） 线圈组电动势；（5） 绕组相电动势； 解：极距361822Z p τ=== 槽距电角000136013601036p a Z ⨯⨯=== 每极每相槽数3662231Z q mp ===⨯⨯ 短距系数001114sin 90sin 900.939718y y k τ==⨯= 分布系数01101610sin sin 220.956110sin 6sin 22q q k q αα⨯=== 绕组系数1110.93970.95610.8984N y q k k k ==⨯= （1）导体电动势112.22 2.2250 2.63291.9c E f V =Φ=⨯⨯ = （2）匝电动势11122291.90.9397t c y E E k V ==⨯⨯ =548.6 （3）线圈电动势111548.6548.6y c t E N E VV ==⨯ =（4） 线圈组电动势 1116548.60.95613147q y q E qE k VV ==⨯⨯ =（5） 相绕组电动势 1122314762941q pE E V V a Φ⨯===。