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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
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