交流电机共同理论习题集

交流电机共同理论习题

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 。

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。

3. 有一个三相双层分布短距绕组，2p=4, Q=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1dp k = 。

4. 若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。

5. 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 。

6. 对称交流绕组通以正弦交流电时，ν次谐波磁势的转速为 。

7. 三相合成磁动势中的5次谐波磁势，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，感应电势的频率为 ，要消除它定子绕组节距1y = 。

8. 设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距为 ； 若3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 。

9. 某三相两极电机中，有一个表达式为f =F cos （5ωt+ a ）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 ；转向为 。

10. 一台4极的双层分布短距绕组电机，Q=36，2=k N ，则A 相共布置 个线圈组，并联支路数a max = ，a min = ；若a=2，则A 相每条支路有 个线圈组串联；每个线圈组有 个线圈串联；A 相每条支路有 匝线圈串联。

11. 葛洲坝水电厂的水轮发电机是96极的三相同步发电机，其转子的转速应为 r/min 。

二、选择填空

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 ：τ

B ：4τ/5

C ：6τ/7

D ：5τ/6

2. 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 =7 B ：1y =8 C ：1y =9

3. 交流绕组的绕组系数通常为 。

Ａ：<1； Ｂ：>1； Ｃ：=1

4. 三相对称交流绕组的基波电势幅值为E 1,绕组系数为 k dp 1，3次谐波绕组系数为k dp 3，则3

次谐波电势幅值为 。

Ａ：０； Ｂ：131/3

1dp dp k k E ； Ｃ：131/dp dp k k E 5. 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。

6. 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。

7. 三相合成磁动势中的5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。

三、判断

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。 （ ）

2. 三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。 （ ）

3. 交流绕组的绕组系数均小于1。 （ ）

4. 五次谐波旋转磁势的转向与基波旋转磁势转向相同。 （ ）

5. 单相绕组的脉振磁势不可分解。 （ ）

6. 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。 （ ）

7. 要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。 （ ）

8. 同步发电机励磁绕组中的电流为交流量。 （ ）

9. 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。 （ ）

10. 电角度为p 倍的机械角度。 （ ）

四、计算

1. 三相双层分布短距绕组，Q=36，22p =,114y =,2=k N ，50f Hz =,1

2.63Wb Φ=，a =2。 试求：

（1） 导体基波电动势；

（2） 匝基波电动势；

（3） 线圈基波电动势；

（4） 线圈组基波电动势；

（5） 绕组每相基波电动势。

交流电机绕组的基本理论

第四章 交流电机绕组的基本理论 4．1交流绕组的基本要求 1． 电势和磁势波形接近正弦，各谐波分量要小。 2． 三相绕组基波电势、基波磁势对称。 3． 在导体数一定时，获得较大的基波电势和基波磁势。 4． 节省有效材料，绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。 5． 制造工艺简单，检修方便。 a. 要获得正弦波电动势或磁动势，则根据e=blv, 只要磁场B 在空间按正弦规律分布，则它在交流绕组中感应的电动势就是随着时间按正弦规律变化。 b. 用槽电势星形图保证三相绕组基波电势、基波磁势对称 槽电势星形图： 把电枢上各槽内导体感应电势用矢量表示，构成的图。 概念：槽距角----相邻两个槽之间的自然（机械）角度，Z 360=α 槽距电角----用电角度来表示的相邻两个槽之间的角度，Z p 0 1360=α 电角度---是磁场所经历的角度。 c. 用600相带的绕组获得较大的基波电动势 相带：（1）360度的星形图圆周分成三等分，每等分占1200，成为120度相 带；这种分法简单，但电势相量分散，其相量和较小，获得的电动势较小。 （2）若分成六等分，则称600相带；这种分法同样可以保证电势对称， 且合成感应电动势较大，是常用的方法。 4．2三相单层绕组 特点：线圈数等于二分之一槽数；通常是整距绕组；嵌线方便；无层间绝缘；槽利用率高。 缺点：电势、磁势波形比双层绕组差。一般用于小型（10kW 以下）的异步电动机。 例题：一台交流电机定子槽数z=36, 极数2p=4,并联支路数a=1，绘制三相单层绕组展开图。 解： 步骤 1 绘制槽电势星形图 槽距电角Z p 0 1360=α=200, 槽电势星形图如上图 （注意：不是槽星形图，而是槽电势星形图） 步骤2 分相、构成线圈 每极每相槽数pm Z q 2= =36/4/3=3；每相在每个极下所占有的槽数。

交流发电机地结构及工作原理

交流发电机的结构 一、6管交流发电机的结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、端盖四部分组成。JF132型交流发电机组件图见图2-5a JF132型交流发电机结构图见图2-5b JF132型交流发电机结构图见图2-5c

（一）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，见图2-6 转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极,爪极空腔装有磁场绕组(转子线圈)和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。 交流发电机的磁路为：磁轭→N极→转子与定子之间的气隙→定子→定子与转子间的气隙→S 极→磁轭。见图2-7。

2．整流管的安装 将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图2-10。 在正整流板上有一个输出接线柱B（发电机的输出端）。负整流板上直接搭铁。负整流板上一定和壳体相联接。整流板的形状各异，有马蹄形、长方形、半圆形等见图2-11

二、8管交流发电机 8管交流发电机（如夏利车用）和6管交流发电机的基本机构是相同的，所不同的是整流器有 8只硅整流二极管，其中6只组成三相全波桥式整流电路，还有2只是中性点二极管，1只正 极管接在中性点和正极之间，1只负极管接在中性点和负极之间。对中性点电压进行全波整流。（见图2-14） 试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%～15%。 中性点二极管提高发电机功率的原理： 交流发电机中性点电压为三次谐波，随着发电机转速的提高，中性点三次谐波电压也升高。见图2-15

交流电机绕组的基本理论

第三篇交流电机绕组的基本理论 3．1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么？ 3．2 何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组而不用120°相带绕组？ 3．3 双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有什么关系？ 3．4 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？ 3．5 为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势？为了消除5次或7次谐波电动势，节距应选择多大？若要同时削弱5次和7次谐波电动势，节距应选择多大？ 3．6 为什么对称三相绕组线电动势中不存在3及3的倍数次谐波？为什么同步发电机三相绕组多采用Y型接法而不采用Δ接法？ 3．7 为什么说交流绕组产生的磁动势既是时间的函数，又是空间的函数，试以三相绕组合成磁动势的基波来说明。 3．8 脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性？产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同？ 3．9 把一台三相交流电机定子绕组的三个首端和三个末端分别连在一起，再通以交流电流，则合成磁动势基波是多少？如将三相绕组依次串联起来后通以交流电流，则合成磁动势基波又是多少？可能存在哪些谐波合成磁动势？ 3．10 一台三角形联接的定子绕组，当绕组内有一相断线时，产生的磁动势是什么磁动势？ 3．11 把三相感应电动机接到电源的三个接线头对调两根后，电动机的转向是否会改变？为什么？ 3．12 试述三相绕组产生的高次谐波磁动势的极对数、转向、转速和幅值。它们所建立的磁场在定子绕组内的感应电动势的频率是多少？ 3．13 短距系数和分布系数的物理意义是什么？试说明绕组系数在电动势和磁动势方面的统一性。 3．14 定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系？一台50Hz的三相电机，通入60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变？ 3．15 有一双层三相绕组，Z=24，2p=4，a=2，试绘出： （1）槽电动势星形图； （2）叠绕组展开图。 3．16 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层同心式绕组展开图。 3．17 一台三相同步发电机，f=50Hz，n N=1500r/min，定子采用双层短距分布绕组，q=3，y1/τ=8/9，每相串联匝数N=108，Y联接，每极磁通量Ф1=1.015×10-2Wb，Ф3=0.66×10-2Wb，Ф5=0.24×10-2Wb，Ф7=0.09×10-2Wb，试求： （1）电机的极数； （2）定子槽数； （3）绕组系数k N1、k N3、、k N5、k N7； （4）相电动势E1、E3、E5、E7及合成相电动势Eφ和线电动势E l。 3．18 一台汽轮发电机，2极，50Hz，定子54槽每槽内两根导体，a=1，y1=22槽，Y 联接。已知空载线电压U0=6300V，求每极基波磁通量Ф1。 3．19三相双层短距绕组，f=50Hz，2p=10，Z=180，y1=15，N c=3，a=1，每极基波磁通φ1=0.113Wb，磁通密度B=（sinθ+0.3sin3θ+0.2sin5θ）T，试求：

电动机的基本结构及工作原理

电动机的基本结构及工作原理 交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。 一、异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子： 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。 电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。 2、三相异步电动机的转子：

转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。 三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌： 每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明： 型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设

电机绕组的基本参数及常用名词术语

电机绕组的基本参数及 常用名词术语 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

电机绕组的基本参数及常用名词术语 一：绕组的基本参数 １．机械角度与电气角度 电机绕组分布铁心槽内时必须按一定规律嵌放与联接，才能输出对称的正弦交流电或产生旋转磁场。除与其它一些参数有关外，反映各线圈和绕组间相对位置的规律时，我们还要用到电气用度这个概念。从机械学中知道可以把圆等分成360°，这个360°就是平常所说的机械角度。而在电工学中计量电磁关系的角度单位则叫做电气角度，它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为360°,也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了360°电气角度。因此，电气角度与机械角度在电机中的关系为：电气角度α＝极对数xＰx360°。 ２．极距 绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离。一般常指电机铁心相邻两磁极中心所跨占的槽距，定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算；转子则以铁心外圆气隙表面的槽距来计算。通常极距有两种表示方法，一种是以长度表示；另一种则以槽数表示，习惯上以槽数表示的较多。 ３．节距 电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距，也称跨距。当线圈元件节距等于极距对称为全距绕组；线圈元件节距小于极距时则称短距绕组；而当线圈元件节距大于极距时则称长距绕组。由于短距绕组具有端部较短电磁线用料省和功率因数较高等许多优点，因而在应用较多的双层叠绕组中无一例外的都采用短距绕组。

4．绕组系数 绕组系数是指交流分布绕组的短距系数和分布系数的乘积，即5．槽距角 电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角，通常用a表示，即6．相带 相带就是指每相绕组在每一个磁极所占的区域，通常用电气角度或槽数表示。如果将三相电机处在每一对磁极下的绕组分成六个区域则每极下三个。由于槽距角α=360°P/Z如该电机为4极24槽故每相每区域的宽度为qα=Z/6P*360P/Z=60°，按这样分布绕嵌的绕组就称为60°相带绕组。因60°连续相带绕组所具有明显优势，故在三相电机中绝大多数都采用这种绕组。 7．每极每相槽数 每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数，每极每相绕组内应绕的线圈数就依据它确定。即 q=Z/2Pm Z：铁心槽数； 2P：电机极数； m电机相数。 8．每槽导体数 电机绕组的每槽导体数应为整数，双层绕组的每槽导体数还应为偶数整数。绕线转子绕组的每槽导体数由其开路电压确定，中型电机绕线转子的每槽导体数须等于2。定子绕组的每槽导体数可由下式计算： N S1=N Φ1 m1a1/Z1 N S1：定子绕组每槽导体数； N Φ1 ：按气隙磁密计算的每槽导体数；

交流发电机机结构和原理一体化教案

教案首页 系别教师班级 课型一体化课时 6 周次 日期地点 课题（章）汽车电气设备构造与维修第四章充电系统系统子课题（节）交流发电机机结构和原理 教学目标(1)掌握发电机的结构组成； (2)掌握发动机的工作原理； 教学重点及 难点重点：发电机的结构组成难点：发动机的工作原理 教学方法讲授法、练习法、、实物演示法等 教学器材及 设备 实训台架、实物教具、多媒体教学设备、动画等课后小结

审核人：日期： 教学过程教师活动学生活动【复习提问】 提出问题“蓄电池有哪些作用” 【新课引入】 汽车上蓄电池存储的电能是有限的，在它放电以后必须及时的补充充电，因此汽车上必须装备充电系统。充电系统一般由发电机、蓄电池、调节器、点火开关、充电指示灯组成（动画视频）。汽车使用的电源有蓄电池和发电机，其中交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源，今天我们就来学习交流发电机。 【新课教授】 一、充电系统 充电系统一般由发电机、蓄电池、调节器、点火开关、充电指示灯组成。 1、发电机 发电机作为汽车运行中的主要的电源，担负着向启动系之外的所有用电设备供电的任务，并为蓄电池充电，目前，汽车普遍采用硅整流发电机。 2、调节器 发动机的转速变化时，发电机的输出电压也随之发生变化，发电机配有调节电压的电压调节器，以保持发电机输出的电压基本稳定，满足汽车用电设备对电压的要求。 3、充电状态指示装置 充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，反应蓄电池是处于充电还是放电状态。 二、交流发电机的结构组成及原理 硅整流发电机的全称是硅整流交流发电机，俗称交流发电机。 普通硅整流发电机的构造一般由三相同步交流发电机和硅二极管整流器两部分组成。 三相同步交流发电机主要由转子、定子、前后端盖、电刷和电刷架以及皮带轮、风扇等部件组成。 图1 交流发电机的结构图 提问 讲授 提问 讲授 讲授 实物展示 思考 回答 回答 听讲 记笔记 听讲 观察

交流电机基础理论

交流电机基础理论 常用的交流电动机有三相异步电机（感应电机）和同步电机。 异步电机可用于一般场所和无特殊性能要求的各种机械设备；同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。 Y 系列三相异步电机 三相稀土永磁同步电机 4.1 交流电机基础理论 电磁场理论 4.1.1 交流电机的基本工作原理 原理： 基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流 （转子绕组内的感应电流）的相互作用。

工作原理 定子绕组与电源的连接 4.1.2 交流电机的基本电路分析 由于转子转速不等于同步转速，把转速差（n0－n）与同步转速n0的比值称为 异步电动机的转差率，用S表示，即 三相异步电动机的结构 按结构分类： 鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低。 绕线式异步电动机：通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。 4.2.1 三相异步电动机的基本结构 定子 定子由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。 定子绕组是电动机的电路部分由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。

机座主要用于固定与支撑定子的铁心。 转子 转子有铁心与绕组组成。 异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式。 4.3.1 定子电路分析 定子由铁心、绕组与机座三部分组成；定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。 定子每相绕组中产生的感应电动势为： 有效值为： 定子电动势或电流的频率：

电机学考试资料真题4(交流电机理论的共同问题含答案)

重庆大学 电机学（1）课堂测验三 2011~2012学年 第一学期 考试方式： 测验日期： 2011.12.16 时间： 45 分钟 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得 分 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．一个p 对极的三相交流线圈，两个有效边在空间的电角度为170°，则其 对应的机械电角度为 D 。 A ．170°； B ．p×170°； C ．2p×170°； D ．170°/p ； E ．170°/2p 。 2．m 相交流绕组定子槽数为Q ，极对数为p ，则极距等于 B 。 A ．Q /p ； B ．Q/(2p)； C ．Q/(2pm)； D ．Q/(pm)。 3．交流绕组的基波绕组因数通常为 A 。 A ．<1； B ．>0； C ．=1； D ．>1。 4．m 相双层短矩分布交流绕组，其每相最大并联支路数为 D 。 A ．p ； B ．p×m ； C ．2p/m ； D ．2p 。 5．一个整距线圈产生的磁动势波形为 B 。 A ．正弦波； B ．矩形波； C ．阶梯波； D ．尖顶波。 6. 一个极相组线圈产生的基波合成磁动势波形为 A 。 A ．正弦波； B ．矩形波； C ．阶梯波； D ．尖顶波。 7．三相感应电动机2p=8，接到频率为50Hz 的电网上，定子三相对称电流 产生的基波合成磁动势转速为 B 。 A ．600转／分； B ．750转／分； C ．1000转／分； D ．1500转／分。 8．单相绕组通以单相正弦交流电流产生的基波磁动势为 B 。 A ．恒定磁动势； B ．脉振磁动势； C ．圆形旋转磁动势； D ．椭圆形旋转磁动势。 9．已知线圈的节距y 1=5τ/6，则该线圈的基波节距因数为 C 。 A ．sin30°； B ．sin45°； C ．sin75°； D ．sin90°； E ．sin108°。 10．一台Ｙ接法的三相感应电动机，定子绕组一相断线时，它所产生的基波 磁动势是 D 。 A ．恒定磁动势； B ．脉振磁动势； C ．圆形旋转磁动势； D ．椭圆形旋转磁动势。 二、 填空题（每空2分，共20分） 1．交流绕组构成的主要原则是使合成电动势的波形要接近于正弦形 ，幅值要 大 。 2．对于p 对极的整距交流线圈，其两个线圈边在空间相距的机械角度为 180°/p ，电角度为 180°。 3．在三相对称绕组中通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势为 圆形旋转磁动势 ，其幅值取决于 绕组设计和电流大小 ，转速取决于 电流频率和极对数 ，转向取决于 电流相序和绕组布置 。 4．一个脉振磁动势可以分解为两个 圆形旋转 磁动势，它们的旋转方向 相反 ，幅值是脉振磁动势最大幅值的 1/2 。 5．单相绕组基波磁动势的幅值为 0.9Nk w1I φ/p ；在空间上按 余弦 规律分布， 其轴线位置固定不动，脉振的频率为电流的频率。 6．基波绕组因数的物理意义是既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，整个绕组的合成电动势所须的总折扣。 7．变压器相绕组的电动势计算公式为E φ=4.44fN 1φm ，交流旋转电机单相绕组的电动势计算公式为E φ=4.44fN k w1φ1，两者的主要差别在变压器中N 1表示一相绕组的实际匝数，交流电机N k w1表示一相绕组的等效匝数 和变压器φm 表示主磁通幅值，交流电机φ1表示每极磁通量。 三、 简答题（每小题12分，共24分） 1．一台频率为50Hz 的三相交流电机，通入频率为60Hz 的三相对称电流，如电流的有效值不变、相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值、转速和转向是否会改变？试说明原因。（12分） 答： (1) 三相合成磁动势基波幅值 1 1 1.35 w Nk F I p φ= I φ不变，故三相合成磁动势基波幅值F 1不变。 (2) 转速 学院 电气工程学院 专业、班 年级 2009 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密

电机学第四章 交流绕组共同问题

第四章 交流绕组的共同问题 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τ = 槽，每极每相槽数q= ，槽距角α= ，分布 因数1d k = ，1 8y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94 4. ★若消除相电势中 ν 次谐波，在采用短距方法中，节距 1y = τ 。答：ν ν1- 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t i a ωsin 10=，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： ν s n 8. 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 ,4 5 τ 9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的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： 3 τ ，3f,0,3 F cos 3 cos x t φπ ωτ ,0 10. ★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：5，7p, s n 7 5 ，15f 二、选择填空 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 ： τ B ：4τ/5 C ：6τ/7 D ：5τ /6答：D 2. ★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：131/3 1w w k k F ； Ｃ：131/w w k k F 答：A 3. 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 。

电机结构及术语

1 异步电动机结构 1. Asynchronous Motor Structure 定子与转子 三相交流异步电动机的定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽，用来嵌放 定子绕组，见图 1 左图。电动机的转子铁芯也由硅钢片叠成，在铁芯外圆有许多槽， 用来嵌放转子绕组，见图 1 中图。图 1 右图是转子铁心插入定子铁心示意图，定子铁 芯与转子铁心之间留有气隙。 图 1 定子铁芯与转子铁心 本电动机模型是 4 极电动机，输入 50 周三相交流电时，产生每分钟 1500 转的旋 转磁场。定子铁芯有 24 个槽，在槽内嵌放着三相交流绕组，即定子绕组，三相绕组采 用单层链式绕组，在本课件后面介绍其展开图。图 2 是嵌好绕组的定子。定子绕组引 线通向机座外侧的接线盒，接线盒内接线见三相交流电机绕组课件。 图 2 嵌放绕组的定子铁心 定子铁芯固定在机座上，机座外面有散热筋（散热片）帮助定子散热，机座由铸

铁或铸钢铸造。下图是剖面的定子与机座图。 图3剖面定子与机座 三相交流异步电动机的转子铁芯外周的许多槽是用来嵌放转子绕组，笼型感应电动机的转子绕组是笼型结构，俗称鼠笼。鼠笼由铜条或（铝条）与铜端环（铝端环）组成，参见异步电动机原理一节。但应用最广的小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝液形成鼠笼转子，在转子槽内直接形成铝条即绕组，并同时铸出散热的风叶，简单又结实，图4是铸有笼型绕组的转子。 图4笼型绕组的转子 在转子转轴上装有风扇，风扇的作用在后面介绍，这些就是异步电动机的转动部分，见图5。

图5笼型异步电动机转子 2.异步电动机整机 在机座两端要安装端盖，端盖起着支撑转子的作用，同时密封电机。端盖中部是轴承安装孔，安装好轴承后盖上轴承盖，在电动机的后端还有风扇罩，风扇罩的作用在后面介绍。 图6电机端盖与风扇罩 把转子插入定子中间，通过轴承安装在端盖上，端盖安装在机座上，装上风扇罩，一个三相交流异步电动机就组成了。接入三相交流电源后定子产生的旋转磁场就可带动笼型转子旋转。图7 与图8是笼型三相异步电动机的剖视图。

交流电机理论整理

交流电机理论 从电磁观点看，交流电机可看作一些相互耦合的线圈。这些线圈包括定子绕组、转子绕组等。根据励磁方式的不同，交流电机又分为同步电机、异步电机、永磁电机等。 在下面的分析中，假定交流电机为理想电机，即： 1）忽略铁心磁饱和的影响，导磁系数为常数； 2）电机磁路和绕组完全对称； 3）忽略谐波磁动势，谐波磁通及相应的谐波电动势的影响。 电流产生磁势，磁势产生磁通，磁通感应电压，电压产生电流。 r sD 图1 三相交流电机绕组分布示意图 特点：三相绕组（无论是定子还是转子）在空间按逆时针排列，转子也按逆时针方向旋转，这样保证了正常运行时abc的相序。转子a相轴线（记为rα轴，与之超前垂直的为rβ轴）与定子A相轴线（记为sD轴，与之超前垂直的为sQ轴）的夹角为θr（超前），磁链在空间按正弦规律分布。 电能是传输、使用最为便捷的二次能源！但是往往需要借助“电能——机械能转化装置”才能实现利用电能对负载的驱动！

交流电机的空间矢量模型 1.1 定子磁势和定子电流的空间矢量（静止坐标系） (space-phasors of stator M.M.F.s and stator currents) 假定ABC 三相定子绕组是随时间任意变化的电流i SA (t ), i SB (t ), i SC (t )，但满足： i S0(t )＝i SA (t )＋i SB (t )＋i SC (t )＝0 (1-1) 假定绕组有效匝数为N se ＝N s K ws ，N s 为绕组匝数，K ws 为绕组系数，那么三相定子绕组电流产生的空间磁势可表示为： )]4cos()()32cos()(cos )([),(πθπθθθ-+-+=t i t i t i N t f sC sB sA se s (1-2) 式中：θ是用来表示空间位置的空间角（空间任意一点处与A 相定子绕组轴线之间的夹角） 定义：定子电流空间矢量为 22 ()[()()()]3 s sA sB sC i t i t ai t a i t =++||s j s i e θ= (1-3) 定子磁势空间矢量为 )()()()()(t f t f t f t i N t f sC sB sA s se s ++== (1-4) 式中：a ＝e j2π/3，a 2＝e j4π /3 为空间位置算子，()sA f t 、()sB f t 、()sC f t 分别各相磁势空间矢量 注解：方程(1-3)的推导过程如下 令 SA m s SB m s SC m s i (t)=i cos(t-)2i (t)=i cos(t--)34i (t)=i cos(t--)3ωθπωθπωθ? ?? ? ?? ? ?? (1-5) 其中s θ为定子A 相电流的初始相位，又 j2/32j4/3221=e cos sin 3322 441=e cos sin 332a j j a j ππππππ?=+=-+??? ?=+=--?? (1-6) 将式(1-5) 、(1-6)代入式(1-3)，并整理可得 23 ()()()[cos()sin()]2 sA sB sC m s s i t ai t a i t i t j t ωθωθ++=-+- (1-7) 所以 ()[cos()sin()]s m s s i t i t j t ωθωθ=-+- ||s j s i e θ= (1-8)

电机绕组的基本参数及常用名词术语(20200422094453)

电机绕组的基本参数及常用名词术语 一：绕组的基本参数 １．机械角度与电气角度 电机绕组分布铁心槽内时必须按一定规律嵌放与联接，才能输出对称的正弦交流 电或产生旋转磁场。除与其它一些参数有关外，反映各线圈和绕组间相对位置的规律时，我们还要用到电气用度这个概念。从机械学中知道可以把圆等分成360°，这个360°就是平常所说的机械角度。而在电工学中计量电磁关系的角度单位则叫做电气 角度，它是将正弦交流电的每一周在横坐标上等分为360°,也就是导体空间经过一对磁极时在电磁上相应变化了360°电气角度。因此，电气角度与机械角度在电机中的 关系为：电气角度α＝极对数xＰx360°。 ２．极距 绕组的极距是指每磁极所占铁心圆周表面的距离。一般常指电机铁心相邻两磁极 中心所跨占的槽距，定子铁心以内圆气隙表面的槽距计算；转子则以铁心外圆气隙表 面的槽距来计算。通常极距有两种表示方法，一种是以长度表示；另一种则以槽数表示，习惯上以槽数表示的较多。 ３．节距 电机绕组每个线圈两元件边之间所跨占到的铁心槽数叫做节距，也称跨距。当线 圈元件节距等于极距对称为全距绕组；线圈元件节距小于极距时则称短距绕组；而当 线圈元件节距大于极距时则称长距绕组。由于短距绕组具有端部较短电磁线用料省和 功率因数较高等许多优点，因而在应用较多的双层叠绕组中无一例外的都采用短距绕组。 4．绕组系数 绕组系数是指交流分布绕组的短距系数和分布系数的乘积，即 5．槽距角

电机铁心两相邻槽之间的电气角度称为槽距角，通常用a表示，即6．相带 相带就是指每相绕组在每一个磁极所占的区域，通常用电气角度或槽数表示。 如果将三相电机处在每一对磁极下的绕组分成六个区域则每极下三个。由于槽距角α=360°P/Z如该电机为4极24槽故每相每区域的宽度为qα=Z/6P*360P/Z=60°，按这样分布绕嵌的绕组就称为60°相带绕组。因60°连续相带绕组所具有明显优势， 故在三相电机中绝大多数都采用这种绕组。 7．每极每相槽数 每极每相槽数是指每相绕组在每一个磁极所分占的槽数，每极每相绕组内应 绕的线圈数就依据它确定。即 q=Z/2Pm Z：铁心槽数； 2P：电机极数； m电机相数。 8．每槽导体数 电机绕组的每槽导体数应为整数，双层绕组的每槽导体数还应为偶数整数。 绕线转子绕组的每槽导体数由其开路电压确定，中型电机绕线转子的每槽导体数须等 于2。定子绕组的每槽导体数可由下式计算： N S1=NΦ1m1a1/Z1 N S1：定子绕组每槽导体数； NΦ1：按气隙磁密计算的每槽导体数； m1：定子绕组相数； a1：定子绕组并联支路数； Z1：定子槽数。 9．每相串联导体数 每相串联导体数是指电机内每相绕组串联的总线匝数。不过该串联总线匝数 与每相绕组内的并联支路数有关，如电机的并联支路数为1路接法，那么该电机各极下线圈所有串联线匝数均应相加而成为相绕组的总线匝数。如电机的每相绕组内有多

单相交流电动机的旋转原理

单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机是目前较常用的交流电动机，多用在民用电器。 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。 要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图2所示。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短

时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。 在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，如图3所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后90度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相称，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。 单相电机的正反转接线原理 单相电机有两个绕组：主绕组又称工作绕组或运行绕组，副绕组又称启动绕组，有的小负载单相电机这两个绕组完全一样，互相可以交换，但多数单相电机（带较大负载的农用电机）为了增大启动力矩，副绕组线圈细、匝数多、阻值大；副绕组与主绕组之间有一启动电容;只要交换两个绕组中的一个绕组的首尾接线就可反转交换电源L/N是无效的。 图1 图2 当两绕组完全一样电机可能是三端子接线，13为两绕组的公共接线端，接交流电源的L， 2/4端子之间联有启动电容，假如交流电源的N端接端子2为正转，则N改接端子4为反转；假如是四端子见图四接线;

三相异步电动机结构与工作原理

三相异步电动机结构与工作原理 三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 三相异步电动机的结构与工作原理 1．三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。 图5-1 三相电动机的结构示意图 1）．定子 三相异步电动机的定子由三部分组成：

2）．转子 三相异步电动机的转子由三部分组成： 鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。 为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。 2．三相异步电动机的转动原理 1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。

图 5-2 三相异步电动机工作原理 (1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。 (2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。 转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。 (3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。 2）．旋转磁场 （1）．产生 图5-3表示最简单的三相定子绕组AX 、BY 、CZ ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相电源U 、V 、W 相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。 00sin sin(120)sin(120)U m V m W m i I t i I t i I t ωωω=??=-??=+? 图 5-3 三相异步电动机定子接线 当ωt=00时，0A i =，AX 绕组中无电流；B i 为负，BY 绕组中的电流从Y 流入B 1流出；C i 为正，CZ 绕组中的电流从C 流入Z 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a ）所示。 当ωt=1200时，0B i =，BY 绕组中无电流；A i 为正，AX 绕组中的电流从A 流入X 流出；C i 为负，CZ 绕组中的电流从Z 流入C 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b ）所示。 当ωt=2400时，0C i =，CZ 绕组中无电流；A i 为负，AX 绕组中的电流从X B

交流永磁同步电机结构与工作原理

交流永磁同步电机结构与工作原理 2．1．1交流永磁同步电机的结构 永磁同步电机的种类繁多，按照定子绕组感应电动势的波形的不同，可以分为正 弦波永磁同步电机(PMSM)和梯形波永磁同步电机(BLDC)【261。正弦波永磁同步电机 定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y型连接，采用短距分布绕组；气隙场 设计为正弦波，以产生正弦波反电动势；转子采用永磁体代替电励磁，根据永磁体在 转子上的安装位置不同，正弦波永磁同步电机又分为三类：凸装式、嵌入式和内埋式。 本文中采用的电机为凸装式正弦波永磁同步电机，结构如图2一l所示，定子绕组一 般制成多相，转子由永久磁钢按一定对数组成，本系统的电机转子磁极对数为两对， 则电机转速为n=60f／p，f为电流频率，P为极对数。

图2一l凸装式正弦波永磁同步电机结构图 目前，三相同步电机现在主要有两种控制方式，一种是他控式(又称为频率开环 控制)；另一种是自控式(又称为频率闭环控制)[27】。他控式方式主要是通过独立控 N#l-部电源频率的方式来调节转子的转速不需要知道转子的位置信息，经常采用恒压 频比的开环控制方案。自控式永磁同步电机也是通过改变外部电源的频率来调节转子 的转速，与他控式不同，外部电源频率的改变是和转子的位置信息是有关联的，转子

转速越高，定子通电频率就越高，转子的转速是通过改变定子绕组外加电压(或电流) 频率的大小来调节的。由于自控式同步电机不存在他控式同步电机的失步和振荡问 题，并且永磁同步电机永磁体做转子也不存在电刷和换向器，降低了转子的体积和质 量，提高了系统的响应速度和调速范围，且具有直流电动机的性能，所以本文采用了 自控式交流永磁同步电机。当把三相对称电源加到三相对称绕组上后，自然会产生同 步速的旋转的定子磁场，同步电机转子的转速是与外部电源频率保持严格的同步，且 与负载大小没关系。 2．1．2交流永磁同步电机的工作原理 本系统采用的是自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、 控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成，其结构原理图如图2—2所示。在 图2—2中，50HZ的市电经整流后，由三相逆变器给电机的三相绕组供电，三相对称 电流合成的旋转磁场与转子永久磁钢所产生的磁场相互作用产生转矩，拖动转子同步

交流伺服电机内部结构图及原理

交流伺服电机内部结构图 及原理 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012

一、交流伺服电机结构图 二、原理 交流伺服电机在定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无"自转"现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显着特点： 1、起动转矩大, 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特