电机学交绕组习题课

1、解答：每极每相的地带称为极相带。极相带属性按照A、Z、B、X、C、Y的顺序确定。用60极相带而不用120极相带的原因是： 60极相带的电势较大， 120极相带的电势较小。后者是前者的0.866倍。反过来，前者是后者的1.155倍。下面进行详细讨论。极相带=每极每相的地带。汉字释义：带 = 区 = 域 = area = region = zone = belt = 条形区域，如寒带、温带、沿海一带。磁场切割导体产生电势时，希望三相对称、幅值最大。如何办到呢？下面以两极磁场为例，进行说明。分四种情形-单层60、单层120双层60、双层120。1）单层60极相带。注意：X就是-AY就是-BZ就是-C

2、+A-A都属A相+B-B都属B相+C-C都属C相结论：无论单层、双层，都应采用60极相带。解答：极相组A和极相组X，所生电势相位相反。故它们串联时必须反串。如果正串，它们的合成电势将为零。解答：根据公式e=blv，先导出导体的电势公式，此时引入每极磁通（基波幅值1）；再导出线圈的电势公式，此时引入短距系数；第三导出线圈组的电势公式，此时引入分布系数；最后导出相绕组的电势公式，此时引入每相串联匝数的概念，把单、双层绕组的电势公式统一起来。与变压器的电势公式比较，-接下页类似之处是：都与常数4.44、频率、匝数、磁通有关；形式上看，都含有4.44fN1等因子。差异是：1）变压器电势公式中的匝数是真

3、实匝数，交流机电势公式中的匝数是有效匝数，即真实匝数乘以绕组系数后的匝数。2）变压器的磁通没有空间概念，只有时间概念；交流机的磁通是每极磁通，既有时间概念，又有空间概念，极就是空间概念。差异原因：变压器绕组是集中的。变压器磁场也是集中的，而且是静止的。交流机绕组是分布的。交流机磁场是分布的，而且是旋转的。解答：分布因数的物理意义-绕组动势（电动势、磁动势）从集中到分布所打的折扣，小于1。节距因数的物理意义-绕组动势（电动势、磁动势）从整距到非整距（长距、短距）所打的折扣，小于1。绕组因数的物理意义-绕组动势（电动势、磁动势）从集中整距到分布非整距所打的折扣，小于1。解答：采用短距绕组、分布绕组

4、时，动势（电动势、磁动势的合称）的合成适合矢量运算-作为时间相量的电动势适合矢量运算，作为空间矢量的磁动势也适合矢量运算。因此，短距因数、分布因数从而绕组因数，都适合于所有动势。 解答：谐波电势产生原因-主磁场分布非正弦。谐波电势抑制方法-短距绕组、分布绕组、改善主磁场分布。齿谐波电势产生原因-齿谐波磁场，包括：磁导齿谐波磁场、固有齿谐波磁场、绕组齿谐波磁场。齿谐波电势抑制方法-斜槽、分数槽、半闭口槽、磁性槽楔等。不能采用分布和短距消除齿谐波。解答：斜槽消除次齿谐波电势的原理-当导体斜过的距离等于次齿谐波的波长2时，导体内的次齿谐波电势相互抵消。不可能消除所有的齿谐波。应消除两个基本齿谐波，即

5、Q/p+1次、Q/p-1次。斜过距离=一个定子齿距。解答：星形连接能够消除三次及三的倍数次谐波线电势，而且没有环流。三角形连接虽然也能消除三次及三的倍数次谐波线电势，但是有环流。故交流发电机的定子绕组一般都采用星形连接，而不采用三角形连接。该式的坐标原点取在该相绕组的轴线处。解答：单相绕组的磁势具有脉振性质。单相电机需要起动绕组是因为：没有起动绕组就不能形成旋转磁场，从而没有起动转矩。三相电机的为旋转磁场，有起动转矩。故三相电机不需要起动绕组。解答：三相基波磁势幅值为三相基波磁势幅值取决于电流有效值、每相串联匝数、绕组因数、极对数。三相基波磁势转向取决于电流的相序。三相基波磁势转速取决于电源频

6、率、电机极对数。解答：三种磁势之间的关系为-一个脉振磁势可以分解为两个幅值相等、转向相反的圆形旋转磁势。反过来，两个幅值相等、转向相反的圆形旋转磁势可以合成一个脉振磁势。对称三相绕组通以对称三相电流得到圆形旋转磁势。对称三相绕组通以不对称三相电流得到椭圆形旋转磁势。解答：把三相电源中的任意两相互相调换。解答：圆形旋转磁势。解答：当=3的自然数倍数时，各相磁势空间相位相同，时间相位互差120，合成磁势为零。见下页。解答：当=6k+1，即=7，13，19，时，合成磁势转向与基波的一致。当=6k-1，即=5，11，17，时，合成磁势转向与基波的相反。 解答：磁势不是这样。原因如下。电势是时间变化量。

7、空间上分布于各对极下（对单层绕组言）、或各极下（对双层绕组言）的q圈组的电势具有可加性-即可以相加。故相电势等于一条支路所涉各q圈组的电势之和。磁势是空间变化量。无论是q圈组的磁势还是相绕组的磁势，单位都是“安匝/极”。极是一个空间概念。不同对极下q圈组的磁势不具有可加性-即任意两个不同对极下q圈组的磁势相加都得不到我们想要的意义-“安匝/极”。 只有位于同一对极下的两个q圈组的磁势才能相加，这就是双层绕组相绕组的磁势。双层绕组每对极下有两个q圈组。如果有2对极，那么这2对极下q圈组的磁势不能相加。因为不属同一对极空间，相加没有意义。单层绕组每对极下只有一个q圈组。这个q圈组的磁势就是单层绕组

8、相绕组的磁势。如果有2对极，那么就有2个q圈组。此时也不能把2个q圈组的磁势相加。因为不属同一对极空间，相加没有意义。解答：线圈采用短距和分布后，基波磁势、基波电势的减小是削弱谐波必须付出的代价。不存在削弱谐波而不损害基波的方法。解答：谐波电势的存在，使发电机电势波形变坏，供电质量下降，用电设备的运行性能受到影响；增大了发电机本身的杂散损耗，使效率下降，温升增加；输电线中的高次谐波电流所生电磁场，干扰通信。 谐波磁势的存在，使感应电机中产生寄生转矩，影响电机的起动性能；使同步电机定子谐波磁场在转子表面产生涡流损耗，引起电机发热，效率降低。证明如下：1W1101C4.446300,335427,

9、221,EfNkUEQpN000C001p1546,6936036020,54322 9 118,122sin(90 )sin(90 )0.958,27QqppQpqNNayk 00d100W1p1 d111W1203sin()sin(9)sin30220.955,20320sin9sin9sin2260.958 0.9550.915,6300/30.995Wb4.444.44 50 18 0.915qkqkk kEfNk 解答：次数为Q/p+1和Q/p-1的齿谐波叫一阶齿谐波。解答：参见3-38题。转速、转向：由于波上各点是一起前进的，故整个波的速度 = 波上任意一点的速度。该点所对应的综合变量（简称综量）为（+t）。当波旋转时，该点所对应的综量不变-因为该点的高度，即该点的磁势值不变。故+t =+（t+t）= constant，于是，+t = 0，/t = -。注意：是电角度。参见下页图。或者，更严谨地，