第篇電機(jī)作業(yè)

1、個(gè)第2篇 交流電機(jī)的共同理論問題 第6章6.1 時(shí)間和空間電角度是怎樣定義的？機(jī)械角度與電角度有什么關(guān)系？答 空間電角度是指一對(duì)主磁極所占的空間距離，稱為360°的空間電角度。時(shí)間電角度是指感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變一次所需要的時(shí)間為360°的時(shí)間電角度。機(jī)械角度和電角度之間的關(guān)系為：電角度=極對(duì)數(shù)×機(jī)械角度。6.2 整數(shù)槽雙層繞組和單層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對(duì)數(shù)有何關(guān)？答 采用60°相帶法，在單層繞組中，每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)線圈組（如用A相帶和X相帶的槽導(dǎo)體組成A相線圈組），也就是每對(duì)極只有一個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對(duì)數(shù)，而在雙層

2、繞組中，每個(gè)槽中上下層分開，一個(gè)相帶下的線圈可組成一個(gè)極相組，每對(duì)極有二個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)可等于極對(duì)數(shù)的二倍，即。6.3為什么單層繞組采用短距線圈不能削弱電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波？答 單層繞組采用60°相帶，在每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)極相組，所以對(duì)于單層繞組來說，一般它只能組成整距繞組，即使采用短距連接，各線圈的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)并未改變，所以不能削弱諧波。6.4 何謂相帶？在三相電機(jī)中為什么常用60°相帶繞組，而不用120°相帶繞組？答 相帶通常指一個(gè)線圈組在基波磁場(chǎng)中所跨的電角度。常采用60°相帶繞組是因?yàn)椋海?）分布系數(shù)較

3、大；（2）有正負(fù)相帶而不含偶數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)。6.5 試說明諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因及其削弱方法。答 一般在同步電機(jī)中，磁極磁場(chǎng)不可能為正弦波，由于電機(jī)磁極磁場(chǎng)非正弦分布所引起的發(fā)電機(jī)定子繞組電動(dòng)勢(shì)就會(huì)出現(xiàn)高次諧波。為了盡量減少諧波電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，我們常常采取一些方法來盡量削弱電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波，使電動(dòng)勢(shì)波形接近于正弦。一般常用的方法有：（1） 使氣隙磁場(chǎng)沿電樞表面的分布盡量接近正弦波形。（1） 用三相對(duì)稱繞組的聯(lián)結(jié)來消除線電動(dòng)勢(shì)中的3次及其倍數(shù)次奇次諧波電動(dòng)勢(shì)。（2） 用短距繞組來削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（4） 采用分布繞組削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（5） 采用斜槽或分?jǐn)?shù)槽繞組削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)。6.6 試述分

4、布系數(shù)和短距系數(shù)的意義。若采用長距線圈，其短距系數(shù)是否會(huì)大于1。答 短距系數(shù)：它表示線圈短距后感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)應(yīng)打的折扣。由于短距或長距時(shí)，線圈電動(dòng)勢(shì)為導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量和，而全距時(shí)為代數(shù)和，故除全距時(shí)=1 以外，在短距或長距時(shí)，都恒小于1。 分布系數(shù)： 由于繞組分布在不同的槽內(nèi)，使得q個(gè)分布線圈的合成電動(dòng)勢(shì)小于q個(gè)集中線圈的合成電動(dòng)勢(shì)，由此所引起的折扣。不難看出，。6.7 齒諧波電動(dòng)勢(shì)是由于什么原因引起的？在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，斜多少合適？答 在交流電機(jī)中，空載電動(dòng)勢(shì)的高次諧波中，次數(shù)為的諧波較強(qiáng)，由于它與一對(duì)極下的齒數(shù)有特定關(guān)系，所以我們稱

5、之為齒諧波電動(dòng)勢(shì)。在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，一般斜一個(gè)齒距。6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，試?yán)L制三相單層繞組展開圖。解：，取單層鏈?zhǔn)?，繞組展開圖如下：6-9 有一雙層繞組，Z=24，2p=4，a=2，。試?yán)L出：（1）繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖并分相；（2）畫出其疊繞組A相展開圖。解：（1）槽電動(dòng)勢(shì)星形圖如右：（2）畫出其疊繞組A相展開圖如下 ：6.10一臺(tái)兩極汽輪發(fā)電機(jī)，頻率為，定子槽數(shù)為槽，每槽內(nèi)有兩根有效導(dǎo)體，接法，空載線電壓為。試求基波磁通量。解 試求：（1）電機(jī)的極對(duì)數(shù)；（2）定子槽數(shù)；（3）繞組系數(shù)kN1、kN3、kN5、kN7；（4

6、）相電動(dòng)勢(shì)E1、E3、E5、E7及合成相電動(dòng)勢(shì)E和線電動(dòng)勢(shì)El。解： （1）電機(jī)的極對(duì)數(shù)p=2；（2）定子槽數(shù) Z=2pmq=4x3x3=36；（3）繞組系數(shù) （4）電動(dòng)勢(shì) 第7章7.1為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，試以三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波來說明。答 同步電機(jī)的定子繞組和異步電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組均為交流繞組，而它們中的電流則是隨時(shí)間變化的交流電，因此，交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)及氣隙磁通既是時(shí)間函數(shù)，同時(shí)空間位置不同，磁動(dòng)勢(shì)和氣隙磁通密度分布不同，所以又是空間的函數(shù)。三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為：從表達(dá)式上可以看出，三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為在空間按正弦分布，且隨時(shí)間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁

7、動(dòng)勢(shì)，因此它既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)。7.2脈振磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)各有哪些基本特性？產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件有什么不同？答 1） 脈振磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為：（1） 空間位置不變，在電機(jī)的氣隙空間按階梯形波分布，幅值隨時(shí)間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化。（2） 單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)可分解為基波和一系列奇次諧波。每次波的頻率相同都等于電流的頻率，其中，磁動(dòng)勢(shì)基波的幅值為：次諧幅值為 （3） 基波的極對(duì)數(shù)就是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，而次諧波的極對(duì)數(shù)。（4） 各次波都有一個(gè)波幅在相繞組的軸線上，其正負(fù)由繞組系數(shù)決定。2）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為：（1） 對(duì)稱的三相繞組內(nèi)通有對(duì)稱的三相

8、電流時(shí)，三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的基波是一個(gè)在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為每相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的3/2倍， 即 （2） 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速， 即同步轉(zhuǎn)速 （3） 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序及三相繞組在空間的排列。合成磁動(dòng)勢(shì)是從電流超前相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞組軸線。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向。（4） 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)位置視相繞組電流大小而定，當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)的正幅值就與該相繞組軸線重合。產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件為：當(dāng)和中有一個(gè)為零時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為圓型旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合

9、成磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)7.3一臺(tái)三角形連接的定子繞組，接到對(duì)稱的三相電源上，當(dāng)繞組內(nèi)有一相斷線時(shí)，將產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)？答 設(shè)C相繞組斷線，則，A,B兩相電流為。將坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組軸線上，則有因此，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其轉(zhuǎn)向?yàn)锳BCA。時(shí)的向量圖如圖所示。 7.4把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，合成磁動(dòng)勢(shì)基波是多少？如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，合成磁動(dòng)勢(shì)基波又是多少？為什么？答 把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，相當(dāng)于并聯(lián)，則三個(gè)繞組內(nèi)流過相位相同的交流電流，空間相差，矢量合成為零，所以合成磁動(dòng)

10、勢(shì)基波為零；如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，相當(dāng)于串接，繞組內(nèi)流過的電流仍然是空間相差，但是同相位，所以矢量合成后得到的磁動(dòng)勢(shì)基波為零。7.5把三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接到電源的三個(gè)接線頭對(duì)調(diào)兩根后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否會(huì)改變？為什么？答 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)榇艌?chǎng)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)因?yàn)殡娫唇泳€頭的對(duì)調(diào)而發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)與原先的相反。7.6試述三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和幅值。多少？答 三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的（1）極對(duì)數(shù)（2）轉(zhuǎn)速 （3）轉(zhuǎn)向，當(dāng)，則為反向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相反），則為正向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相同）(4) 幅值它們所建立的磁場(chǎng)在定子繞組內(nèi)的

11、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 即繞組諧波磁場(chǎng)在繞組自身的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與產(chǎn)生繞組諧波磁動(dòng)勢(shì)的基波電流頻率相同，因此它可與基波電動(dòng)勢(shì)相量相加。7.7短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義是什么？為什么現(xiàn)代交流電機(jī)一般采用短距、分布繞組？答 短距系數(shù)物理意義是：短距線匝電動(dòng)勢(shì)（為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)相量和）與整距線匝電動(dòng)勢(shì)(為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和)的比值，即： 分布系數(shù)物理意義是：線圈組各線圈分布在若干個(gè)槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)相量和和對(duì)各線圈都集中在同一槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和的比值，即：因?yàn)槎叹嗪头植祭@組能削弱或消除高次諧波電動(dòng)勢(shì)。7.8一臺(tái)的三相電機(jī)，通以的三相交流電流，若保持電流的有效值不變，試分析其基波磁

12、動(dòng)勢(shì)的幅值大小，極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向?qū)⑷绾巫兓?？?三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波的幅值為：因?yàn)殡娏鞯挠行е挡蛔?，所以磁?dòng)勢(shì)的幅值大小不變，又因?yàn)槎l率增大到60HZ，所以轉(zhuǎn)速增加1.2倍，又因?yàn)橄嘈虿蛔?，所以轉(zhuǎn)向不變，極對(duì)數(shù)也不變。7.9一臺(tái)兩相交流電機(jī)的定子繞組在空間上相差90°電角度，若匝數(shù)相等，通入怎樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？通入什么樣的電流形成脈振磁場(chǎng)？若兩相匝數(shù)不等，通入什么樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？通入什么樣的電流形成脈動(dòng)磁場(chǎng)？答 （1）繞組中通入在時(shí)間上互差90°電角度的兩相對(duì)稱電流可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（2）通入相同相位的電流會(huì)形成脈振磁場(chǎng)（3）若匝數(shù)不相等，則當(dāng)繞組中通

13、入幅值大小不相等但在時(shí)間上互差90°電角度的兩相對(duì)稱電流以保證 和中有一個(gè)為零時(shí)，可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同理，通入相同相位但幅值大小不相等的電流會(huì)形成脈振磁場(chǎng)。7-10一臺(tái)三相四極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，PN=132kW，UN=380V，IN=235A，定子繞組采用三角形連接，雙層疊繞組，槽數(shù)Z=72，y1=15，每槽導(dǎo)體數(shù)為72，a=4，試求：（1）脈振磁動(dòng)勢(shì)基波和3、5、7等次諧波的振幅，并寫出各相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；（2） 算三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波及5、7次諧波的幅值，寫出它們的表達(dá)式，并說明各次諧波的轉(zhuǎn)向、極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速；（3） 分析基波和5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說明采用短距和分布繞組對(duì)

14、磁動(dòng)勢(shì)波形有什么影響。解：（1）額定相電流 ， 設(shè)三相電流對(duì)稱，則各相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：（2），正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)，由計(jì)算可知，基波繞組系數(shù)值遠(yuǎn)大于5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說明采用短距和分布繞組對(duì)基波磁動(dòng)勢(shì)幅值影響不大，而對(duì)5、7次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值大大減小，使電機(jī)磁動(dòng)勢(shì)波形近似為正弦波。7.11一臺(tái)三相二極汽輪發(fā)電機(jī)，接法，（滯后），槽數(shù)，試求額定電流時(shí)：(1)相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值及瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值及瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)畫出A相電流為最大值時(shí)的三相磁動(dòng)勢(shì)空間矢量及其合成磁動(dòng)勢(shì)空間矢量圖。解 （1）相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值：相繞組磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(2)三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值：三相合成磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：(3)A相電流為最大值時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)空間矢量圖(時(shí)) 7.12一臺(tái)三相交流電機(jī)，定子繞組為單層，接法，若通以三相不對(duì)稱電流：，試寫出三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波表達(dá)式，并分析該磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向。解，相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值 磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向分析如下： 7-13電樞繞組若為兩相繞組，匝數(shù)相同，但空間相距120°電角度，A相流入，問：（1）若，合成磁動(dòng)勢(shì)的性