交流机部分.docx

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交流机部分

第三部分交流机部分

14－1答：

在交流电机中，凡是转子速度与电机同步转速相同的电机叫做同步电机，反之，转子速度与电机同步转速不一致的叫做异步电机。

同步机磁极由直流励磁。

同步发电机工作原来就是，转子磁极被原动机带动旋转起来，使磁场相对定子旋转，切割定子绕组产生感应电势发出交流电。

异步电动机当在三相对称绕组中统入对称的三相电流后，它们共同作用产生一个旋转磁场，这个磁场的励磁是由电流的无功产生。

旋转磁场切割转子导体产生感应电势，通过短路环形成感生电流，这个电流在磁场中受力，使电动机转动，这就是异步机工作原理。

14－2答：

整数槽双层迭绕组的最大并联支路数a＝极数2P。

将每相的线圈组并联在一起即可达到2P条并联支路数。

整数槽单层绕组最大并联支路数a＝P，同前一样的联法。

整数槽双层波绕组最大可能并联支路数a＝2P，联时让y＝即可。

14－3答：

交流迭绕组连接规律是任何两个相邻的线圈都是后一个跌在前一个上。

然后将同属一相的相邻线圈直接串联起来，形成迭绕组，它使用于10kw以上中小型异步电机及大型同步机定子绕组中。

它的优点是短矩时端点节铜，能获得较多的并联支路数。

波绕组是依次把同极下的线圈串联起来，每次前进约这种绕组就是波绕组。

它可以减少线圈之间的连接线，短矩时不能节铜，多用于水轮机和绕线式异步机的转子中。

14－4答：

谐波电势是由于磁极磁场非正弦分布以及电枢表面齿槽分布影响产生的。

削弱的方法有：

（1）改变磁极的极化形状使之电枢表面磁场分布接近正弦。

（2）在三相电机中采用或Y接消除三次谐波。

（3）采用短矩绕组削弱高次谐波。

（4）采用分布绕组削弱高次谐波电势。

（5）采用鈄槽削弱齿谐波电势。

（6）采用分数槽绕组削弱齿槽谐波电势。

14－6解：

（1）根据n＝60f/P得电机极对数P＝2（对极）

（2）定子槽数Z1＝2Pmq＝2×2×3×3＝36（槽）

（3）绕组系数

（4）相电势

所以

V

＝4.44×108×（－0.5774）×3×50×0.66×102

＝－274.1V

＝40.236V

＝9.163V

相电势＝360.2V

线电势中相互抵消了，所以

E＝V

14－7解：

发电机极距＝Z÷2P＝27

每极每相槽数q＝Z÷2Pm＝54÷（2×1×3）＝9

槽角度

所以

每极串联的匝数为W＝Z×2/（2m）＝（2×54）/（2×3）＝18

空载时每相感应的电势V

根据得每极基波磁通量

Wb

14－9答：

从绕组系数公式可知，采用短矩和分布绕组能削弱谐波电势，这是因为每槽电势随着谐波次数的增加，相邻槽的电势相位差增大倍，所以采用它们可以削弱谐波电势。

从知，要削弱5次和7次谐波电势，选y1＝比较合适，此时，，，使它们削弱都比较大。

14－11答：

齿谐波电势是由于定子槽开口或转子槽开口使气隙磁导不均所引起的。

在采用转子斜槽或斜极来削弱齿谐波电势时斜一个定子齿距t1比较合适。

14－12答：

在低速送水轮发电机中，由于电机极数很多，每极每相槽数很少，财开口磁导不均影响也较大，为了削弱高次谐波（包括齿谐波）电势，所以常采用分数槽绕组。

14－13答：

将极下的电枢表面分成三等分，每相占一等分，我们称每一等分为一相带。

在三相电机中采用600相带绕组可以产生比1200相带绕组高的感应电势，分布系数也大于1200相带，所以采用600相带。

14－14解：

交流电机的频率、极数和同步转速之间的关系是

n＝60f/P＝120f/2P

（1）汽论发电机n＝120×50/2＝3000r/m

（2）水轮发电机n＝120×50/32＝225r/m

（3）同步电动机2P＝120f/n＝120×50/750＝8

14－15答：

基本区别在于交流绕组分相，不闭合。

直流绕组不分相，但必须闭合。

直流绕组由于换向，使电刷与换向器之间有相对运动，所以为了保证电机运行，就必须使直流绕组用闭合绕组。

而交流绕组是在绕组中通电后产生旋转磁场，不存在换向问题，所以常将其接成开启绕组。

14－16答：

由于相带A与相带X的线圈相当于电机中N、S极的励磁绕组，所以必须将它们反向连接，否则，A、X相带线圈产生的磁势相互抵消，不能形成旋转磁场，在电动机中，不能转动，如果是发电机将不能产生电势，不能发电。

电动机中，由于不能激磁，所以流过绕组的电流很大，这是哟于电压降仅由绕组电阻及很小的La产生。

14－17答：

双层绕组可以恨灵活的选择线圈节距来削弱谐波电势和磁势，并且漏抗较小，电压中、大型电机一般都采用它。

14－19解：

分布系数kq＝，表明一个相带由q个元件组成时，由于每相邻两个元件中电势相差电角度，当它们迭加在一起时与每个电势算术相加小，kq表示几何相加与算术相加时的一个比较系数。

短矩系数表明，同一元件两个元件边相位相差的系数。

对于24槽四极电机，。

当y1＝时，

当y1＝时，

当y1＝时，

当y1＝时，

当y1＝时，

若采用长距线圈y1>时其短矩系数不会大于1，这是因为采用长距后，两元件边的感应电势相位不相等，迭加后不会与算术和相等。

所以ky不会大于1。

至于这个结论，从上计算可以得出同样的结论。

14－20解：

设每极每相槽数为q，槽位角为，则有600相带分布的绕组分布系数

kq1（600）＝，

1200相带分布的绕组分布系数kq1（1200）＝，

所以

又因为，每相每极占600电角度

所以＝2Sin300/Sin600＝1.155

故不论每极每相槽数q等于多少，总有kq1（600相带）＝1.16kq1（1200相带）成立。

14－21解：

（1）电机磁场为二极时，，而y1＝6，

每相每极槽数q＝24/（3×2）＝4

所以此时的基波绕组系数

（2）电机磁场为四极时，

所以此时的基波绕组系数

14－22设有一三相，380V，50Hz，Y联结的两极异步电动机，定子冲片共有24槽，定子绕组为一双层绕组，线圈的节距为7槽。

（1）试作该绕组的三相展开图；

（2）设每一圈边中有31根导体，求当外施电压为额定值时的每极基波磁通量（略去漏抗压降）

解：

14－25解：

（1）基波电势的频率Hz

每相每极槽数q＝60/（2×3）＝10

槽角度

基波绕组系数

每相绕组串联匝数W＝60/3＝20T

所以V

五次谐波绕组系数

V

（1）要消除五次谐波则应使

即使

而，故

所以要使五次谐波为零，则必须

解得：

或或或

根据绕组的实际连接情况，消除五次谐波时应使或，此时

所以V

14－26解：

（1）电机的极对数P＝60f/nN＝3000/1000＝3

（2）定子槽数Z＝m×2P×q＝36槽

（3）绕组系数

而槽角度

所以

（4）

V

V

V

V

所以V

V

14补充：

解：

每极每相槽数q＝槽

槽距角

每相串联匝数W＝匝

（1）相绕组基本磁势

则

所以

则

＝567.54A/P

为幅值的脉振荡磁势波。

（2）通以直流时相绕组基波磁势幅值

所以

则

故

15－3答：

不论是串、并联，绕组中均通以的电流为同相的，所以三相合成的磁势为零。

15－4答：

如假定C相断开，则A、B两相中通以的交流电时间上相差1200，合成磁势为椭圆旋转磁势。

15－6答：

对次谐波磁势，极对数为P，转速为n1/，当＝2mk－1时与n1转向相反。

当＝2mk＋1时与n1方向相同。

其幅值为。

它们所建立的磁场在定子绕组内感应电势的频率仍为f1。

（＝3k时，F＝0）

15－12

（1）a、b两图中，三相绕组内通正负对称电流。

答：

通正序电流：

a逆，b顺；通负序：

a顺，b逆。

（2）a、b两图中通以A，A，A

答：

a逆时针，b顺时针，椭圆旋转磁场。

（3）在c、d中通以三相对称正序电流。

答：

c中产生脉振磁势，d中产生逆时针旋转磁势。

（4）e中有一相接反了，通以三相正序对称电流。

答：

产生顺时针旋转的椭圆磁场。

（5），

答：

＝，故顺时针转。

15－10解：

（1）每相每极槽数q＝48/（3×4）＝4

每相串联匝数W＝匝

而

极距

所以

则脉振磁势的幅值为：

其脉振磁势的表达式为（以A相为例，且）

（2）当B相电流最大时wt－1200＝900，即wt＝2100

所以

（3）三相合成磁势的基波幅值为

基波

则（对极）

（对极）

（对极）

转速前负号表示与基波磁场转向相反。

（4）

（5）从绕组系数可以看出，采用短距和分布系数之后，使磁势高次谐波削弱很多，使磁势波形更接近于正弦波。

15―11解：

q＝72/6＝12

每相串联匝数W＝

相电流

三相合成磁势的基波幅值

顺相序为正转方向

三相合成磁势的三相谐波幅值为0

因为

所以合成磁势

＝116.673

＝116.673

116.673

合成五次谐波磁势幅值

逆相序方向为正转方向

同理，

合成7次谐波磁势幅值

顺相序方向为正转方向。

15－17解：

每极每相槽数q＝36/18＝2

槽距角

绕组系数

每极串联匝数W＝6×2×36/2＝216匝

根据得

A

故需三相激磁电流每相电流值为I＝3.47安。

15－17解：

每极每相槽数q＝36/6＝6槽

槽距角

绕组系数

每极串联匝数W＝匝

根据得

A

故需三相激磁电流每相电流值为I＝2.6安。

15－18解：

电机极对数P＝对极

额定电流A

极距槽

所以

每相串联匝数W＝匝

激磁电流A

三相基波合成激磁磁势幅值为：

A/P

15-22

解：

设转子绕组轴线与AX轴线差角

则

它们电流同相，仅大小不一样。

所以

故

＝

＝

为一个脉振磁场。

18－6解：

（1）n1＝

（2）

（3）

w

（4）

（5）

18－7解：

（1）电磁功率

＝200+2.85+0.98+3

＝206.83kw

所以

（N·m）

＝206.83+5.12+3.8＝215.75kw

（2）

（N·m）

所以为过载能力

而（N·1m）

所以倍

所以倍

18－8解：

（1）n1＝750r/m所以

即

＝0.15或＝0.0093（舍去）故＝0.15

（2）（N·m）

所以

N·m

18－18解：

（1）＝

＝155000+1640+1310+2210

＝160.16kw

N·m

n＝（1－S）n1＝1479.3r/m

（2）

代入数值有0.144S2+0.228S+0.124＝0

解之。

另：

此时

未加时

＝0.0995

据得

＝

代入数值解得

则有：

r/m

kw

18－19解：

（1）n1＝1500r/m，U1＝380V

欧

所以Z＝//欧

则A

所以

V

A

＝15.08A

输入kw

kw

＝673.56w

kw

（2）最大

而

所以

N·m

而（N·1m）

所以倍

（3）要想起动时得到最大转矩，则应使

即

解得

每相应串入的电阻方使起动时得到最大转矩。

19－21解