交流电机绕组的电动势和磁动势
第四章 交流电机绕组电动势及磁动势
4.1 交流电机的绕组
一、交流绕组的基本知识 （一）构成原则
1. 合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波）
2. 三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差
120电角度）
（即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同） 3. 铜耗ou p 减小，用铜量减少。
4. 绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便 （二）交流绕组的分类
1. 按相数分为：单相、三相、多相
2. 按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉式）、双层（叠绕组、波绕
组）、单双 层
3.按每极每相槽数q 分为：整数槽、分数槽 （三）基本概念 1.极距τ：22D
Q
p
p
πττ=
=
或 2.线圈节距y ： 整距y=τ； 短距y<τ。
3.槽距角α（电角度）： 0
360p Q
α?=
4.每极每相槽数q: 2Q
q pm
=
5. 电角度=p ?360°=p ?机械角度
计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为360，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为
360。一般而言，对于p 对极电机，电角度=p ?机械角度。
6.并联支路数a
7.相带：60度相带——将一个磁极分成m 份，每份所占电角度 120度相带——将一对磁极分成m 份，每份所占电角度
8.极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q 个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。 9.线圈组数 = 线圈个数/ q
例：下图是一台三相同步发电机的定子槽内导体沿电枢内圆周的分布情况，已知2p=4,电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方向旋转，试绘出槽电动势星形图。解：先计算槽距角：
设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时，均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后，各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其大小等于槽距角α。 从槽
电动势星形图上我们可以看出：
槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电角度3600，即一对磁极的距离。所以，1—12号相量和13—24重合。
一般来说,当用相量表示各槽的导体的感应电动势时,由于一对磁极下有Z/P 个槽,因此一对磁极下的Z/P 个槽电动势相量均匀分布在3600的范围内,构成一个电动势星形图.
03024
3602360=?=?=Z p α
二、三相双层绕组
1、特点：
⑴每个槽内放置上下两个线圈边
⑵线圈个数等于槽数
1
Q（定子）
⑶线圈组个数 =
1/
Q q
⑷每相线圈组数
1/
Q mp
⑸每个线圈匝数为
c
N=每槽导体数/2
⑹每个线圈组的匝数为
c
N*q
⑺每相串联匝数N=
2
c
pqN
a a
每相总的串联匝数
（即每极每条支路的匝数）
2、优点：
⑴可采用短距，改善电动势、磁动势的波形
⑵线圈尺寸相同，便于绕制
⑶端部排列整齐，利于散热机械强度高
3、分类
⑴叠绕组——相邻两个串联绕组中，后一个绕组叠加在前一个线圈上
主要缺点在于：
嵌线较困难，特别是一台电机的最后几个线圈；线圈组间连线较多，极数多时耗铜量较大。一般10KW以上的中、小型同步电机和异步电机及大型同步电机的定子绕组采用双层叠绕组。
⑵波绕组——两个相连接的线圈成波浪式前进
例：三相交流电机Z=24，2p=4，试绘制a=2的三相双层叠绕组展开图。
解：（1）先计算：
（2）画出电动势星形图
（3）分相
（4）绘制绕组展开图:
将同一磁极下属于同一相带的线圈依次连成一个线圈组则A相可得四个线圈组，分别为1-2，7-8，13-14，19-20。同理B、C两相也各有4个线圈组。四个线圈组的电动势的大小相等，但同一相的两个相带中的线圈组电动势相位相反 .
叠绕组展开图
三、三相单层绕组
1、特点：
⑴每个槽内只有一个线圈边
⑵线圈个数等于Q1/2
⑶线圈组个数= Q1/2q
30
24
360
2
360
=
?
=
?
=
Z
p
α
2
3
4
24
2
=
?
=
=
pm
Z
q
5
6
4
24
21
=
=
=
=y
p
Z
，取
τ
⑷每相线圈组的个数= p （60°相带时）
⑸每个线圈匝数Nc=每槽导体数
⑹每个线圈组的匝数qNc
⑺每相串联匝数N=每相总的串联匝数/a = pqNc / a = 定子总导体数/2ma
（即每条支路的匝数）
2、优点：
⑴嵌线方便
⑵槽的利用率高
⑶不能做成短距（电气性能）波形差
3、分类
⑴同心式绕组——由不同节距的同心线圈组成
⑵链式绕组——由相同节距的同心线圈组成
⑶交叉式绕组——采用不等距的线圈组成，节省铜线
4.2交流电机绕组的电动势
一、一根导体的电动势
1.电动势频率：60
pn f =
2.电动势波形：由e=BLV 可知，由气隙磁密沿气隙分布的波形决定；
3.基波电动势大小： 1122.2Φ=f E c
式中：1Φ为每个磁极基波电动势的大小。
二、线匝电动势及短矩系数
τ k y = 11144.4y t k f E Φ= 三、线圈电动势 设线圈为N c 匝数，则有：11144.4y c y k fN E Φ= 四、线圈组电动势及分布系数 q 个线圈组成，集中绕组：11144.4Φ=y c q k fqN E 分布绕组：111)1(144.4q y c q q k k fqN E Φ=> 分布系数：2 sin 2sin 1ααq q k q = 绕组系数：111q y w k k K = 五、 相电动势 1φE 和线电动势1 L E 1. 设一相绕组的串联匝数为N （即一条支路的串联匝数）则一相的感应电动势 111 4.44E fk φω=Φ 对于单层绕组，因为每相有p 个线圈组所以每相串联匝数N = a pqN 对于双层绕组，因为每相有2p 个线圈组所以每相串联匝数N = 2pqN a 式中:a 为并联支路数 若已知定子槽数为1Q ，每槽导体数为Z ，则电机总导体数为1ZQ ，电机总匝数为 11 2 ZQ 每相全部线圈串联匝数为 111 2 Q Z m ?，每相支路串联匝数N= 11 2Q Z ma 2. 线电动势1 L E （星接时11L E E φ==，角接时1L E =1 φE ） 六、感应电动势中的高次谐波 因为磁场波形相对于磁极中心线左右对称，所以谐波磁场中无偶次谐波，故v =3，5，7，9，11…… 1、谐波电动势 ⑴谐波磁场的极对数：p v =v p p ——基波磁场的极对数 ⑵谐波磁场的极距：τv =τ/v τ——基波磁场的极距 ⑶谐波磁场的槽距角：d v =v d 基波磁场的槽距角 ⑷谐波磁场的转速：nr = ns 主磁极的转速（同步转速） ⑸谐波感应电动势的频率：f v = p v * n v /60 = vp n s /60=vf1 ⑹谐波感应电动势的节距因数k pv ⑺谐波感应电动势的分布因数k dv ⑻谐波感应电动势的绕组因数k wv = k pv k dv ⑼谐波电动势（相值）E Φv = 4.44 f υNR wr Φr 2、齿谐波电动势 ⑴齿谐波——谐波次数v与一对极下的齿数Q 1 /p具有特定关系的谐波 即v = Q 1 /p±1=2mq±1的谐波 ⑵齿谐波的特点 k WV（V=2mq±1）= k W1 3、谐波的相电动势和线电动势 EΦ = 3 E L E L 中三次及3的倍数次谐波。因为3k次谐波电动势同相位、幅值相同，所以星接时线电动势为零角接时产生环流，环流产生的压降恰好被抵消。 4.谐波的弊害 . ⑴使电动势波形变坏，发电机本身能耗增加，η↓，从而影响用电设备的运行性能 ⑵干扰临近的通讯线路 七、消除谐波电动势的方法 因为E Φv =4.44f υ NR wv Φ v 所以通过减小K Wr 或Φ r 可降低E Φr 1.采用短距绕组 基波τ f α1 1 1 1 44 .4Φ = q y p k fNk E ν次谐波 1 v ν τ=f fν ν =να α ν =ν ν ν ν ν Φ = q y p k Nk f E44 .4 0=νy k 则0=νp E 取 τν ν1 -= y 消除ν次谐波电势 例如：5、7次谐波，选τ65 =y 2. 采用分布绕组，降低νq k 。 3. 改善主磁场分布 4. 斜槽或斜极 5. 其他措施 4.3 交流电机绕组的磁动势 电机是一种利用电磁感应原理进行机电能量转换装置，而这种能量转换必须有磁场的参与，因此，研究电机就必须研究分析电机中磁场的分布及性质,不论是定子磁动势还是转子磁动势，它们的性质都取决于产生它们的电流的类型及电流的分布，而气隙磁通则不仅与磁动势的分布有关，还和所经过的磁路的性质和磁阻有关。同步电机的定子绕组和异步电机的定、转子绕组均为交流绕组，而它们中的电流则是随时间变化的交流电，因此，交流绕 组的磁动势及气隙磁通既是时间函数，又是空间的函数。一、整距集中绕组的磁动势 设气隙均匀，通以正弦交流电流，t I i ωsin 2=，Nc 匝，则 ?∑==i N i Hdl c 每个气隙上的磁动势为：t F t N I i N f cm c c c ωωsin sin 2 2 21=== 结论：①波形：矩形波； ②脉动磁动势：空间位置固定、幅值大小和方向随时间而变化的磁动势。 ③分解： ???++???++=x t F x t F x t F t x f cm cm cm c τ νπ ωτπωτπωνcos sin 3cos sin cos sin ),(31 其中： x τ π 用电角度表示的空间距离。 ④基波磁动势的幅值：I N I N F c c cm 9.02 2 4 1=? = π ⑤ν次谐波磁势的幅值：I N F c cm 9.01 ν ν= ⑥基波磁动势的性质：按正弦规律变化的脉动磁动势。 二、分布绕组的磁势 1.整距分布绕组的磁势（q 个） 1 111)(9.0q c q cm qm k I qN k qF F == 2.双层短矩分布绕组的基波磁动势 I k qN I k k qN k k I qN k F F w c y q c y q c y qm m q 11111111)2(9.0)2(9.0)9.0(22====φ 三、单相绕组的磁动势 相电流为I φ、每相串联匝数N 、绕组并联支路数a 、则 单相磁动势为： φφI p Nk F w m 1 19 .0= x t I p Nk x t F t x f w m τπ ωτπωφφφcos sin 9.0cos sin ),(111== 单相脉动磁动势的分解 x t F t x f m τ πωφφcos sin ),(11= )sin(21)sin(2111x t F x t F m m τ π ωτπωφφ++-= ),()(1),()(1t x t x f f -++=φφ 结论：两个磁动势的性质：①圆形旋转磁动势； ②幅值为单相磁动势幅值的一半； ③转速： 2dx f dt υτ= = min)/(60)/(221r p f s r p f p f n = ==τ τ 即：一个脉动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁动势。 四、通有对称的三相电流时三相绕组的磁动势 1、圆形旋转磁动势 ①数学法：x t F f m A τπ ωφcos sin 11= ) 120cos()120sin(11?-?-=x t F f m B τ πωφ ) 120cos()120sin(11?+?+=x t F f m C τ πωφ 分解后相加的三相合成磁动势为：)sin(2311x t F f m τπωφ-= ②图解法： *结论：⑴三相对称绕组流过三相对称电流产生的合成基波磁动势为圆形旋 转磁动势； ⑵性质：①幅值： φφφI p Nk I p Nk F F w w m 111135.19.023 23=?== ； ②转速： min)/(601r p f n = ； ③转向：从载有超前电流相转到载有滞后电流相； ④某相电流达最大值时，合成磁动势的幅值恰好在该相绕组的轴 线上 。 2、椭圆形旋转磁动势 当其中一个不对称时，便为椭圆形旋转磁动势。 小结：单相绕组------脉动磁动势； 三相绕组------旋转磁动势。 第四章 交流电机绕组电动势及磁动势 4.1 交流电机的绕组 一、交流绕组的基本知识 （一）构成原则 1. 合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波） 2. 三相绕组对称（节距、匝数、线径相同、空间互差 120电角度） （即保证各相电动势磁动势对称，电阻电抗相同） 3. 铜耗ou p 减小，用铜量减少。 4. 绝缘可靠、机械强度高、散热条件好、制造方便 （二）交流绕组的分类 1. 按相数分为：单相、三相、多相 2. 按槽内层数分为：单层（同心式、链式、交叉式）、双层（叠绕组、波绕 组）、单双 层 3.按每极每相槽数q 分为：整数槽、分数槽 （三）基本概念 1.极距τ：22D Q p p πττ= = 或 2.线圈节距y ： 整距y=τ； 短距y<τ。 3.槽距角α（电角度）： 0 360p Q α?= 4.每极每相槽数q: 2Q q pm = 5. 电角度=p ?360°=p ?机械角度 计量电磁关系的角度称为电角度（电气角度）。电机圆周在几何上占有角度为360，称为机械角度。而从电磁方面看，一对磁极占有空间电角度为 360。一般而言，对于p 对极电机，电角度=p ?机械角度。 6.并联支路数a 7.相带：60度相带——将一个磁极分成m 份，每份所占电角度 120度相带——将一对磁极分成m 份，每份所占电角度 8.极相组——将一个磁极下属于同一相（即一个相带）的q 个线圈，按照一定方式串联成一组，称为极相组（又称为线圈组）。 9.线圈组数 = 线圈个数/ q 例：下图是一台三相同步发电机的定子槽内导体沿电枢内圆周的分布情况，已知2p=4,电枢槽数Z=24,转子磁极逆时针方向旋转，试绘出槽电动势星形图。解：先计算槽距角： 设同步电机的转子磁极磁场的磁通密度沿电机气隙按正弦规律分布，则当电机转子逆时针旋转时，均匀分布在定子圆周上的导体切割磁力线，感应出电动势。由于各槽导体在空间电角度上彼此相差一个槽距角α，因此导体切割磁场有先有后，各槽导体感应电动势彼此之间存在着相位差，其大小等于槽距角α。 从槽 电动势星形图上我们可以看出： 槽电动势星形图的一个圆周的距离使用电角度3600，即一对磁极的距离。所以，1—12号相量和13—24重合。 一般来说,当用相量表示各槽的导体的感应电动势时,由于一对磁极下有Z/P 个槽,因此一对磁极下的Z/P 个槽电动势相量均匀分布在3600的范围内,构成一个电动势星形图. 03024 3602360=?=?=Z p α 电与磁 一、磁现象 1.磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫做磁性。 2.磁体：具有磁性的物质叫做磁体。 3.磁极：磁体上磁性最强的部分（任一个磁体都有两个磁极且是不可分割的） （1）两个磁极：南极（S）指南的磁极叫南极，北极（N）指北的磁极叫北极。 （2）磁极间的相互作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。 4.磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。 二、磁场 1.磁场 （1）概念：在磁体周围存在的一种物质，能使磁针偏转，这种物质看不见，摸不到，我们把它叫做磁场。 （2）基本性质：磁场对放入磁场中的磁体产生磁力的作用。 （3）磁场的方向： 规定——在磁场中的任意一点，小磁针静止时，N即所指的方向就是那点的磁场方向。 注意——在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。 2.磁感线 （1）概念：为了形象地描述磁场，在物理学中，用一些有方向的曲线把磁场的分布情况描述下来，这些曲线就是磁感线。 （2）方向：为了让磁感线能反映磁场的方向，我们把磁感线上都标有方向，并且磁感线的方向就是磁场方向。（3）特点：①磁体外部的磁感线从N极出发回到S极。（北出南入） ②磁感线是有方向的，磁感线上任何一点的切线方向与该点的磁场方向一致。 ③磁感线的分布疏密可以反映磁场磁性的强弱，越密越强，反之越弱。 ④磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相交。 3.地磁场 （1）概念：地球周围存在着磁场叫做地磁场。（2）磁场的N极在地理的南极附近，磁场的S极在地理的北极附近。（3）磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现的。 三、电生磁 1.电流的磁效应 （1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。 2.通电螺线管 （1）磁场跟条形的磁场是相似的。（2）通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。 3.安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。 四、电磁铁 1.电磁铁 定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。 2.判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 3.影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少 结论（1）：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。 结论（2）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。 结论（3）：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。 4.电磁铁的优点 （1）电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。（2）电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。（3）电磁铁的磁性可由电流方向来改变。 5.电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等 五、电磁继电器扬声器 电磁继电器 （1）结构：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。 初中电与磁经典考题 一、选择题部分 1、物理研究中常常用一个抽象的“模型”来形象地突出事物的主要特征，如:可以用一条有方向的直线 ——光线,来表示光的传播方向。下列事例中,也用到这种方法的是：【】 A．研究电流时把它与水流相比Ｂ.用音叉溅起的水花显示音叉的振 动 C.用水银气压计测量大气压D．利用磁感线来描述磁场 2、图5是温度自动报警器的原理示意图，当水银温度计内的水银柱上升至 与其上端的金属丝相接触时，出现的情况是:【】 A．红灯亮Ｂ．绿灯亮 C.红、绿灯同时亮 D.红、绿灯都不亮 ３、如图６所示的演示实验，可以验证:【】 A．电磁铁磁强弱与电流大小的关系 B.产生感应电流的条件 C.通电导体在磁场中会受到力的作用 D．磁极间相互作用的规律 4、在真空中传播的电磁波具有相同的:【】 A．波速 B.波长?Ｃ.频率D.能量 5、电动机可以带动水泵抽水。如图7所示的4幅图中，能反映出电动机工作原理的是:【】C 6、下列四幅实验装置图所反映的原理,对电动机的发明有直接影响的是:【】 7、下列关于电磁铁和磁感线的说法中，正确的是:【】 A.电磁铁的磁性有无和磁性强弱可以改变B．电磁铁能永久性地保持磁性 C．磁感线是真实存在的 D．磁体外部的磁感线总是从S 极出发,回到N极9.有关电和磁的说法正确的是（ ) A.两个着形磁铁靠近时一定会会相互排斥 B．指南针静止时它的北极总是指向地理的南极 C．电磁铁磁性强弱可以用改变电流大小来控制 D.直流电动机转动方向不能由电流方向来控制 10.小王利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了一个如图所示的自动控制电路,要求光暗时灯亮,光亮时灯灭。在实际调试时,发现灯始终亮着,而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是( ) A.减少螺线管线圈的匝数Ｂ.抽出螺线管中的铁芯 C．滑动变阻器滑片P向右移动 D．减小控制电路电源电压 11．如图所示,给电磁铁通电，铁块及弹簧在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向ｂ端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度变化情况是（） A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加B．电流表的示数增大,弹簧的长度减小 C.电流表的示数减小，弹簧的长度增加Ｄ.电流表的示数减小，弹簧的长度减小 １2．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块,在弹簧测力计作用下向右作匀速直线运动．当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动,下列判断正确的是【】 A．电磁铁的磁性逐渐增强B.电磁铁的磁性逐渐减弱 图5 图7 图6 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。 （物理）初中物理电与磁练习题 一、电与磁选择题 1．如图中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合回路的一部分．它在下图所示各磁场中水平运动时，哪种情况不会产生感应电流（） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】【解答】解：磁极间的磁感线是从N极指向S极，由图可知，ACD中的导体运动时都会切割磁感线，所以会产生感应电流； 只有B没有切割磁感线，所以不会产生感应电流； 故选B． 【分析】能否产生感应电流，就要看图示的情景能否满足①闭合电路；②导体切割磁感线运动这两个条件． 2．如图所示，闭合开关，导体M就会运动起来，下列说法正确的是（） A. 发电机是利用这一原理工作的 B. 在此过程中，机械能转化为电能 C. 此实验说明磁场对通电导体有力的作用 D. 同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体M的运动方向 【答案】 C 【解析】【解答】当闭合开关时，导体中有电流通过，导线会动，说明通电导体在磁场中受力的作用，C符合题意。 故答案为：C. 【分析】通电导体在磁场中受力的作用而运动。 3．如图所示，导体棒ab向右运动，下列操作能使导体棒向左运动的是（） A. 调换磁极 B. 取走一节干电池 C. 将导体棒a、b端对调 D. 向左移动滑动变阻器滑片 【答案】A 【解析】【解答】解： 通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向两个因素有关； A、将磁体的磁极对调，磁场方向与原来相反，则导体棒的受力方向与原来相反，能使导体棒向左运动，故A正确； B、取走一节干电池，减小电源电压，减小电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故B错误； C、将导体棒a、b端对调，不能改变导体中的电流方向，不能改变受力方向，故C错误； D、将滑动变阻器的滑片P向左移动，电路的电阻减小，电路中的电流增大，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故D错误． 故选A． 【分析】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向．如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变．改变电流大小，只能改变受力大小，不能改变受力方向． 4．下列设备，利用电磁继电器工作的是（） A. 水位自动报警器 B. 动圈式话筒 C. 电磁起重器 D. 直流电铃 【答案】 A 【解析】【解答】解：A、如图，由容器、左侧电源和电磁铁组成的是控制电路，由有灯和右侧电源组成的是工作电路，这是一个电磁继电器用控制电路来控制工作电路的。A符合题意。 B、如图的动圈式话筒，是利用电磁感应原理工作的，只有一个电路。B不符合题意。 C、电磁起重机是利用电流磁效应工作的，只有一个电路，C不符合题意。 初中物理电与磁测试卷（含答案） 一、选择题 1．在下面四幅图中，图文相符的是（） A. 电动机利用图示原理制成的 B. 电铃是电流的磁效应工作的 C. 发电机是利用图示原理制成的 D. 扬声器是把声信号转换成电信号 【答案】 B 【解析】【解答】A. 图中导体切割磁感线运动时，产生电流，是电磁感应现象，发电机利用图示原理制成的，A不符合题意； B. 图中的电铃主要工作部分是电磁铁，利用电流的磁效应工作，B符合题意； C. 图演示的是磁场对电流的作用力，电动机是利用图示原理制成的，C不符合题意； D. 如图的扬声器工作时，将电信号转换成声音，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机. 电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变. 发电机的原理是根据电磁感应现象（电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流）制成的. 2．如图是“水位自动报警器”电路图，容器中装有盐水，和分别是“2.5V，0.3A”和“2.5V，0.5A”的灯泡，下列说法不正确的是（） A. 液面上升到与金属块B接触时，电磁铁工作，说明盐水是导体 B. 液面上升，金属块A受到的液体压强变大 C. 工作1min电流做功45J D. 若在电路中M点接入电铃，则电铃响说明水位到达警戒线 【答案】D 【解析】【解答】A.液面上升到与金属块B接触，电磁铁、U1、金属块A、金属块B构成了闭合回路，电磁铁工作，说明盐水可以允许电流通过，盐水是导体，A不符合题意；B.盐水密度不变，由公式p=ρgh知，当液面上升，盐水深度增加时，金属块A受到的液体压强变大，B不符合题意； C、工作1min电流做功W=UIt=2.5V×0.3A×60s=45J,C不符合题意； D、由图知，如果将电铃接在M点，电铃与两只灯泡都是串联，所以无论水位是否达到警戒线，电铃能发生，D错误，符合题意. 故答案为：D 【分析】在液体密度一定时，液体压强随深度的增加而增大；利用公式W=UIt得到电流做的功；串联电路用电器工作过程中互相影响，并联电路用电器工作过程中互不影响. 3．如图所示，是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合．下列说法正确的是（） A. 电磁继电器与发电机工作原理相同 B. 电磁继电器与电动机工作原理相同 C. 电磁铁工作时，上端为S极 D. 当有人闯入保密室时，b灯亮 【答案】D 【解析】【解答】解： AB、电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动工作的，故AB错误； C、根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，故C错误； D、当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁，电灯b所在电路接通，b灯亮，故D正确． 故选D． 【分析】（1）电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动；（2）根据安培定则判断电磁铁的NS 极；（3）电磁继电器的工作原理，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，衔铁被吸下；当控制电路断开时，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，结合实际情况进行分析． 4．电磁炮是一种先进的动能杀伤武器，它是利用磁场对通电导体作用的原理，对金属炮弹进行加速，具有速度快、命中率高等待点。下图中与此工作原理相同的是（） 第8章交流电机的绕组的磁动势 习题解答 郑乃清王洪涛 8-1 一台三相同步发电机，6000kW N P =, 6.3kV N U =, Y 接，cos N ?= 0.8 （滞后），22p =，36Z =，双层短距绕组，115y =，6c N =，1a =，试求额定电流时：（1）线圈磁动势基波幅值；（2）一相磁动势基波幅值；（3）三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向。 解: 36 1822 Z p τ= ==（槽） 00 036013601036P Z α??=== 366223 Z q pm = ==?（槽） 3 687.3(A)N I === （1）线圈磁动势基波幅值 01 115 sin 90sin 900.96618 y y k τ==?= 110.90.9687.360.9663585.2(A)c c c y F I N k ==???= （2）一相磁动势基波幅值 每相串联的匝数22 66721 c p N qN a ==??=（匝） 0 106 sin sin 10220.95610sin 6sin 22q q k q αα?=== 1110.9560.9660.924N q y k k k ==?= 11687.3720.9 0.90.92441138.6(A)1 N IN F k p φ?==??= （3）三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向 113 61708(A)2 F F φ== 转速1605060 30001 f n p ?= ==（转/分） 三相合成磁动势总是从电流超前相绕组的轴线转向电流滞后相绕组的轴线。 8-2 1Y315M -4三相感应电动机，132kW N P =, 380V N U =，N I = 235A ，定子绕组采用?接，双层短距，124, 72, 15p Z y ===，每槽导体数 为72，4a =，试求：（1）脉振磁动势基波和3、5、7次谐波的幅值，写出B 相电流为最大值时各相各相基波磁动势的表达式；（2）计算三相合成磁动势基波及5、7次谐波的幅值，写出它们的表达式，说明各次谐波的极对数、转速和转向。 解：? 接135.7Np I = == 721824 Z p τ= ==（槽） 00 036023601072P Z α??=== 726243 Z q pm = ==?（槽） （1）每相串联的匝数24 6362164 c p N qN a = =??=（匝） 0.9 v Nv IN F k vp φ= 01sin 902sin sin 2 Nv qv vy k v q ατα=? 00 10 6sin 1015902sin 0.9241018 6sin 2 N k ??=?= 电和磁 一、选择题 （衢州）15．在研究“磁极间的相互作用规律”时，实验小组的同学分别设计了如下四个方案，其中最合理的是 A．两人各拿一块条形磁铁，并将各自的一个磁极相互靠近 B．用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间 C．将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近 D．用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极 （兰州）1. 下列用电器中利用电磁感应现象工作的是 A．电烤箱 B．电铃 C．动圈式话筒 D．电风扇 （兰州）6. 关于磁体和磁场，以下说法中错误的是 A．悬挂起来的小磁针静止时，小磁针的北极指向地理的北极附近 B．铁、铜、铝等金属材料都能够被磁化 C．磁体之间的相互作用力是通过磁场而发生的 D．通电导体周围一定存在磁场 （兰州）14．图7所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电 B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电 C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的 D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向 （黄冈）14．2010年5月1日，上海世博会开幕．如图所示是上海世 博会门票，门票中有中国自主知识产权的芯片——“世博芯”，它记录着参 观者的资料，并能以无线方式与遍布世博园区的传感器交换信息．在交换信 息时，应用了大量的物理知识，下列知识得到应用的是 A．回声B．电流的热效应 C．电磁感应D．光的反射 （河南）15．放在条形磁铁和通电螺线管旁边的小磁针，静止时N极的指向就是小磁针中心所在位置的磁场方向，图8所示的四幅图中，小磁针的指向错误的是 （济宁）8．下列实验现象所揭示的物理原理、规律与对应的实用技术的原理、规律不相 ．． 符的 ．．是 图7 2011年中考物理分类汇编----电和磁 一、选择题 （衢州）15．在研究“磁极间的相互作用规律”时，实验小组的同学分别设计了如下四个方案，其中最合理的是 A．两人各拿一块条形磁铁，并将各自的一个磁极相互靠近 B．用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间 C．将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近 D．用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极 （兰州）1. 下列用电器中利用电磁感应现象工作的是 A．电烤箱 B．电铃 C．动圈式话筒 D．电风扇 （兰州）6. 关于磁体和磁场，以下说法中错误的是 A．悬挂起来的小磁针静止时，小磁针的北极指向地理的北极附近 B．铁、铜、铝等金属材料都能够被磁化 C．磁体之间的相互作用力是通过磁场而发生的 D．通电导体周围一定存在磁场 （兰州）14．图7所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电 B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电 C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的 D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向 （黄冈）14．2010年5月1日，上海世博会开幕．如图所示是上海世 博会门票，门票中有中国自主知识产权的芯片——“世博芯”，它记录着参 观者的资料，并能以无线方式与遍布世博园区的传感器交换信息．在交换信 息时，应用了大量的物理知识，下列知识得到应用的是 A．回声B．电流的热效应 C．电磁感应D．光的反射 （河南）15．放在条形磁铁和通电螺线管旁边的小磁针，静止时N极的指向就是小磁针中心所在位置的磁场方向，图8所示的四幅图中，小磁针的指向错误的是 （济宁）8．下列实验现象所揭示的物理原理、规律与对应的实用技术的原理、规律不相 ．． 符的 ．．是 图7 中考物理电与磁题20套(带答案) 一、电与磁选择题 1．如图所示的四个实验,反映电动机基本原理的是（） A. B. C. D. 【答案】 D 【解析】【解答】电动机的工作原理是电流在磁场中受力的作用而运动，D图有电源，有磁场，导体在磁场中受力运动，D符合题意。 故答案为：D. 【分析】磁场对通电导体的作用是电动机的工作原理。 2．下图中是探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系的是（） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】【解答】解： A、图中是奥斯特实验的装置，说明了电流周围存在磁场，故A不符合题意； B、图中没有电源，但有灵敏电流计，是探究电磁感应现象的装置，故B不符合题意； C、图中有电源，是研究磁场对电流作用的装置，故C不符合题意； D、图中电磁铁和滑动变阻器串联，通过调节滑片改变电路中的电流，即研究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，故D符合题意． 故选D． 【分析】（1）通电导线周围存在磁场，称为电流的磁效应；（2）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应，发电机就是利用这个原理制成的；（3）通电线圈在磁场中受力转动，电动机就是利用这个原理制成的；（4）电磁铁磁性强弱跟电磁铁电流的大小、线圈匝数多少、有关铁芯有关． 3．关于电磁现象，下列说法正确的是（） A. 磁场是由磁感线组成的 B. 磁场对放入其中的导体一定有力的作用 C. 电动机工作时可将机械能转化为电能 D. 发电机是利用电磁感应原理制成的 【答案】D 【解析】【解答】解：A、磁场是存在与磁体周围的一种物质，磁感线是一种理想化的物理模型，实际上不存在，磁场不是由磁感线组成的，故A错误； B、磁场对其中的磁体一定有力的作用；但磁场对其中的通电导体不一定有力的作用，即电流方向与磁场的方向平行时无作用力，故B错误； C、电动机是将电能转化为机械能，故C错误； D、发电机是将机械能转化为电能，是利用电磁感应原理制成的，故D正确． 故选D． 【分析】（1）磁场是存在于磁体周围的一种物质，可以用磁感线描述磁场的强弱与方向；（2）磁场对其中的磁体一定有力的作用；但磁场对其中的通电导体不一定有力的作用，即电流方向与磁场的方向平行，无作用力．（3）电动机是将电能转化为机械能；（4）发电机是将机械能转化为电能，原理是电磁感应． 4．如图所示的四个装置，关于它们的说法正确的是（） A. 图a可用来演示电流的磁效应 B. 图b可用来演示电磁感应现象 C. 图c可用来演示磁场对电流的作用 D. 图d可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系 【答案】 C 【解析】【解答】A、该图中没有电源，即电磁感应现象，此实验说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，是发电机的工作原理，A不符合题意； B、该图为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，可用来演示电流的磁效应，B不符合题意； C、该图中有电源，即闭合开关后，磁场中的金属棒就会在磁场中运动，即说明通电直导线在磁场中受到力，C符合题意； D、该图说明电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数的多少有关，D不符合题意； 故答案为：C。 中考物理电与磁练习题及答案 一、电与磁选择题 1．下列实验中，能说明电动机工作原理的是（） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】【解答】电动机利用磁场对电流的作用力工作。 A图，研究影响电磁铁磁性强弱的因素，A不符合题意； B图，放在磁场中的导体，通过电流时，受到磁场力而运动，电动机就是利用的此原理，B 符合题意； C图，为奥斯特实验，研究电流的磁效应，C不符合题意； D图，导体切割磁感线运动时，产生电流，即电磁感应现象，D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变. 磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机. 发电机的原理是根据电磁感应现象（电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流）制成的. 2．KTV丰富了人们的业余文化生活，唱歌时用的麦克风（动圈式话筒）如图所示，它的工作原理是：对着话简说话时，话简将声音转变为随声音变化的电流，然后经扬声器（喇叭）还原为声音。麦克风工作原理与下列装置的工作原理相同的是（） A. B. C. D. 【答案】 C 【解析】【解答】对着话筒说话时，话筒将声音转变为随声音变化的电流，即将声能转化为电能，是电磁感应现象；电磁感应现象是发电机的原理，C图符合题意，A、B、D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】A、通电是电磁铁有磁性，断电时无磁性；B、奥斯特实验说明电流的周围有磁场；C、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流的现象；D、磁场对通电导体由力的作用。 3．如图是水位自动报警器的原理示意图，下图四个实验能反映其自动报警原理的是（） A. B. C. D. 【答案】 D 【解析】【解答】解：当水位达到金属块A时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，向下吸引衔铁，使动触点与绿灯所在电路的静触点分开，绿灯灭。与红灯所在电路的静触点接通，导致了红灯所在的电路接通，红灯亮；由此可见：水位自动报警器的原理是通过电磁铁控制工作电路的。 A、条形磁铁的周围存在磁场，A不符合题意； B、是电动机的原理，B不符合题意； C、电磁感应现象，是发动机的原理，C不符合题意； 第九章电与磁 一磁现象 1磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质 2磁体：定义：具有磁性的物质。分类：永磁体分为天然磁体、人造磁体。 3磁极：定义：磁体上磁性最强的部分叫磁极。（磁体两端最强中间最弱）种类：水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）。 作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 说明：最早的指南针叫司南。一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。 4磁化：①定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。 磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。 ②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。 5物体是否具有磁性的判断方法：①根据磁体的吸铁性判断。②根据磁体的指向性判断。③根据磁体相互作用规律判断。④根据磁极的磁性最强判断。 二、磁场 1定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。 磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。 2基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。3方向规定：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。 4磁感应线： ①定义：根据小磁针在磁场中的排列情况，用一些带箭头的曲线画出来。磁感线不是客观存在的。是为了描述磁场人为假想的一种磁场。任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。 ②方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。 ③典型磁感线： 条形磁体蹄形磁体异名磁极同名磁极 ④说明：A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的。但磁场客观存在。 B、用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法。 C、磁感线是封闭的曲线。 D、磁感线立体的分布在磁体周围，而不是平面的。 E、磁感线不相交。 F、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。 5磁极受力：在磁场中的某点，北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致，南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。 6分类： Ι、地磁场： 定义：在地球周围存在的磁场，磁针指南北是因为受到地磁场的作用。 磁极：地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近。 一、考点演练 考点：根据通电螺线管外部磁场的方向判断通电螺线管的极性或电 源正、负极 例4：通电螺线管通电时，小磁针指向如图所示，请标出通电螺线 管的N极及电源的正极。 例5：（2000广州中考）实验室有一台旧的直流电源，输出端的符号 模糊不清，无法分辨正负极，小明设计了判断电源两极的方法：在 桌面上放上一个小磁针，在小磁针东面放一个螺线管，如图所示，闭合开 关S后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是（） A、电源A端是正极，在电源外部，电流从A流向螺线管到B B、电源A端是正极，在电源外部，电流从B流向螺线管到A C、电源B端是正极，在电源外部，电流从A流向螺线管到B D、电源B端是正极，在电源外部，电流从B流向螺线管到A 4考点：根据通电螺线管中的电流方向判断通电螺线管的极性 例6：如图所示，通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是（） 例7：（2002广州中考）在图中所示的通电螺线管周围放着能够自由转动 的小磁针a、b、c、d，这四根磁针（黑端表示N极）静止时，图中所标 的磁极正确的是（） A、磁针a B、磁针 b C、磁针 c D、磁针 d 例10：（江苏2005中考）、如图是一组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱” 的实验电路图。 （1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察来确定。 （2）下表是该组同学所做实验的记录： a、比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流； b、比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数； （3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？” 电磁铁(线圈) 50匝100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流 / A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多 数目 / 枚 5 8 10 7 11 14 P R A S 绕组电势磁势 一、选择 １设同步电机稳定运行时，定子电枢电流产生的旋转磁势相对定子的转速为ｎa ,转子励磁电流产生的旋转磁势相对定子的转速为ｎb ,则： ⑴ｎa ＞ｎb ； ⑵ｎa ＜ｎb ； ⑶ｎa ＝ｎb ； ⑷都有可能，与电机的运行状态有关。 ２当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势时，下列那一种绕组是我们应该选用的： ⑴绕组跨距为（４／５）τ； ⑵绕组跨距为（５／６）τ； ⑶绕组跨距为（６／７）τ； ⑷绕组跨距为（７／８）。 ３交流绕组每相感应电势公式Ｅ1＝４．４４ｆＮｋw1φ1中的φ1是： ⑴磁通随时间交变的最大值； ⑵一台电机的基波磁通量； ⑶一个极的基波磁通量。 ４公式Ｆ＝１．３５（Ｎｋw1／ｐ）Ｉ1是指: ⑴一相的磁势振幅； ⑵三相一对极的合成磁势振幅； ⑶三相一个极的合成磁势振幅。 ５由三相定子绕组基波电流产生的五次空间磁势谐波，它的转速是： ⑴静止不动；⑵是基波磁场转速的１／５； ⑶等于基波磁场转速； ⑷五倍于基波磁场转速。 ６由三相定子绕组基波电流产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应电势的频率是： ⑴等于零； ⑵等于基波频率； ⑶等于基频的１／７； ⑷等于基频的七倍。 ７三相异步电动机定子绕组做成分布及短距以后，虽然感应电势的基波分量有所减少，但是它带来的优点主要是： ⑴改善了电势的波形； ⑵可以增加某次谐波电势； ⑶可以增加电机的额定转速； ⑷可以改善磁势的波形。 ８整数槽双层迭绕组最大并联支路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，它们之间的关系是： ①ａ ｍ＝２ｐ；②ａ ｍ ＝ｐ；③ａ ｍ ＝０．５ｐ。 ①（６０°相带）；②（１２０°相带） ９整数槽单层绕组的最大并联之路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，它们之间的关系是： ①ａ ｍ＝２ｐ；②ａ ｍ ＝ｐ；③ａ ｍ ＝０．５ｐ。 ①（ｑ为偶数）；②（ｑ为奇数） １０整数槽双层波绕组的最大并联之路数为ａ ｍ ，极对数为ｐ，最大并联支路数为： ①２ｐ；②ｐ；③２。 ①（ｙ＝２τ＋１时）；②（ｙ＝２τ时） １１单层交流绕组中，每相串联匝数Ｎ 1 同每个线圈的匝数Ｎy ，每极每相槽数 ｑ，极对数ｐ，并联支路数ａ之间的关系是：①２ｐｑＮy ／ａ＝Ｎ 1 ；②ｐｑＮy ／ ａ＝Ｎ 1 ； ③２ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1；④ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1 。 １２交流双层绕组中，每相串联匝数Ｎ 1 同每个线圈的匝数Ｎy，每极每相槽数ｑ，极对数ｐ，并联支路数ａ之间的关系是： ①２ｐｑＮy ／ａ＝Ｎ 1；②ｐｑＮ y ／ａ＝Ｎ 1 ； ③２ｐｑＮy ａ＝Ｎ 1；④ｐｑＮ y ａ＝Ｎ 1 。 １３三相同步发电机额定运行时，定子基波电势频率为ｆ 1 ，转子直流励磁磁势产生的ν次空间谐波磁通，在定子绕组中感应电势的频率为： ①ｆ 1；②νｆ 1 ；③ｆ 1 ／ν。 二、填空 １有一台三相交流同步发电机，１０极，若转子磁场以６００转／分的转速相对三相绕组旋转，那么绕组中产生感应电势的基波频率为________赫，产生的五次谐波电势频率为__________赫。 ①５０②２５０ ２有一旋转磁势的表达式为ｆ＝ＦＣＯＳ（７ωｔ＋５ｘ），那么此磁势是由频率为 ____________赫的电流所产生，此磁势在空间的转速为____________转／分，此磁势是空间_________次谐波。（设ω＝２πｆ，ｆ＝５０赫，２Ｐ＝４） ①３５０②２１００③５ ３在任一瞬间，脉振磁场基波的空间分布是____________，圆形旋转磁场的空间分布是____________，椭圆形旋转磁场的空间分布是____________。 ①正弦②正弦③正弦 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 。 第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势 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 = ，18y =，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 1,45 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： 3τ，3f,0,3F cos3cos x t φπ ωτ ,0 单相交流绕组磁动势的性质 班级： 学号： 姓名： 完成时间： 实验内容(0.25分) 1.分析单相交流绕组磁动势的基本性质 2.通过matlab图形和动画技术展现单相交流绕组磁动势的变化规律 二、实验要求(0.25分) 1.使用matlab仿真软件绘制单相交流绕组的脉振磁动势图像 2.用matlab绘制基波磁动势的驻波交变规律，并用直角坐标系及极坐标系表示 3.将图像随时间变化的规律用动画展现出来（附带面积填充效果） 三、实验方法描述(2.5分) 1.通过f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a)式子绘制fc(基波)与机械角度a的关系，作出直角坐标系下的图形 2.将代表转子的圆绘制出来，并且定义当fc=0时，fc上的点在圆上，依此绘制极坐标曲线 3.颜色填充时，由于基波图像与x坐标形成封闭图形，不必处理，而方波磁动势未与x轴封闭，故定义边界值为0。 4.通过pause语句及时间变化达到动画显示效果 四、实验源程序(1分) f=50;I=5; N=3; w=2*pi*f; t=0.011; subplot(1,3,2) for t=0:0.001:2; a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a); subplot(1,3,1); fill(a,f1,'r'); xlabel('机械角度/rad') ylabel('磁动势fc/A') title('基波磁动势交变规律') axis([-2 6 -15 15]); a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; f1=4/pi*2^0.5/2*N*I.*cos(w.*t).*cos(3*a); k=abs(f1)+10; subplot(1,3,2) polar(a,30.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,8.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,10.*ones(size(a)),'r');hold on polar(a,k,'r');hold on title('基波磁动势交变规律') a=-pi/2:pi/100:3*pi/2; fc=2^0.5/2*N*I*cos(w.*t); m=fc*(a<(pi/2)).*(a~=-pi/2)-fc*(a>(pi/2)).*(a~=3*pi/2); subplot(1,3,3) fill(a,m,'b') xlabel('机械角度/rad') ylabel('磁动势fc/A') title('方波磁动势的交变规律') axis([-2 6 -15 15]) pause(0.1) subplot(1,3,2) hold off end 五、实验结果(2.5分)交流电机绕组的电动势和磁动势
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