交流绕组一个整距线圈磁势的空间分布为
电机学交流绕组知识点
交流绕组部分（感应电动势和磁动势）习题1.谐波电动势对电机运行有何影响？为什么同步发电机定子绕组采用星型接法？谐波电动势使电机的电动势波形非正弦，产生谐波转矩和附加损耗。
为了消除3次谐波，同步电机定子绕组采用星形接法。
（三相交流电流中，各相基波电动势相位差为120度，而各相的三次谐波电动势相位差为360度，即为同相。
同理，3的倍数的各奇次谐波也为同相位。
这样接成星形时，在线电动势中不可能出现3次和3的倍数奇次谐波电动势。
当三相绕组接成三角形，3次及3的倍数奇次谐波电动势在闭合的三角形电路中被短路而形成环流，引起附加铜损耗，虽然这时只残留微少的电压降，线电动势中仍不出现这类谐波。
因此多采用星形连接。
）2.为什么交流绕组的磁动势，既是时间函数又是空间函数？用单相绕组基波磁动势来说明。
交流绕组的电流是随时间而变化的正弦函数。
磁动势为空间函数，磁场在空间分布。
（见练习题书P.121）3.脉动磁动势和旋转磁动势有什么关系？脉动磁动势可以分解为两个旋转磁动势分量，每个旋转磁动势分量的振幅为脉动磁动势振幅的一半，旋转速度相同，但旋转方向相反。
（分解的表达式见笔记p.3）。
等式左边为脉动磁动势，等式右边第一项为正向旋转磁动势，在空间按正弦规律分布，幅值不变，幅值位置在wt-x=0处，随时间变化，磁动势波在空间移动，移动的速度为w，所以是旋转磁动势。
等式右边第二项为负向旋转磁动势。
4.产生圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有何不同？m相对称电流流入m相对称绕组时，产生圆形旋转磁动势。
m相不对称电流流入m相对称绕组，或者m相对称电流流入m相不对称绕组时，产生椭圆形旋转磁动势。
5.如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势的空间分布是怎样的？圆形旋转磁动势的空间分布是怎样的？椭圆形旋转磁动势在空间分布是怎样的？如果观察一瞬间，能否区别该磁动势是脉动磁动势、圆形旋转磁动势或椭圆形旋转磁动势？如果不考虑谐波分量，在任一瞬间，脉动磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势在空间分布均为正弦波，故不能区别三种磁动势。
第七章 交流绕组的磁动势
F m 2 F q k p 0 .9 2 qc N k p k d I c 0 .9 2 qc N k N I c
单相脉振磁势的幅值表达式
• 为了统一表示相绕组的磁势，引入每相电 流I1，每相串联匝数N1等概念。
Iy
I1 a
Fp10.9(2qNy)Iykqky
对双层绕组：
2．振幅 合成磁势的振幅为每相脉动磁势振幅的3/2倍。
3．转速 角速度ω=2πf（电弧度/s）
n1=f/p（r/s）=60f/p (r/min)同步转速，基波转速。 4．幅值位置合成磁势的振幅的位置随时间而变化，出现在
ωt-x＝0处。当某相电流达到最大值时，旋转磁势的波 幅刚好转到该线绕组的轴线上
5．旋转方向 由超前电流的相转向பைடு நூலகம்后电流的相
之间相差电角度
也相当于分布
sin q
kd1
q sin
2
2
•相当于单层绕组的分布情况
kp1 cos 2
分析：
• 双层绕组磁势的基波振幅：
F m 1 2 F q 1 k p 1 0 . 9 2 q c k p 1 k N d 1 I c 0 . 9 2 q c k N 1 N I c
脉动磁势分解成两个旋转磁势
脉动磁势波的节点和幅值的位置是固定不变的。
基波分量
F m 1 s t s i x n 1 2 i F m 1 c n t o x 1 2 F m 1 c s t o x s
• 在空间按正弦规律分布随时间按正弦规律变化的 脉动磁势可以分解为两个旋转磁势分量
改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（改变 相序）
问题：
1、若额定负载的星形旋转电机突然断了一相，电机会发生什么变化？
第六篇 电动势及磁通势
• 三相共六个旋转磁势： 三相共六个旋转磁势： 六个旋转磁势
1 1 π π f A1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x) φ φ 2 2 τ τ 1 1 π π fB1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x −240°) φ φ 2 2 τ τ 1 π 1 π fC1 = F 1 cos(ωt − x) + F 1 cos(ωt + x −120°) φ φ 2 τ 2 τ 2012-1-4
2012-1-4
2
一 交流绕组
三相对称绕组： 三相对称绕组： 对三相电机来说， 对三相电机来说，为了保持电 气上的对称， 气上的对称，每相绕组所占槽数应 该相等、且均匀分布， 该相等、且均匀分布，空间互差 1200电角度，各相绕组参数一样。 电角度，各相绕组参数一样。 作用： 作用： * 通入电流 磁场（电动机） 通入电流→磁场 电动机） 磁场（ * 磁场与定子绕组切割 电势 电 磁场与定子绕组切割→电势 电势→电 发电机） 流（发电机）
2012-1-4 4
交流绕组的基本术语 空间电角度与机械角度 机械角度:电机圆周在几何上分 机械角度 电机圆周在几何上分 成360° ° 空间电角度:电机里一对主磁极 空间电角度 电机里一对主磁极 表面所占的空间距离为360°。 表面所占的空间距离为 ° 有： 电角度＝ × 电角度＝p×机械角度 元件： 元件：构成绕组的线圈为绕组的 元件（单匝和多匝） 元件（单匝和多匝）
2012-1-4 5
交流绕组的基本述语 线圈：为单匝或多匝串联， 线圈：为单匝或多匝串联，每个 线圈一个首端、 线圈一个首端、一个末端两个引 出线 相带： 相带：每极面下每相绕组所占范 围（60度） 度 Z • 每极每相槽数： q = 每极每相槽数：
《电机学》第1阶段在线作业
试卷要求:答题要求:每题只有一个正确的选项1(5.0分)若变压器的原边线圈匝数减少，变压器的励磁电流将（）。
•A)升高••B)降低••C)不变•2(5.0分)一台三相异步电动机运行在s=0.02时，则由定子通过气隙传递给转子的电磁功率中（）。
•A)有2%是转子铜耗••B)有2%是机械损耗••C)有2%是机械功率•3(5.0分)活塞式压缩机负载属于（）。
•A)恒功率负载••B)恒转矩负载•4(5.0分)电源电压不变，仅将降压变压器绕组反接，作升压变压器使用，则变压器的（）。
•A)励磁电流不变••B)励磁电流增加，甚至有可能烧坏变压器••C)励磁电流减小•5(5.0分)变压器的副边负荷电流产生的磁势和原边电流产生的磁势之间的关系（）。
•A)方向相反，起到去磁作用••B)方向相同，起到增磁作用•6(5.0分)异步电机的转子回路串对称三相电阻后，最大转矩的变化情况是（）。
•A)不变••B)正比下降••C)平方关系升高••D)开方关系下降•解析：无7(5.0分)直流电动机起动时，电枢回路的电流很大，可达额定电流的（）。
•A)4～7倍••B)10～20倍•8(5.0分)串励直流电动机没有理想空载转速，因而不能实现（）。
•A)能耗制动••B)反接制动••C)回馈制动•9(5.0分)当电动机的不变损耗等于可变损耗时，其效率（）。
•A)为零••B)最高••C)最低••D)等于1•10(5.0分)三相异步电动机气隙越大，空载励磁电流（）。
•A)越大••B)越小••C)不变•11(5.0分)他励直流电动机带恒转矩负载，升高电枢回路的电源电压，电机转速、电枢电流变化情况（）。
•A)升高；升高••B)升高；减小••C)升高；不变••D)降低；升高•12(5.0分)他励直流电动机拖动恒转矩负载额定运行，若励磁电流下降，其电枢电流将（）。
•A)升高••B)降低••C)不变•13(5.0分)直流发电机电磁转矩是（）。
•A)动力转矩••B)阻力转矩•14(5.0分)有一台两极绕线式异步电动机，要把转速调高，下列哪一种调速方法是可行的（）。
电机与电力拖动基础教程第5章2
1.感应电动势波形
定子导体中感应电动势的瞬时值
eblvBlvsixnEnmsint
➢合成磁动势均为旋转磁动势
3的倍数次谐波
➢转速为n0=n0/
•=6K-1次谐波的旋转方向与基波合成磁动势相反
•=6K+1次谐波的旋转方向与基波合成磁动势相同
2. 6 K 3 （ K 1 、 2 、 3 、 ） 次谐波
fA3F 3co3scots
f B 3 F 3 c 3 o 1 o c s 2 t o 1 o 0 F s 2 3 c 3 c 0 o t o 1 s os 2
推论：
m相对称绕组通以m相对称电流时，所形成的m相合成 磁通势，也是圆形旋转磁通势，其幅值为各相脉振磁通势 幅值的m/2，其转速仍为同步转速。
5章
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三相的高次谐波磁通势
旋转磁动势中含有
1. 6 K 1 （ K 1 、 2 、 3 、 ） 次谐波 高次谐波磁动势，
但不包括3次谐波或
5章
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3.谐波分析
对周期性变化的矩形波分布的磁势，用傅氏级数进行谐 波分析，可分解成为：
fy(,1t) C co s co1ts 1,3 ,5
式中v=1，3，5…为谐波系数，系数Cv为
Cv 14
2
2
IyNys
inv 2
5章
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Fym ( x)
x =0 2
2
3 x 2
5章
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基波磁势为：
fy1 42 2IyN yco cso 1 ts F y1co cso 1 ts
Fy14 22IyNy0.I9yNy 为基波磁势最大幅值 三次谐波磁势为：
第11章交流绕组磁势
从同步电动机 模型理解电枢磁场 在能量转换中的作 用： 电枢的旋转磁 场的磁极代替手动 磁铁的驱动作用。 同步手动动画
1 从实例看电枢磁场在能量转换中的作用
电枢的旋转磁场的磁极代替手动磁铁的驱动作用。
定子旋转磁场动画
2 交流电枢绕组磁动势问题的知识结构
方法：从气隙磁动势入手进行分析 过程：一个载流线圈（集中整距绕组）的磁场与 磁动势； 一相绕组电流的磁动势； 三相绕组流过对称三相电流的磁动势。
f B1 FK 1 cos 120 cos t 120
cos 240 cos t 240
2) 三相合成基波磁动势表达式
f1 f A1 f B1 f C1 FK 1 cos cos t FK 1 FK 1 cos 120 cos t 120
1）3次谐波合成磁动势为零
f3 ( , t ) 0
2）5次谐波磁动势转向与转速： 与基波方向相反，转速等于基波的五分之一
f5 ( , t ) F5 cos(5 t ) N1I 1 F5 1.35 5 p
3）7次谐波磁动势转向与转速： 与基波方向相同，转速等于基波的七分之一
注意：是每对极下磁动 势，此处用N1，不是NK
P对极一相脉振磁势幅值
图中，绕组具有两对极， 每对极仍然只有一个线 圈，磁力线回路包围的 安匝数与一对极情况相 同。习惯用电枢绕组一 相串联匝数N1计算磁势， 于是得到
N1I 2 N1I FK 1 0.9 2 p p 4
B相脉振磁势：根据+B轴线位置，理解空间函数关系
14 14 f ( ) f k cos f k cos 3 f k cos 5 3 5
全国2006年7月高等教育自学考试电机学试题
全国2006年7月高等教育自学考试电机学试题课程代码：02271一、单项选择题(本大题共18小题，每小题1分，共18分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．直流电机电刷所接触的绕组元件正好位于几何中心线上时，在几何中心线处电枢磁势产生的磁通并不大，其原因是（）A．此处磁势虽大，但磁阻更大B．此处磁势并不大C．此处电枢磁势被主磁极磁势所抵消D．此处电枢磁势小2．利用同步发电机空载不饱和特性曲线、三相短路特性曲线可以求取（）A．同步电抗饱和值B．同步电抗不饱和值C．漏抗D．电枢反应电抗3．并联于大电网上的同步发电机，当运行于超前功率因数情况下，若逐渐减小励磁电流，则电枢电流是（）A．逐大B．逐小C．先增大后减小D．先减小后增大4．同步发电机参数X2称为（）A．漏抗B．正序电抗C．负序电抗D．零序电抗5．同步发电机和电网并联运行时，在下列哪种情况下其稳定性较好（）A．短路比较小B．欠励运行C．过励运行D．重载运行6．同步发电机带有纯电阻负载时的电枢反应是（）A．直轴去磁B．直轴加磁C.交轴及直轴去磁D．交轴及直轴加磁7．三相异步电动机定子绕组做成分布、短距绕组后，虽然感应电势的基波分量有所减小，但是它带来的优点主要是（）A．改善磁势、电势波形B．增加了某次谐波电势C．增加电机额定转速D．减小额定转速8．一台三相异步电动机拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降了10％，这时电动机电磁转矩为（）第 1 页第 2 页 A ．T N B ．0.81T NC ．0.1T ND ．0.9T N9．一台六极三相异步电动机，定子电流频率为f l =50赫，转子电流频率f 2=2赫，此时电动机的转速为（ ）A ．1000转／分B ．1500转／分C ．960转／分D ．1040转／分10．一台三相异步电动机运行在s=0.02时，则由定子通过气隙传递给转子的功率中有2％是（ ）A ．电磁功率B ．机械功率C ．机械损耗D ．转子铜耗11．三相异步电动机等值电路中，'-2r s s 1上的电功率是模拟转动时的（ ） A ．电磁功率 B ．转子铜耗C ．总机械功率D ．输出机械功率12．交流绕组，一个q=6的整距线圈组磁势的空间分布为（ ）A ．矩形波B ．尖顶波C ．阶梯形波D ．正弦波13．整数槽单层交流绕组的最大并联支路数为2a ，极对数p ，它们之间的关系是（ ）A ．2a=2pB ．2a=pC ．p 21a 2= D ．2a=4p14．欲使变压器的电压变化率△u=0，那么负载性质为（ ）A ．阻感性B ．纯感性C ．纯阻性D ．阻容性15．一台单相变压器在铁芯迭装时，由于硅钢片剪裁不当，迭装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将（ ）A ．减少B ．增加C ．不变D ．先增加后减小16．一台单相变压器，额定电压为220／110伏，当原边电压为250伏时，变压器等效电路中的励磁电抗将（） A ．不变 B ．变大C ．变小D ．接近为017．变压器的空载损耗（ ）A ．全部为铜耗B ．主要为铁耗C ．全部为铁耗D ．主要为铜耗18．若变压器电源电压不变，在空载和负载时，其铁耗（ ）第 3 页A ．完全相等B ．近似不变C ．变化很大D ．可忽略不计二、填空题(本大题共18小题，每小题1分，共18分)请在每小题的空格中填上正确答案。
电机与拖动技术 项目2 异步电机4
U1 W2
V1 U2
W1 V2
U1 W2
V1 U2
W1 V2
Y联结
D联结
工作制
是对电机各种负载，包括空载、停机和断电及其持续时间和先后次序 情况的说明。
分类：
连续工作制（S1）
额定条件下，能长时间连续运行。适用于风机、水泵、纺织机等。
短时工作制（S2）
额定条件下，在限定时间内短时运行，如15min、30min、60min、 90min。适用于水闸闸门启闭机等。
定子绕组
机
座
二、转子部分
1、转子铁心
转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁 心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲 制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上， 其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。
2、转子绕组——根据转子绕组的结构型式可分为
若要改变电机定子旋转磁动势的转向，只要改 变三相交流电流的相序，即把三相电源接到电机三 相绕组的任意两根导线对调，三相绕组中的电流相 序就将改变为U-W-V，旋转磁动势随之变为反方向 旋转。
（5）三相合成磁通势F 单相交流电通入单相绕组时即产生磁通势，其 大小与电流成正比，磁通势的方向由右手定则来判 断。磁通势的计算公式为：
2、极距
电角度 p 机械角度
两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的 槽数为Z，磁极对数为p，则极距： 注：一个极距τ占有180° Z = 空间电角度。 2p 3、线圈节距 y 一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。 y 的绕组为整距绕组 . y 的绕组为短距绕组 .
由上可知：磁通势的大小和方向取决于线圈中 电流的大小和方向。
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交流绕组一个整距线圈磁势的空间分布为在一个线圈磁势的空间分布中，可以看出以下特点：
1、空间相位：由于线圈的曲线形状，在它周围就形成了一个空间相位，这个空间相位意味着在不同位置，同一相位的磁势变化会有所不同。
2、空间强度：将线圈围绕在一起，空间内部的磁势的强度随着线圈的
增多而得以增强，空间强度在这一区域内是一个持续不断的平衡过程。
3、磁势的衰减：随着距离的增加，磁势会不断的衰减，衰减的速度可
以用幂次函数表示。
4、磁势方向：空间内不同位置的磁势，其方向相互垂直变化，当距离
改变时，方向会随之改变。
5、弯曲效应：由于空间内存在有限弯曲，磁势衰减会受到弯曲影响，
可以抵消大部分衰减。
6、磁势反射：当场强越大时，就会引起大量的磁势反射，这种反射可
以增加空间距离磁势的强度。
7、外部磁学场：空间内存在一个外部磁学场，会在线圈外有一定范围
的定时。
由以上可以看出，磁势在不同位置会有所变化，在有效施磁电路中也会受到外界磁场的影响，需要通过不断调试来获得理想的结果。