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第三章思考题

3-3 什么叫相带？相带属性如何确定？在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带？

【答】 相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大，故除了单绕组变极电机外，一般都用60°相带绕组。

3-6 为什么极相组A 和极相组X 串联时必须反接？如果正接将引起什么后果？

【答】 因极相组A 的电势与极相组X 的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。若正接将引起电势为0的后果。

3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的？它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处？

【答】 设气隙中的主极磁场为正弦分布，即αsin 1B b =，式中1B 为气隙密度的基波幅

值；设0=t 时，导体位于极间、将要进入N 极的位置，转子旋转的角频率为ϖ，则导体中的感应电动势为t E lv B blv e ϖαsin 2sin 111===；p 对极的电机一个极下的磁通量为

l B lB p D p DlB d p DlB p d D l B d D bl p τπ

ππαααααπ

ππ

111010101222sin 22sin 2=⋅⋅===⋅==Φ⎰⎰⎰电机，感应电动势的频率60pn f =，转子的线速度f pn p D n D v τππ260

2260===，故导体电动势的有效值为111111222222222Φ=⎪⎭⎫ ⎝⎛====

f l B f l fB f l B v l B E πτππττ；在考虑短距和分布后，整个线圈

组的合成电动势()

()()()11111111111222Φ=Φ=Φ==w c d p c d p c d c q k qN f k k qN f k k fN q k qE E πππ；

对于双层绕组，每相绕组有p 2个极相组，设并联支路数为a ，如果一相绕组的总串联匝数表示为，

c qN a p N 2=，则相电动势为1111112222Φ=Φ⎪⎭

⎫ ⎝⎛==w w c q ph fNk k qN a p f K a p E ππ，对于单层绕组，每相绕组总共有p 个极相组，则每相绕组的总串联匝数为c qN a p N =。而变压器一次绕组中感应电动势的有效值m fN E Φ=π21，它们的区别主要在于，交流绕组通过短距

和分布时，使合成磁动势打了折扣，体现为绕组的基波绕组因数1w k 。

3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。它们是大于1、小于1，还是等于1，为什么？

【答】 分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。绕组因数是既考虑短距又考虑分布时，整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势，因此分布因

数只能小于或等于1。节距因数是衡量当τ<1y 时，电动势或磁动势与τ<1y 时电动势或磁动势相比所打的折扣，由于τ<1y 时，绕组所产生的电动势或磁动势最大，因此节距因数也只能小于或等于1。绕组因数是分布因数与节距因数的乘积，所以绕组因数也只能小于1或等于1。

3-10 为什么用于计算交流绕组感应电动势的绕组因数，亦适用于计算磁动势？

【答】 因为相邻线圈电动势的时间相位差与磁动势的空间相位差相同，线圈组电动势向量合成计算与磁动势矢量的合成计算一样，所以两者的绕组因数相等。

3-11 试述谐波电动势和齿谐波电动势产生的原因以及抑制方法，能采用分布和短距消除齿谐波吗？

【答】 ①谐波电动势：由于主极表面造成的气隙不均匀，铁芯饱和，定子开槽等原因，使气隙磁场在空间非正弦分布，从而可以分解出一系列高次谐波，这些高次谐波也将在绕组中感应出高次谐波电动势。

②齿谐波电动势：在现代交流电机中，定子铁芯均开有带槽口工槽，开槽结果使单位面积下的气隙磁导变为不均匀。对应于齿的位置的气隙较小，单位面积下磁导较大；对应于槽的位置气隙较大，单位面积下磁导较小。这将导致气隙磁场的分布发生改变。因此开槽以后在原先不开槽的时气隙磁导波上要叠加一个与定子齿数相对应的附加周期性磁导分量。对于凸极同步发电机，若转子有效极弧的宽度等于定子齿距的整数倍，且主极磁场在定子开槽前为正弦分布，则在定子开槽以后，主极磁场虽然发生畸变，使槽部磁场减弱，但由于定子齿、槽不动，空间周期性的附加磁导不随时间而变化，故定子绕组的感应电动势将仍为正弦形而没有其它谐波。但是若主极磁场中原先已经有齿谐波磁场，则在定子开槽以后，由于周期性空间附加磁导的“调制”和“放大”作用，在整数槽绕组和气隙较小的情况下，定子绕组中的齿谐波电动势可能比不开槽时增大很多倍，从而使发电机的电动势波出现明显的齿谐波波段；若转子有效极弧的宽度等于定子齿距的整数倍，则主极移动时，主极下所对着的齿数将不断地发生变化，因此一个极下的总磁导将不断地发生变化，从而引起主极磁通的纵向脉振，并使定子绕组中齿谐波电动势进一步增大。

③ 谐波电动势的削弱方法

a. 采用短距绕组，适当选择线圈的节距可使某次谐波的节距因数等于或接近于零，为消除第ν次谐波，只要选用比整距绕组短τν

1的短距线圈即可。 b. 采用分布绕组，分布绕组的每极每相槽数q 越多，各次谐波因数越小，在极数越多，q 达到2时，可用分数槽绕组来消除高次谐波。

c. 改善主极磁场分布，在凸极同步电机中，可设法改善主极极靴外形；在隐极机中，可通过改善励磁磁动势的分布使主极磁场在气隙中接近正弦分布。

④ 齿谐波的削弱方法

a. 采用斜槽；在凸极同步电机中，可用斜极来削弱齿谐波。

b. 采用分数槽。

c. 采用半闭口槽，磁性槽楔，选择阻尼节距等其他措施。

⑤ 由于齿谐波的绕组因数恰好等于基波绕组因数，所以不能采用短距和分布绕组的方法来消弱。

3-12 斜槽是怎样消除谐波电动势的？能消除所有的齿谐波吗？应消除哪次？斜过多少距离？