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米乐体育平台登入:电机学 课后答案 第四章

来源:米乐体育平台网 作者:米乐体育app下载 发布日期: 2022-09-27 06:12:55

  答:直流电枢绕组是无头无尾的闭合绕组,通过换向器和电刷与外电路联接,各支路在磁场中的位置不变,构成各支路的元件数不变,但元件号不断变化。

  4-2何谓相带?在三相电机中为什么常用60°相带绕组而不用120°相带绕组?

  答:相带是指每极下每相绕组所占有的区域,通常用一个线圈组在基波磁场中所跨的电角度来表示。

  与120°相带绕组相比,采用60°相带绕组可以获得较大分布系数,并且因有正负相带而不含偶数次谐波磁动势。一般不会采用120°相带绕组,通常只用在单绕组变极电机中。

  4-3双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有什么关系?答:对于双层绕组,a max =2p ;

  答:双层绕组的主要优点:可以选择最有利的节距,并同时采用分布绕组,以改善电动势和磁动势的波形;所有线圈具有同样的尺寸,便于制造;端部形状排列整齐,有利于散热和增强机械强度。

  单层绕组的主要优点:嵌线比较方便,且没有层间绝缘,槽的利用率较高。单层绕组一般都是整距绕组,不易采用短距来削弱谐波,电机的电磁噪音

  4-5为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势?为了消除5次或7次谐波电动势,节距应选择多大?若要同时削弱5次和7次谐波电动势,节距应选择多大?答:短距系数k y ν=sin(ν

  近1;相反,分布越是分散,其分布系数越小。利用60°相带绕组来说明:对基波磁场而言,线圈组的电动势相量分布在60°范围内,分布比较集中,因此分布系数较大;对ν次谐波磁场而言,线圈组的电动势相量分布在ν⨯60︒范围内,分布相当分散,因此分布系数很小。

  4-6为什么对称三相绕组线的倍数次谐波?为什么同步发电机三相绕组多采用Y 型接法而不采用△接法?

  答:在对称三相绕组相电动势中,3及3的倍数次谐波分量是同相位、同大小的。所以,在线的倍数次谐波分量相互抵消,即不存在3及3的倍数次谐波。

  采用△接法时,会在三角形回路中产生在3及3的倍数次谐波环流,引起附加损耗。因此,同步发电机三相绕组多采用Y 型接法。

  4-7为什么说交流绕组产生的磁动势既是时间的函数,又是空间的函数,试以三相绕组合成磁动势的基波来说明。答:三相绕组的基波合成磁动势为f 1(t , θ) =

  4-8脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性?产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同?

  答:脉振磁动势:在空间上随θ角按余弦规律分布,其轴线固定不动;在时间上随wt 按余弦规律脉振,即其大小不断地随电流的交变而在正、负幅值之间脉振。从物理上看,脉振磁动势属于驻波。

  旋转磁动势:在空间上随θ角按余弦规律分布,在时间上随wt 以同步转速向前推移。从物理上看,旋转磁动势属于行波。

  4-9把一台三相交流电机定子绕组的三个首端和三个末端分别连在一起,再通以交流电流,则合成磁动势基波是多少?如将三相绕组依次串联起来后通以交流电流,则合成磁动势基波又是多少?可能存在哪些谐波合成磁动势?答:零;

  4-10一台三角形联接的定子绕组,当绕组内有一相断线时,产生的磁动势是什么磁动势?

  4-11把三相感应电动机接到电源的三个接线头对调两根后,电动机的转向是否会改变?为什么?

  4-12试述三相绕组产生的高次谐波磁动势的极对数、转向、转速和幅值。它们所建立的磁场在定子绕组内的感应电动势的频率是多少?答:高次谐波磁动势的极对数:νp 。

  高次谐波磁动势的转向:6k-1次谐波磁动势与基波磁动势转向相反;6k+1次谐波磁动势与基波磁动势转向相同。

  4-13短距系数和分布系数的物理意义是什么?试说明绕组系数在电动势和磁动势方面的统一性。

  分布系数:由于绕组分布在不同的槽内所引起的折扣(与集中绕组相比)。电动势是时间正弦量,磁动势是空间正弦量。

  相邻线圈电动势的时间相位差和磁动势的空间相位差相同。因此,线圈组电动势的几何和与算术和之比自然等于线圈组磁动势的几何和与算术和之比,这是分布系数的统一性。

  线圈两有效边的电动势几何和与算术和之比是电动势的短距系数。从一个短距线圈磁动势的谐波分析中得出的短距系数电动势短距系数相同。

  4-14定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系?一台50Hz 的三相电机,通入60Hz 的三相对称电流,如电流的有效值不变,相序不变,试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变?

  三相合成磁动势基波的转速与电流频率成正比关系,会增大1.2倍;三相合成磁动势基波的转向由相序决定,与电流频率无关。

  4-15有一双层三相绕组,Z=24,2p=4,a=2,试绘出:(1)槽电动势星形图;(2)叠绕组展开图。解:τ=

  选择y 1=5,这样可以同时削弱5次和7次谐波。按60°相带分相,槽电动势星形图如下

  4-16已知Z=24,2p=4,a=1,试绘制三相单层同心式绕组展开图。解:A相同心式绕组展开图如下

  Φ7=0. 09⨯10-2Wb ,试求:(1)电机的极数;(2)定子槽数;

  (4)相电动势E 1、E 3、E 5、E 7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。解:(1)由n N =

  4-18一台汽轮发电机,2极,50Hz,定子54槽,每槽内两根导体,a=1,

  y 1=22槽,Y联接。已知空载线V ,求每极基波磁通量Φ1。解:每相绕组的串联匝数N =

  4-20一台三相同步发电机,定子为三相双层叠绕组,Y联接,2p=4,Z=36槽,

  =,每槽导体数为6,a=1,基波磁通量Φ1=0. 75Wb ,基波电动势频率τ9

  (2)若气隙中还存在三次谐波磁通,Φ3=0. 1Wb ,求合成相电动势和线电动势。解:每相绕组的串联匝数N =

  (1)计算脉振磁动势基波和3、5、7等此谐波的振幅,并写出各相基波脉振磁动势的表达式;

  (3)计算三相合成磁动势的基波及5、7、11次谐波的幅值,并说明各次谐波的转向、极对数和转速;

  (5)分析基波和5、7、11次谐波的绕组系数值,说明采用短距和分布绕组对磁动势波形有什么影响。解:每相绕组的串联匝数N =

  三相合成磁动势的7次谐波的表达式为-14. 99cos(wt -7θ) 三相合成磁动势的11次谐波的表达式为-28. 49cos(wt +11θ) (5)基波和各次谐波的绕组系数绝对值之比为

  由于谐波绕组系数较小(齿谐波除外),故采用短距和分布绕组时,可使谐波磁动势的幅值大大降低,从而使磁动势波形接近正弦形。

  求当定子电流为额定值时,三相合成磁动势的基波,3、5、7次谐波的幅值和转速,并说明转向。

  4-23试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势,转向是顺时针还是逆时针方向。

  (2)星形联接的对称三相绕组内,通以不对称电流:I A =100∠0︒A ,

  对于(a)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是逆时针方向;对于(b)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是顺时针方向。通以负序(C-B-A)电流

  对于(a)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是顺时针方向;对于(b)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是逆时针方向。(注意:本小题中并未指出是否为对称电流。)(2)

  对于(a)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是逆时针方向;对于(b)图而言,会产生旋转磁动势,其转向是顺时针方向。(3)

  星形联接一相断线时,相当于单相绕组的情形。所以,产生的是脉振磁动势,不是旋转磁动势。

  4-24在对称的两相绕组(空间差90°电角度)内通以对称的两相电流(时间上差90°),试分析所产生的合成磁动势基波,并由此论证“一旋转磁动势可以用两个脉振磁动势来代表”。

  于是,f 1(t , θ) =f A 1(t , θ) +f B 1(t , θ) =F φ1cos(wt -θ) ,为旋转磁动势。从而验证了“一旋转磁动势可以用两个脉振磁动势来代表”。特殊情形是“一个圆形旋转磁动势可以用两个在时间上和在空间上相差90°的等幅脉振磁动势来代表”。

  4-25一对称三相绕组,在A、B相绕组内通入电流i =I m sin wt ,求:(1)分别写出各相的基波磁动势表达式;(2)写出合成基波磁动势表达式,并说明其性质;

  答:(1)由题设条件可知,i A =i ,i B =-i ,i C =0。(各相电流的参考方向为习

  B 相绕组轴线一台三相四极交流电机,定子三相对称绕组A、B、C分别通以三相对称电流i A =10sin wt A,i B =10sin(wt -120︒) A ,i C =10sin(wt -240︒) A ,求:(1)当i A =10A 时,写出各相基波磁动势的表达式以及三相合成磁动势基波的表达式,用磁动势矢量表示出基波合成磁动势的空间位置;

  (2)当i A 由10A 降至5A 时,基波合成磁动势矢量在空间上转过了多少个圆周?解:各相基波磁动势的一般表达式为

  度为2p π。所以,基波合成磁动势矢量在空间转过了() /(2p π) =圆周。

  一台三相4极同步电机,定子绕组是双层短距分布绕组,每极每相槽数q=3,线,并联支路数a=2。通入频率f 1=50Hz的三相对称电流,距

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