6.交流电机共同理论

第二篇 交流电机的共同理论第6章▲6-1 时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2 整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？ 6-3 为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4 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？▲6-5 试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。

▲6-6 试述分布系数和短距系数的意义。

若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。

6-7 齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？∨6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层绕组展开图。

解：2)34/(242/=⨯==pm Z q ，取单层链示，绕组展开图如下：∨6-9 有一双层绕组，Z=24，2p=4，a=2，τ651=y 。

试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。

解：（1）槽电动势星形图如右： 2)34/(242/=⨯==pm Z q542465651=⨯==τy（2）画出其叠绕组A 相展开图如下 ：6-10 一台两极汽轮发电机，频率为50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有两根有效导体，a=1，y 1=22，Y 接法，空载线电压为U 0=6300V 。

试求基波磁通量Φ1。

∨6-11 一台三相同步发电机，f=50H Z ，n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：q=3，τ981=y ，每相串联匝数N=108，Y 接法，每极磁通量Φ1=1.015×10-2Wb ，Φ3=0.66×10-3Wb ，Φ5=0.24×10-3Wb ， Φ7=1.015×10-4Wb ，试求：(1)电机的极对数；（2）定子槽数；（3）绕组系数k N 1、k N 3、k N 5、k N 7；（4）相电动势E φ1、E φ3、E φ5、E φ7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。

交流电机控制原理通常涉及改变电机的电压、频率或二者来控制其转速和扭矩。

最常见的交流电机类型包括异步电机（也称为感应电机）和同步电机。

以下是两种电机的控制原理及控制系统的简要介绍：异步电机（感应电机）控制原理：异步电机的转速由其供电频率和极数确定，根据公式\( n = \frac{120f}{p} \)，其中\( n \) 是电机的同步转速，\( f \) 是供电频率，\( p \) 是极对数。

电机实际转速会低于同步转速，这个差值称为滑差。

1. 频率控制（V/f控制）：电压和频率成比例调整，以维持电机的磁通密度，从而控制转速。

适合于要求不高的应用，如风扇或泵。

2. 矢量控制（磁场定向控制，FOC）：精确控制电机的磁场和转矩。

将电机模型从时间域转换到旋转参考框架（d-q坐标系），独立控制转矩和磁通。

需要电机参数，通过编码器或传感器反馈，能提供高性能的控制。

3. 直接转矩控制（DTC）：直接控制定子磁通和电磁转矩，快速响应。

不需要转速或位置传感器，适合于要求快速动态响应的应用。

同步电机控制原理：同步电机的转速与供电频率严格同步。

转速由同步速度公式\( n_s = \frac{120f}{p} \) 确定。

1. 矢量控制：同样适用于同步电机，允许对转矩和磁通进行独立控制。

通常需要位置或速度反馈来实现精确控制。

2. 直接转矩控制（DTC）：同样可以用于同步电机，提供快速的转矩响应。

控制系统组件：交流电机的控制系统通常包含以下组件：1. 输入设备：用于接收命令和反馈信号，如开关、按键、编码器等。

2. 控制器：可以是微处理器、PLC或专用的电机控制器，用来实现控制算法。

3. 功率变换器：通常是逆变器，用来将直流电转换为可控的交流电，以调整电机的电压和频率。

4. 反馈传感器：如速度传感器、位置传感器、电流传感器和电压传感器，用于闭环控制。

5. 保护装置：确保系统在过载、短路、过热等异常情况下能够安全运行。

控制系统设计：设计交流电机的控制系统时，需要考虑以下因素：电机类型和规格：选择合适的控制方法和硬件。

首页 - 我的作业列表 - 《电机学》第二次作业答案完成日期：2020年06月09日 09点49分说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。

一、单项选择题。

本大题共23个小题，每小题 2.5 分，共57.5分。

在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。

1.三相四极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（）。

A.B.C.2.交流绕组的绕组系数通常为（）。

A.<1B.>0C.=13.相对称交流绕组的基波电势幅值为E1,绕组系数为k w1，3次谐波绕组系数为k w3，则3次谐波电势幅值为（）A.0B.C.4.一台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转速（）。

A.变大B.减小C.不变5.单相绕组的基波磁势是（）。

A.恒定磁势B.脉振磁势C.旋转磁势6.交流电机定、转子的极对数要求（）。

A.不等B.相等C.不可确定7.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势（）。

A.都减小B.不变C.基波电势不变，谐波电势减小8.A.B.C.D.9.与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差一些，主要是（）。

A.B.C.D.10.A.B.C.D.11.三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。

A.与转差率反比B.与转差率无关C.与转差率正比D.与转差率成某种函数关系12.A.B.C.D.13.A.B.C.D.无法确定。

14.对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（）。

A.B.C.D.15.并励直流电动机磁通增加10？，当负载力矩不变时（T2不变），不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，下列量变化为：P2（）。

A.增加B.减小C.基本不变16.一台他励直流发电机，额定电压220V，6极，额定支路电流为100A，当电枢为单叠绕组时，其额定功率（）。

6项交流电机的优缺点
交流电机是一种常用的电动机类型，具有以下优缺点：
1. 优点：
- 高效率：交流电机具有高效率，能够将电能转化为机械能的效率较高。

- 宽频范围：交流电机的运行速度可以在一定范围内调节，适应不同的工作要求。

- 高起动转矩：交流电机具有较大的起动转矩，适用于需要大的开始力矩的应用。

- 维护成本较低：交流电机通常结构简单，维护容易，维护成本较低。

2. 缺点：
- 相对复杂的控制：和直流电机相比，交流电机的控制较为复杂，需要使用变频器或其他复杂的控制装置。

- 振动和噪音：交流电机在运行时可能会产生振动和噪音，影响到工作环境和使用者的舒适度。

- 对电源质量要求高：交流电机对电源的质量要求较高，如果电源质量较差可能会对电机的正常运行产生影响。

- 大型和高功率的应用受限：交流电机在大型和高功率应用方面受到一定的限制，直流电机在这方面具有更大的优势。

综上所述，交流电机具有高效率、宽频范围和高起动转矩等优点，但也有控制复杂、振动噪音和对电源质量要求高等缺点。

因此在选择电机时需要综合考虑具体应用需求。

第2篇-电机作业（第6、7章）个第2篇交流电机的共同理论问题第6章6.1 时间和空间电⾓度是怎样定义的？机械⾓度与电⾓度有什么关系？答空间电⾓度是指⼀对主磁极所占的空间距离，称为360°的空间电⾓度。

时间电⾓度是指感应电动势交变⼀次所需要的时间为360°的时间电⾓度。

机械⾓度和电⾓度之间的关系为：电⾓度=极对数×机械⾓度。

6.2 整数槽双层绕组和单层绕组的最⼤并联⽀路数与极对数有何关？答采⽤60°相带法，在单层绕组中，每对极下，必须⽤两个相带下的槽导体组成⼀个线圈组（如⽤A 相带和X 相带的槽导体组成A 相线圈组），也就是每对极只有⼀个极相组，所以最⼤并联⽀路数等于极对数，p a =，⽽在双层绕组中，每个槽中上下层分开，⼀个相带下的线圈可组成⼀个极相组，每对极有⼆个极相组，所以最⼤并联⽀路数可等于极对数的⼆倍，即p a 2=。

6.3为什么单层绕组采⽤短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的⾼次谐波？答单层绕组采⽤60°相带，在每对极下，必须⽤两个相带下的槽导体组成⼀个极相组，所以对于单层绕组来说，⼀般它只能组成整距绕组，即使采⽤短距连接，各线圈的电动势和磁动势并未改变，所以不能削弱谐波。

6.4 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？答相带通常指⼀个线圈组在基波磁场中所跨的电⾓度。

常采⽤60°相带绕组是因为：（1）分布系数较⼤；（2）有正负相带⽽不含偶数次谐波磁动势。

6.5 试说明谐波电动势产⽣的原因及其削弱⽅法。

答⼀般在同步电机中，磁极磁场不可能为正弦波，由于电机磁极磁场⾮正弦分布所引起的发电机定⼦绕组电动势就会出现⾼次谐波。

为了尽量减少谐波电动势的产⽣，我们常常采取⼀些⽅法来尽量削弱电动势中的⾼次谐波，使电动势波形接近于正弦。

⼀般常⽤的⽅法有：（1）使⽓隙磁场沿电枢表⾯的分布尽量接近正弦波形。

《电机学》复习题一、磁路与变压器1、变压器就是利用___________ 原理来升高或降低电压的一种静止的电能转换器。

2、_____ 是所有变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器。

（A）电力变压器；（B）整流变压器；（C）电炉变压器；（D ）高压试验变压器3、变压器铁芯多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，可增大激磁电流。

（）4、为了绝缘方便，变压器低压绕组紧靠铁芯，高压绕组则套在低压绕组的外面。

（）5、在三相变压器中，额定电压都是指线电压。

（）6、在三相变压器中，额定电流都是指相电流。

（）7、三相变压器其铭牌数据S N =5000kVA，U IN /U2N =66/10.5 kV，一次侧为Y接法，二次侧为△接法，则二次侧的额定电流为_____________ 。

（A）375A ；（B）297.4A ；（C）43.74A ；（D）274.93A。

&三相变压器其铭牌数据S N =50kVA，U IN /U2N =10000/400 V，一次侧、二次侧都为Y接法，则一次侧的额定电流为___________ 。

（A） 4.89A ；（B） 2.89A ；（C）42.17A ；（D）72.17A。

9、变压器从一次侧到二次侧的能量传递过程是依靠___________ 的媒介而实现的。

10、变压器在铁芯饱和时，为了得到正弦变化的磁通，磁化电流中的高次谐波分量，尤其是_________ 是必需的。

11、变压器在铁芯饱和时，如果磁化电流为纯粹的正弦波，则磁通便为一正弦波。

（）12、变压器在感性负载时，二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。

（）13、变压器在容性负载时，二次侧端电压一定低于二次侧的感应电势。

（）14、变压器空载试验可以测定变压器的变压比、空载电流、空载损耗以及15、为了安全，变压器的空载试验一般都在低压侧进行。

（）16、为了测量方便，变压器负载试验时一般都是把低压侧接电源，而令高压侧短路。

交流电机工作原理及应用
交流电机的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力的相互作用。

当通电导线置于磁场中时，由于电流通过导线而产生的磁场与外部磁场相互作用，导致导线受到一个力的作用。

这个力称为洛伦兹力，它的方向与磁场、电流以及导线间的关系有关。

在交流电机中，由于电流的方向随着时间而改变，洛伦兹力也随之改变。

交流电机由定子和转子两部分组成。

定子是不动的部分，由铜线圈绕成。

当通过定子的线圈通电时，会在定子产生一个旋转磁场。

转子是可转动的部分，常为一个铁心。

当旋转磁场与转子的磁场相互作用时，由于洛伦兹力的作用，在转子上产生一个力矩，使其转动。

交流电机的应用非常广泛。

家用电器、工业机械、交通工具等众多领域中都有交流电机的应用。

家用电器如洗衣机、空调、电风扇等常常采用交流电机作为驱动装置。

工业机械中的风机、泵、压缩机等也大量使用交流电机。

交通工具如电动汽车、列车等的驱动系统中也离不开交流电机。

此外，交流电机还广泛应用于发电机、传动装置、机床等领域。

总的来说，交流电机通过利用电流与磁场的相互作用产生的力矩实现机械转动。

其原理简单、结构紧凑、效率高，因此在各个领域都有广泛的应用。

交流电机的参数公式大全1.电机的额定功率（P）公式如下：P = √3 × V × I × cosθ其中，V是电压，I是电流，cosθ是功率因数。

2.电机的工作电流（I）公式如下：I = P / (√3 × V × cosθ)其中，P是功率，V是电压，cosθ是功率因数。

3.电机的效率（η）公式如下：η = (Pout / Pin) × 100其中，Pout是输出功率，Pin是输入功率。

4. 电机的输出功率（Pout）公式如下：Pout = η × Pin其中，η是效率，Pin是输入功率。

5.电机的转速（N）公式如下：N=120×f/p其中，f是电机的频率，p是电机的极对数。

6. 电机的同步速度（Nsync）公式如下：Nsync = 120 × f / p其中，f是电机的频率，p是电机的极对数。

7.电机的滑差（s）公式如下：s = (Nsync - N) / Nsync其中，Nsync是电机的同步速度，N是电机的转速。

8.电机的电磁转矩（Te）公式如下：Te = (Pout / N) × 60其中，Pout是输出功率，N是电机的转速。

9.电机的转矩与电流的关系公式如下：Te=k×I^2其中，Te是电机的电磁转矩，k是常数，I是电流。

10.电机的起动转矩（Ts）公式如下：Ts = (Pst / Nst) × 60其中，Pst是起动功率，Nst是起动转速。

11.电机的起动转矩与启动性能的关系公式如下：Ts = (3 × K / s) × (St / Tst)其中，K是电机的转矩系数，s是滑差，St是起动转矩，Tst是其对应的转速。

12.电机的转矩反馈（Tf）公式如下：Tf=k×(Te-T)其中，k是转矩系数，Te是电磁转矩，T是负载转矩。

这些参数公式只是交流电机的一部分，不同类型的电机还有其他特定参数的公式。

《电机与电气控制》课程标准一、课程目标本课程旨在培养学生掌握电机与电气控制的基本理论知识和实践技能，能够熟练应用电机与电气控制技术解决实际问题和故障排除。

学生应能够正确使用和维护常见的电机与电气控制设备，具备一定的职业素养和安全意识。

二、教学内容与要求1. 电机基础知识：掌握交流电机和直流电机的原理、结构、特点和应用。

2. 电气控制原理：了解常用低压电器、控制电路和控制系统的基本原理和应用。

3. 电机控制：掌握电机控制的基本原理和方法，包括变频器、伺服控制器等的应用。

4. 电气安全：了解电气安全的基本知识和操作规程，确保学生和工作人员的安全。

5. 实践技能：通过实验、实训和实习等环节，培养学生的实践技能和解决问题的能力。

三、教学安排本课程总学时数为180学时，分为理论教学和实践教学两个部分。

理论教学包括课堂讲授、案例分析、小组讨论等环节，实践教学包括实验、实训和实习等环节。

课程时间安排应充分考虑理论与实践的结合，注重学生的实践技能培养。

四、考核方式本课程的考核应注重过程考核，包括课堂表现、实验报告、实训报告和期末考试等多个方面。

考核标准应客观、公正、透明，有利于学生的综合素质和能力提升。

五、教学资源1. 教材：选择适合本课程的优秀教材，并结合实际情况选用其他相关参考资料。

2. 实验室：建立电机与电气控制实验室，提供常用电机、电气控制设备和实验器材。

3. 实训基地：与相关企业合作，建立实训基地，为学生提供实践机会和指导。

4. 多媒体资源：利用多媒体资源，如视频、图片等，丰富课堂教学内容，提高学生的学习效果。

5. 考核方式：结合多种考核方式，如面试、作业、项目成果等，全面评估学生的学习成果。

六、师资队伍本课程的教师队伍应具备电机与电气控制专业知识和丰富的教学经验，能够熟练运用现代教学方法和手段，为学生提供高质量的教学服务。

教师应具备行业背景和实践经验，能够为学生提供实践指导和企业合作机会。

七、课程特色1. 注重理论与实践的结合：本课程将理论知识与实践技能相结合，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

交流电机的工作原理
交流电机的工作原理基于法拉第电磁感应原理和楞次定律。

交流电机由定子和转子两部分组成。

定子是固定不动的部分，由线圈组成，通过电源输入交流电流。

转子是可以旋转的部分，通常由磁铁组成。

当定子通电时，电流在定子线圈中形成一个磁场。

根据法拉第电磁感应原理，磁场变化会产生感应电动势。

在交流电机中，由于电流方向不断改变，所以磁场也不断变化。

而转子中的磁铁由于靠近定子，在定子磁场的作用下，产生一个相对于定子磁场的转子磁场。

根据楞次定律，当转子磁场和定子磁场之间存在相对运动时，会产生感应电流。

这个感应电流会在转子上形成一个磁场，与定子磁场相互作用，从而产生电动力矩。

电动力矩会使转子开始旋转。

随着转子的旋转，转子磁场会不断与定子磁场相对运动，从而不断产生新的感应电流和新的电动力矩。

这样，电机就能够持续地将电能转化为机械能，并输出功率。

需要注意的是，交流电机通常需要外部提供的起动力矩，以克服转子的转动惯量和摩擦力。

一旦电机开始旋转，它就可以自行维持运转，直到外部力停止电机运转或者电源关闭。

综上所述，交流电机的工作原理是通过定子和转子之间的磁场
相互作用产生的电动力矩来实现电能转化为机械能的过程。

这种原理在许多家用电器和工业设备中都得到了广泛应用。