电机第十一章交流电机绕组的磁动势和气隙磁场

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。

《电机与拖动》试题库第一部分直流电机一、填空题：1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。

(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻)2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。

（Ea 〈U；Ea〉U）3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。

（叠绕组；波绕组；叠）4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。

（相反；相同）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。

（2p；2）6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。

（每极气隙磁通量；电枢电流）7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。

（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（）（F）2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（）（T）3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（F）4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（）（F）三、选择题1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。

（1）（1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3）（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

1.交流绕组的磁动势图1图2 图3从图中可以看出三相电流产生的总的磁场是随着转子的旋转而旋转的，设转子开始的位置就是A 相的轴线位置，也就是0α︒=时，此时a F 在轴线+A 轴上，当转子逆时针转动1α角时，a F 也转动1α角，这样最大的磁动势线就对应在1α，1α也就是t ω。

值得注意的是，上面的图是三相电流合成之后的磁动势，而对于每一相电流，他们产生的基波磁动势的表达式是11cos cos cos cos k k k f N I t F t ωαωα==，这个式子可以傅里叶变换为：'''1111111cos()cos()22k k k k k f F t F t f f αωαω=-++=+，可以发现，一个脉振磁动势可以分解为两个极对数和波长与脉振波完全一样，类比上面的合成磁动势，这里的cos()t αω-可以看成是振幅为112k F 的磁动势沿着逆时针转动，也就是转子的转动方向旋转，并且旋转的角速度为d d tdt dtαωω==，也就是说，这个行波是电角速度为ω，大小与转子转动的电角速度相等，也就是线圈中电流的电角速度相等。

另外，cos()t αω+部分可以看成振幅为112k F 的磁动势沿着顺时针转动，这个行波是电角速度为-ω，大小与转子转动的电角速度相等，也就是线圈中电流的电角速度相等。

这些都是电枢绕组上的电枢电流所产生的磁动势特征，分别通过对总的电枢磁动势a F 的旋转方向来过渡到单相电流产生的磁动势，由于转子是逆时针方向转动，所以电动势是逆时针转动，导致电枢电流逆时针转动，然后就有了a F 逆时针转动，可以形象的通过上面的图3看出随着α而转动。

1cos()f F αα=-2.图示说明分布、短距绕组的物理意义两槽单线圈磁场空间分布为矩形波，所以含有大量的谐波在里面，那么产生的电动势也就有大量的谐波。

图4 两槽单线圈磁力线分布6槽三相电机磁场空间分布为阶梯波，所以也含有大量的谐波。

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、交流绕组的基本知识（⼀）构成原则合成电动势和合成磁动势的波形要接近正弦形（基波、谐波）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）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4.每极每相槽数q:5. 电⾓度=p ^360° =pX 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=pX 机械⾓度。

1. 2.3. 铜耗P u 减⼩，⽤铜量减少。

1.极距T : "匹或"22p2p2.线圈节距 y : 整距y= T ; 短距yv T 。

3.槽距⾓a（电⾓度）：⼝=于6. 并联⽀路数a120 度相带 ------- 将⼀对磁极分成 m 份，每份所占电⾓度8.极相组⼀⼀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:P X3602X360°a = ------- = --------- = 30Z 24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a ，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 a 。

交流电机的绕组电动势和磁动势
一． 基本概念
1．机械角度和空间电角度α= p*β
2. 槽距角α 360p q Q
⨯︒
= 每极每相槽数q 2Q
q mp =
3.极距τ和节距y1
4.整距线圈 短距线圈 分布线圈
二．分布系数 短距系数 绕组系数
基波分布因数 1sin()2sin()2d q
K q αα
=
基波节距（短距）因数 )2(1πy S i n k p =
基波绕组因数 111*p d dp k k k =
短距分布可以削弱谐波电势
三、基波电势
一根导体基波电势的有效值 E 1=2.22Φ1f
整距线匝基波电势的有效值 E T1=4.44Φ1f
整距线圈基波电势的有效值 E T1=4.44N k Φ1f
极相组基波电势的有效值 E T1=4.44N k1k dp1Φ1f
每相基波电势的有效值 E Φ1=4.44N 1k dp1Φ1f
四、磁动势
1.单层集中整距绕组通入直流电i 产生的气隙磁动势，矩形波 0.5N k i
2.单层集中整距绕组通入交流电
cos i t ω=
产生的气隙磁动势，脉振矩形波， 基波磁动势的最大振幅F k1=0.9N k I
3.A 相(单层集中整距绕组)电流
cos i t ω=时产生的气隙磁动势，脉振矩形波， 基波磁动势的最大振幅F k1=0.9N 1I/p
4.三相(单层集中整距绕组)对称电流时产生的气隙基波磁动势，旋转磁动势，三相合成基波磁动势的振幅F 1=3F k1/2=1.35N 1I/p 。

5.若绕组分布、短距则要乘以绕组因数。

感应电机气隙主磁场滞后于激磁磁动势概述说明1. 引言1.1 概述感应电机是一种常见的电动机类型，它利用磁场的变化产生感应电动势，并通过相互作用力驱动转子运动。

然而，实际感应电机中存在一个有趣的现象，即感应电机气隙中的主磁场滞后于激磁磁动势。

这个滞后现象对感应电机的性能和工作效率都有重要影响。

1.2 文章结构本文将首先介绍感应电机的基本原理，包括其工作原理和结构特点。

接下来将详细讨论气隙对感应电机性能的影响，以及主磁场滞后于激磁磁动势的原因。

为了验证理论分析结果，我们进行了一系列实验，并对实验结果进行了收集、处理和分析。

最后，我们总结了实验发现并提出了进一步研究的建议和展望。

1.3 目的本文旨在探索感应电机气隙中主磁场滞后于激磁磁动势的现象，从而进一步理解感应电机工作原理和性能特点。

通过深入分析和实验验证，希望能够为感应电机的设计和优化提供一定的理论基础和实践指导，推动感应电机技术的发展和应用。

2. 正文：2.1 感应电机基本原理感应电机是一种常见的交流电机，其基本原理是根据法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律来工作。

当感应电机中的转子受到外部磁场的影响时，将在其轴心线上产生感应电动势，并且通过洛伦兹力实现转子的运动。

2.2 气隙对感应电机性能的影响在感应电机中，气隙是转子与固定部分之间的间隙。

气隙大小会对感应电机的性能产生直接影响。

较小的气隙可以提高磁场传递效率，减少能量损耗；而较大的气隙则可能导致漏磁现象增加，进而降低整体效率。

2.3 主磁场滞后于激磁磁动势的原因在正常情况下，主磁场一般滞后于激磁磁动势。

这主要是由于感应电机中存在铜损耗和铁损耗所引起的。

具体来说，铜损耗主要由绕组导线中的电流引起，在功率传递过程中会导致磁场的滞后；铁损耗则是由于铁芯材料本身存在磁滞现象，也会导致主磁场滞后。

此外，感应电机的结构参数和工作条件也会对主磁场滞后产生影响。

例如，气隙大小、电压频率等因素都可能改变磁场滞后的程度。