电机学 课后习题答案(第2篇).doc

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：，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， 。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）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50HZ，定子槽数为54槽，每槽内有两根有效导体，a=1，y1=22，Y接法，空载线电压为U0=6300V。试求基波磁通量Φ1。
∨6-11 一台三相同步发电机，f=50HZ ，nN =1500r/min，定子采用双层短距分布绕组：q=3，，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kN1、kN3、kN5、kN7；
（4）相电动势Eφ1、Eφ3、Eφ5、Eφ7及合成相电动势Eφ和线电动势El。
解：（1）电机的极对数 ；（2）定子槽数 ；
（3）绕组系数

（4）电动势

第7章
▲7-1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，试以三相合成磁动势的基波来说明。
▲7-2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？
7-3一台三角形连接的定子绕组，接到对称的三相电源上，当绕组内有一相断线时，将产生什么性质的磁动势？
▲7-4把一台三相交流电机定子绕组的三个首端和末端分别连在一起，在通以交流电流，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，合成磁动势基波又是多少？为什么？
▲7-5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？
7-6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为多少？
▲7-7短距系数和分布系数的物理意义是什么？为什么现代交流电机一般采用短距、分布绕组？
▲7-8一台50HZ的三相电机，通以60 HZ的三相交流电流，若保持电流的有效值不变，试分析其基波磁动势的幅值大小，极对数、转速和转向将如何变化？
▲7-9一台两相交流电机的定子绕组在空间上相差90°电角度，若匝数相等，通入怎样的电流形成圆形旋转磁场？通入什么样的电流形成脉振磁场？若两相匝数不等，通入什么样的电流形成圆形旋转磁场？通入什么样的电流形成脉动磁场？
∨7-10一台三相四极感应电动机，PN=132kW，UN=380V，IN=235A，定子绕组采用三角形连接，双层叠绕组，槽数Z=72，y1=15，每槽导体数为72，a=4，试求：
（1）脉振磁动势基波和3、5、7等次谐波的振幅，并写出各相基波脉振磁动势的表达式；
（2） 算三相合成磁动势基波及5、7次谐波的幅值，写出它们的表达式，并
说明各次谐波的转向、极对数和转速；
（3） 分析基波和5、7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：（1）额定相电流
，

设三相电流对称，则各相基波脉振磁动势的表达式：

（2），正转，

，反转，
，正转，
（3） 由计算可知，基波绕组系数值远大于5、7次谐波的绕组系数值，说明采用短距和分布绕组对基波磁动势幅值影响不大，而对5、7次谐波磁动势幅值大大减小，使电机磁动势波形近似为正弦波。
∨7-11一台三相二极汽轮发电机，PN=50000kW，UN=10.5Kv，Y接法，cosφN=0.85（滞后），槽数Z=72，y1=28，NC=1，a=2，试求额定电流时：
(1)相绕组磁动势的基波幅值及瞬时值表达式；
(2)三相合成磁动势的基波幅值及瞬时值表达式；
(3)画出A相电流为最大值时的三相磁动势空间矢量及其合成磁动势空间矢
量图。
解：（1）额定电流
，

相绕组磁动势的基波幅值

相绕组磁动势的瞬时值表达式

(2)三相合成磁动势的基波幅值

设，，
，三相绕组轴线为逆时针方向，则三相合成磁动势的瞬时值表达式

(3)A相电流为最大值时的磁动势空间矢量图(时)

7-12一台三相交流电机，2p=4，Z=36，定子绕组为单层，NC=40，a=1，Y接法，若通以三相不对称电流：，，，试写出三相合成磁动势基波表达式，并分析该磁动势的转向。
∨7-13电枢绕组若为两相绕组，匝数相同，但空间相距120°电角度，A相流入，问：
（1）若，合成磁动势的性质是什么样的？画出磁动势向量图，并标出正、反转磁动势分量；
（2）若要产生圆形旋转磁动势，且其转向为从+A轴经120°到+B轴的方向，电流iB应是怎样的，写出瞬时值表达式（可从磁动势向量图上分析）。

解：（1）合成磁动势（基波）为椭圆旋转磁动势。当时，在+A轴，各自从+B轴倒退120°电角度。磁动势向量图如下图1所示。
（2）若要产生圆形旋
转磁动势，且其转向为从
+A轴经120°到+B轴
的方向，电流iB应是：
,
磁动势向量图如下图2所示。

图1

图2

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