电机答案华中

第1章 导论

1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。

电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？

解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，

消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生

叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与

磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势E?4.44fN?m。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的

电机学课程设计

绕线式异步电动机串电阻调速

学号 U200811939 专业班号电气0811 姓名杨大中 指导教师杨凯

日期 2011年3月6日 报告成绩

一、设计题目

一台绕线式异步电动机，Y/y连接，已知数据为：额定功率PN = 120kW，f = 50 Hz，2p =4，Un = 380 V，nN = 1440r/min，R1 =0.02Ω，R2 ‘=0.04 Ω，x1σ = x2σ’=0.06Ω，xm= 3.6Ω，ki= ke = 0.02，忽略铁耗。试求：

若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到1000 r/min，采用转子绕组串电阻调速，计算电阻及其它参数，做出机械特性图，分析能量的传递。用Matlab中的SIMULINK设计调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定)，并仿真调速前后定子电流与转子转速波形。

二、设计过程

1.原理描述

交流电动机调速的主要理论依据是：

n?n1??1?s??60f

p?1?s?式中： f ：电源频率

P ：电动机的极对致

s ：转差率

要实现调速主要就是通过改变上述三个参量f 、 p 、 s，本次设计要阐述的串电阻调速属于改变转差率调速中的一种。该

第1章 导论

1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。

电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？

解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，

消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生

叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与

磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势E?4.44fN?m。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的

第1章 导论

1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。

电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？

解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，

消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生

叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与

磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势E?4.44fN?m。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的

1 第1章 导论

1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。

电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小.

电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体

稀土钴

钕铁硼

变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？

解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，

消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体

积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生

叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与

磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。

1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系

电机学习题集

习题一

一、表述问题 1．名词解释

（1）电机：根据电磁感应定律和电磁力定律实现电能和机械能之间能量形式转换的机械。

（2）同步发电机：转速n=n1=60f/p 同步速的交流发电机。

（3）异步电动机：转速n

（4）主磁通：通过铁心并闭合的绝大部分磁通。

（5）漏磁通：通过部分铁心经空气隙闭合的少量分散磁通。

2．详细说明电机的基本作用原理及其这些原理在电机中的表达形式。 1．电磁原理 1）法拉第——楞次定律

变化的磁场中将感应出电动势（法拉第）

当导体形成闭路时感应电动势产生的电流（称感应电流）产生的磁场将阻碍原磁场的变化。

感应电动势的一般表达式 e??d? dt 一般说来，磁链是时间和位置的函数，即??f(x,t)，故感应电动势可表达为 e??d???dx???(??)?(?) dt?xdt?t式中前一项称为运动电动势，后一项是变压器电动势。 电机中感应电动势的表达式

变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通

???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大

小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt旋转电机中，

电机学习题集

习题一

一、表述问题 1．名词解释

（1）电机：根据电磁感应定律和电磁力定律实现电能和机械能之间能量形式转换的机械。

（2）同步发电机：转速n=n1=60f/p 同步速的交流发电机。

（3）异步电动机：转速n

（4）主磁通：通过铁心并闭合的绝大部分磁通。

（5）漏磁通：通过部分铁心经空气隙闭合的少量分散磁通。

2．详细说明电机的基本作用原理及其这些原理在电机中的表达形式。 1．电磁原理 1）法拉第——楞次定律

变化的磁场中将感应出电动势（法拉第）

当导体形成闭路时感应电动势产生的电流（称感应电流）产生的磁场将阻碍原磁场的变化。

感应电动势的一般表达式 e??d? dt 一般说来，磁链是时间和位置的函数，即??f(x,t)，故感应电动势可表达为 e??d???dx???(??)?(?) dt?xdt?t式中前一项称为运动电动势，后一项是变压器电动势。 电机中感应电动势的表达式

变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通

???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大

小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt旋转电机中，

电机学习题集

习题一

一、表述问题 1．名词解释

（1）电机：根据电磁感应定律和电磁力定律实现电能和机械能之间能量形式转换的机械。

（2）同步发电机：转速n=n1=60f/p 同步速的交流发电机。

（3）异步电动机：转速n

（4）主磁通：通过铁心并闭合的绝大部分磁通。

（5）漏磁通：通过部分铁心经空气隙闭合的少量分散磁通。

2．详细说明电机的基本作用原理及其这些原理在电机中的表达形式。 1．电磁原理 1）法拉第——楞次定律

变化的磁场中将感应出电动势（法拉第）

当导体形成闭路时感应电动势产生的电流（称感应电流）产生的磁场将阻碍原磁场的变化。

感应电动势的一般表达式 e??d? dt 一般说来，磁链是时间和位置的函数，即??f(x,t)，故感应电动势可表达为 e??d???dx???(??)?(?) dt?xdt?t式中前一项称为运动电动势，后一项是变压器电动势。 电机中感应电动势的表达式

变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通

???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大

小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt旋转电机中，

2 . 26 有四台三相变压器,接线图如题2 .26图所示,通过画绕组电动势相量图,确定它们的联结组标号。

(a) (b) (c) (d)

题2.26图 变压器接线图

解: 图(a)中的变压器绕组电动势相量图如下图

V1 ?

EUV

? EVu2 w1 ? U1 Euu1 v 2

? Euv

U2 2? WE UV2 ?EW W1? Eww2 v 1

?与二次绕组线电动势相量E?的相位差为150,当 由图可见,一次绕组线电动势相量EUVuvo?指向时钟钟面”12”时, E?则指向时钟钟面的”5”,故标号数为5, 变压器联结组标号是EUVuvYd5。

图(b)中的变压器绕组电动势相量图如下图

V1? EUV? Eu2 V1 ? wE ww2 ?E

v1 uU 2 2 ? WE U? EV2WW1? Euv

u1 U1

第四章 交流电机绕组的基本理论

4．1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么？ 交流绕组：一个线圈组彼此串联

直流绕组：一个元件的两端分别与两个换向片相联

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？

相带：每个极下属于一相的槽所分的区域叫相带，在三相电机中常用60相带而不用120相带是因为：60相带所分成的电动势大于120相带所分成的相电势。 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？ 双层绕组：amax?2P 单层绕组：amax?P

4．4 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？

单层绕组：简单，下线方便，同心式端部交叉少，但不能做成短匝，串联匝数N小（同

样槽数），适用于?10kW异步机。

双层绕组：可以通过短距节省端部用铜（叠绕组）或减少线圈但之间的连线（波绕），更重要的是可同时采用分布和短距来改善电动势和磁动势的波形，因此现代交流电机大多采用双层绕组。

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？

绕组短距