专题二十一 三相异步电动机绕组概述（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题二十一三相异步电动机绕组概述（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测 一、考纲解读 1.核心概念与原理重点掌握变压器的基本结构（铁芯、绕组）及电磁感应原理，理解互感现象在变压中的作用。需明确理想变压器的电压比公式U1/U2=n1/n2，并能区分空载与负载状态下的电压变化规律。 2.参数计算与应用熟练运用变压比、电流比公式解决实际问题，掌握电压调整率的计算方法（%Reg=（U空载-U满载）/U空载×100%），理解其对变压器性能的影响。需区分铜损、铁损的产生原因及对效率的影响。 3.特殊变压器与安全规范了解自耦变压器、互感器的工作特性，掌握其使用注意事项（如电压互感器二次侧不得短路，电流互感器二次侧不得开路）。熟悉三相变压器的联结组别判定方法，能识别常见故障类型及预防措施。 4.实验与综合分析掌握空载试验、短路试验的目的及参数计算（如励磁阻抗、铜损），能通过外特性曲线分析负载变化对电压的影响。注重理论与实际结合，强化电路动态分析能力（如滑动变阻器对输出电压的调节）。 二、知识点梳理 在实际应用的三相异步电动机中，绕组的线圈数都多于3个，有12,18,24,36个等，通常为3的倍数。这些线圈是电动机的主要组成部分，怎样将它们安放在定子槽中，再按照一定规律将它们连接起来，是维修电工必须掌握的技能。 一、三相异步电动机绕组构成的原则 根据三相异步电动机的工作原理，绕组的构成原则有以下三点： (1)要求三相异步电动机绕组必须是对称分布的，各相绕组的导体(导线)数、并联支路数、导体的规格必须相同。 (2)每相绕组在定子内圆的空间位置上均匀分布，三相绕组在空间位置上分别相差120°电角度。 (3)每相绕组在定子内圆上的分布规律相同。 二、三相异步电动机绕组构成的合理指标 为使电动机具有良好的性能和经济效益，要求三相绕组所建立的磁场在气隙中的分布规律接近于正弦曲线；在相同的功率情况下，要求体积小、材料省、坚固耐用、价格便宜。 三、三相异步电动机绕组的种类 三相异步电动机绕组的种类很多，按槽内绕组层数分，有单层绕组和双层绕组；按绕组端部的形状分，单层有同心式、交叉式和链式等；双层绕组有叠绕式和波绕式。但这些绕组构成的原则是一样的。 四、有关绕组的几个基本术语 (1)绕组元件绕组元件是构成绕组的基本部件，通常称为线圈，是用一匝或多匝相互绝缘的导体绕制而成的。将若干个绕组元件按一定规律连接起来，就构成每相绕组，绕组元件如图4-25所示。绕组元件有两个安放在槽内的直线部分，称为有效边，槽外部分只起到连接作用，称为端部；每个绕组元件有两个引出线，一个称为首端，另一个称为尾端。 (2)磁极对数(p)电动机的主磁场在某一时刻沿气隙按N、S、N、S…交替分布。一对磁极形成一个周期，如果沿气隙有p个周期，则有p对磁极，称磁极对数为p。图4-26所示为磁极对数p=4的电动机的磁场分布图。 (3)电角度一个圆周对应的机械角度为360°,如定子绕组能产生p对磁极，一对磁极对应一个交变周期，将一个交变周期定义为360°电角度。因此，电机内圆周为p×360°电角度，即 电角度=p×360° (4)极距(T)极距是指沿定子铁心内圆磁极与磁极之间的距离，或者说每个磁极所占的范围。极距的大小用其所占的内圆弧长来表示，或用其所占的槽数来表示 式中D——定子铁心内圆直径；Z——定子铁心总槽数。 (5)节距(y)节距是指安放在槽中的一个绕组元件的两个有效边所跨的槽距。它一般接近或等于电动机的极距。y=T的绕组称为整节距绕组，如y=T=9,即表示y=1～10槽，如图4-27所示。y=T时，称为整节距，y<T时称为短节距，y>T时，称为长节距。一般采用短节距，可以减小高次谐波对电动机的影响，改善电动机的性能，还可以节省端部的铜线。 (6)每极每相槽数(q)它是指每相绕组在每个磁极下所占有的槽数，三相异步电动机每极每相槽数用q表示 q个槽所占有的区域称为相带，用电角度表示或用槽数表示。 (7)极相组极相组是指一个磁极下属于同一相的q个绕组元件按一定方式连接而成的组合体，或称为线圈组。同一个极相组中所有的绕组元件电流方向相同。 (8)单层绕组和双层绕组一个铁心槽中只安放一个有效边的绕组称为单层绕组，一个铁心槽中沿槽深方向安放两个有效边的绕组称为双层绕组。单层绕组的总绕组元件数等于定子槽数的一半，双层绕组的总绕组元件数等于定子槽数。 (9)绕组的并联支路数一台电动机每相所有的绕组元件有串联成一路的，也有分别串联成几条支路再并联的。每相绕组中并联支路个数称为并联支路数，用a表示。若串联成一路，a=1;若二路并联，a=2。 (10)定子绕组展开图电动机定子绕组分布在铁心内圆周上，为了便于直观表示，设想将定子铁心沿轴向切开，展开成平面，将这种定子铁心及绕组画成平面的图形，称为定子绕组展开图。图4-28所示为三相24槽2极整节距链式定子绕组展开图。 至于绕组的形式，对绕组的排列分布要求，以及单层绕组和双层绕组展开图的绘制步骤，请参看本书的姊妹篇《电动机与变压器维修》中的有关内容。 三、真题练讲 1.（2023年河南省统一考试）变压器的主要作用是（ ） A.改变交流电的频率 B.改变直流电的电压 C.改变交流电的电压 D.改变交流电的相位 答案：C 解析：变压器基于电磁感应原理工作，仅能改变交流电的电压，无法改变频率或相位，对直流电无作用。 2.（2024年山东省统一考试）自耦变压器的滑动触头P逆时针转动时，输出电压将（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.先升后降 答案：A 解析：自耦变压器通过改变匝数比调节电压，逆时针转动触头会增加副线圈匝数，根据U2=U1·n2/n1，输出电压升高。 3.（2022年河南省统一考试）变压器的电压调整率是指（ ） A.空载电压与满载电压之差与空载电压的百分比 B.满载电压与空载电压之差与满载电压的百分比 C.空载电流与满载电流之差与空载电流的百分比 D.满载电流与空载电流之差与满载电流的百分比 答案：A 解析：电压调整率反映负载变化对输出电压的影响，数值越小表示电压稳定性越好。 4.（2025年河南省统一考试）某理想变压器原线圈电压为220V，匝数为2200匝，副线圈输出电压为110V，则副线圈匝数为（ ） A.1100匝 B.2200匝 C.4400匝 D.550匝 答案：A 解析：根据变压比公式n1/n2=U1/U2，代入数据得n2=220/110×2200=1100匝。 5.（2021年江苏省统一考试）变压器的铁损主要由（ ）引起 A.绕组电阻发热 B.铁芯涡流与磁滞 C.负载电流过大 D.绝缘材料老化 答案：B 解析：铁损包括磁滞损耗和涡流损耗，是铁芯在交变磁场中产生的能量损耗，与电压和频率相关，与负载电流无关。 四、限时练讲 1.理想变压器原线圈输入功率为100W，副线圈接纯电阻负载时，输出功率为（ ） A.80W B.90W C.100W D.110W 答案：C 解析：理想变压器无能量损耗，输入功率等于输出功率，与负载类型无关。 2.自耦变压器的滑片Q向下滑动时，电流表读数将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 答案：A 解析：滑片Q向下滑动会减小副线圈匝数，根据I2=U2/R，输出电压降低，但负载电阻不变时电流可能因功率变化而增大，需结合具体电路分析。 3.变压器的电压调整率为4%，满载电压为115.2V，则空载电压为（ ） A.110V B.120V C.125V D.130V 答案：B 解析：由%Reg=（U空载-U满载）/U空载×100%，代入数据得U空载=115.2/1-0.04=120V。 4.变压器的铜损主要与（ ）有关 A.铁芯材料 B.绕组电流 C.电源频率 D.负载性质 答案：B 解析：铜损是绕组电阻产生的焦耳热，公式为P铜=I2R，与电流平方成正比，与负载电流直接相关。 5.某变压器原副线圈匝数比为4:1，原线圈接220V交流电，副线圈输出电压为（ ） A.55V B.110V C.220V D.880V 答案：A 解析：根据U2=U1·n2/n1=220×1/4=55V，变压比与匝数成正比。 6.电压互感器使用时，二次侧必须（ ） A.短路 B.开路 C.接地 D.接负载 答案：C 解析：电压互感器二次侧需可靠接地以保障安全，且严禁短路，否则会因电流过大损坏设备。 7.变压器空载试验的主要目的是测量（ ） A.铜损 B.铁损 C.短路电压 D.绕组电阻 答案：B 解析：空载试验时二次侧开路，输入功率主要用于铁芯损耗（铁损），可通过测量空载电流和功率计算励磁阻抗。 8.变压器的效率公式为（ ） A.η=P输出/P输入×100% B.η=P输入/P输出×100% C.η=P铜损/P铁损×100% D.η=P铁损/P铜损×100% 答案：A 解析：效率是输出功率与输入功率的百分比，反映变压器的能量转换能力，公式为η=P输出/P输入×100%。 9.简述变压器的工作原理。 答案：变压器基于电磁感应原理工作。原线圈通入交流电时，铁芯中产生交变磁场，该磁场通过铁芯耦合到副线圈，在副线圈中感应出电动势。根据匝数比n1/n2=U1/U2，实现电压变换。空载时副线圈无电流，负载接入后形成闭合回路，电能通过磁场传递到负载。 10.说明电压调整率的意义及影响因素。 答案：电压调整率反映变压器在负载变化时维持输出电压稳定的能力。其值越小，电压稳定性越好。影响因素包括绕组电阻、漏电抗、负载功率因数等。感性负载会使电压下降更明显，而容性负载可能使电压上升。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.分“铜损”（与电流相关）和“铁损”（与电压、频率相关）的物理意义，掌握空载试验、短路试验的参数计算方法。 2.合实验理解空载试验的目的（测铁损）和短路试验的作用（测铜损），通过数据计算励磁阻抗、短路阻抗等参数。 3.建立错题本，标注易错点（如电压互感器与电流互感器的使用禁忌），定期复习强化记忆。 4.通过模拟实验（如用Multisim仿真变压器负载变化）直观感受参数变化，提升实践分析能力。 5.简答题需分点作答，确保逻辑清晰（如变压器工作原理分“电磁感应→磁耦合→电压变换”三步描述），避免遗漏关键术语。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$