专题二十四 三相异步电动机绕组概述（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题二十四 三相异步电动机绕组概述 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 重点掌握核心合理指标的计算与实际评估，能根据具体电机参数，熟练计算关键指标并判断合理性，理解指标间的权衡关系，可应对计算类和分析类考题 熟练掌握核心术语的定义与计算公式，能根据给定参数准确计算术语数值，明确术语间的关联，避免概念混淆，应对定义、计算类考题 能精准区分不同分类标准下的绕组种类，牢记各类绕组的核心特征与适用场景，可根据电机参数快速匹配合适的绕组种类，应对分类、选择类考题 考纲解读—考试要求 能将理论知识点与实际问题结合，具备 “根据故障现象反推原因、根据电机参数设计绕组方案、评估绕组性能优劣” 的实践分析能力。 能将绕组构成原则、合理指标、绕组种类及基本术语进行关联运用，具备 “根据已知条件分析问题、推导结论、选择方案” 的综合能力。 全面覆盖三相异步电动机绕组的核心基础知识点，要求学生清晰表述绕组构成原则、合理指标定义、绕组种类分类标准及核心术语概念。 4 考纲解读—易考题型 请分别简述三相异步电动机绕组构成的核心原则、按节距分类的绕组种类，及 “极距”“每极每相槽数” 两个基本术语的定义与计算公式 简答题 计划研发一台三相异步电动机，对电机的核心要求：运行噪音低能量损耗小长期运行稳定性高。请结合三相异步电动机绕组构成的原则、绕组的种类及构成的合理指标，论述该电机绕组的设计方案，要求包含以下内容 论述题 在三相异步电动机绕组设计中，下列关于绕组构成原则与合理指标的搭配，错误的是（ ） 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、三相异步电动机绕组构成的原则 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、三相异步电动机绕组构成的合理指标 知识点梳理和重点概念复习 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。 三、三相异步电动机绕组的种类 知识点梳理和重点概念复习 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。 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 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 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 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() 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。 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 5、节距() 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的绕组称为整节距绕组，如 y9,即表示y110槽,如图4-27所示。y时，称为整节距,y时称为短节距,y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。 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 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，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。 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 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，a1;若二路并联,a2。 四、有关绕组的几个基本术语 知识点梳理和重点概念复习 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。 四、有关绕组的几个基本术语 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B​ 解析：本题考查绕组构成原则。三相绕组空间位置互差 120° 电角度是产生对称旋转磁场的必要条件，只有磁场对称，电机才能稳定运行，故 B 正确。A、C 是制造工艺的基础要求，与磁场生成无关；D 绕组匝数需匹配设计，并非越多越好，过多会增加铜损耗。 1.三相异步电动机绕组构成的核心原则中，能保证电机产生稳定旋转磁场的关键是（ ）​ A. 绕组导线颜色一致​ B. 三相绕组空间位置互差 120° 电角度​ C. 绕组绝缘厚度相同​ D. 绕组线圈匝数越多越好 17 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B​ 解析：本题考查合理指标的影响。绕组散热性能良好可及时散发运行中产生的热量，避免温度过高，直接控制电机温升，故 B 正确。A、C、D 是工艺或结构要求，不直接影响温升。 2.下列属于三相异步电动机绕组构成合理指标，且与电机温升直接相关的是（ ）​ A. 绕组布线美观​ B. 绕组散热性能良好​ C. 绕组线圈形状统一​ D. 绕组接线端子牢固 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D​ 解析：本题考查绕组种类。分数槽绕组的每极每相槽数为分数，能有效削弱谐波磁动势，提高磁动势波形精度，适用于高精度控制电机，故 D 正确。A、B 按线圈层数分类，C 整数槽绕组谐波抑制能力较弱，多用于普通电机。 3.按三相异步电动机绕组的每极每相槽数是否为整数分类，适用于高精度控制电机的是（ ）​ A. 单层绕组​ B. 双层绕组​ C. 整数槽绕组​ D. 分数槽绕组 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A​ 解析：本题考查极距的表示方式。极距有两种表示方法，用槽数表示时无单位，用长度表示时通常以毫米为单位，故 A 正确。B 是槽数表示法，C 是角度单位，D 是电阻单位，均与极距长度表示无关。 4.在绕组基本术语中，“绕组的极距” 若用长度表示，其单位通常是（ ）​ A. 毫米（mm）​ B. 槽数​ C. 弧度（rad）​ D. 欧姆（Ω） 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B​ 解析：本题考查绕组构成原则的应用。短节距绕组可抵消部分谐波磁动势，符合磁动势性能优化原则，故 B 正确。A 匝数差异过大破坏对称原则；C 集中绕组仅适用于特定场景，普遍采用分布绕组；D 空间位置应互差 120° 电角度，而非 90°。 5.下列做法符合三相异步电动机绕组构成原则的是（ ）​ A. 三相绕组匝数差异控制在 10% 以上​ B. 采用短节距绕组以减少谐波​ C. 为简化工艺，所有线圈均采用集中布置​ D. 三相绕组空间位置互差 90° 电角度 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A​ 解析：本题考查合理指标的定义。绕组利用率高指绕组能充分利用定子槽的空间，减少无效空间，提高电机性能，故 A 正确。B 与导线材质相关，C 与绝缘材料相关，D 与绕组固定方式相关，均与空间利用率无关。 6.三相异步电动机绕组构成的合理指标中，“绕组利用率高” 的含义是（ ）​ A. 绕组占据定子槽的空间比例大​ B. 绕组导线的导电性能好​ C. 绕组的绝缘寿命长​ D. 绕组的机械强度高 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C​ 解析：本题考查绕组分类及特点。单层绕组每槽内仅一层线圈，结构简单、制造方便，故 C 正确。A、B 按连接方式分类，D 按布置方式分类，且结构均比单层绕组复杂。 7.下列绕组种类中，按线圈在定子槽内的层数分类，且结构最简单的是（ ）​ A. 叠绕组​ B. 波绕组​ C. 单层绕组​ D. 分布绕组 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C​ 解析：本题考查每极每相槽数的含义。每极每相槽数指每个磁极下每相绕组占据的槽数，“3” 即表示每个磁极下每相占 3 个槽，故 C 正确。A、B、D 均与该术语的定义无关。 8.在绕组基本术语中，“每极每相槽数为 3” 表示（ ）​ A. 电机共有 3 个磁极​ B. 每相绕组有 3 个线圈​ C. 每个磁极下每相绕组占 3 个槽​ D. 定子总槽数为 3 24 常考习题练习与讲解—填空题 答案：三相绕组对称 解析：本题考查绕组构成的核心原则。三相绕组对称是电机稳定运行的基础，缺少任一对称要素都会导致磁场不对称，引发运行问题。 1.三相异步电动机绕组构成的原则中，______是产生对称旋转磁场的前提，具体包括匝数对称、形状对称、空间位置对称和阻抗对称。 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：磁动势波形接近正弦波 解析：本题考查合理指标的作用。正弦波磁动势能降低谐波影响，减少铁芯附加损耗，同时避免谐波引发的电磁振动，降低噪声。 2.三相异步电动机绕组构成的合理指标中，______可有效减少电机运行时的附加损耗和电磁噪声。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：叠绕组 解析：本题考查绕组种类的分类及特点。叠绕组通过线圈依次叠加连接，短距线圈绕制时导线布局更合理，波绕组则适合长距线圈。 3.三相异步电动机绕组按线圈的连接方式分类，可分为______和波绕组，其中叠绕组更适合短距线圈的绕制。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：节距 解析：本题考查节距的定义及分类。节距与极距的关系决定了绕组类型，短节距绕组是常用的优化磁动势波形的方式。 4.在三相异步电动机绕组的基本术语中，______是指线圈两有效边之间相隔的定子槽数，当该值小于极距时，称为短节距绕组。 28 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：产生对称旋转磁场需满足匝数、形状、空间位置、阻抗均对称，仅匝数相同无法保证磁场对称，故该说法错误。 1.三相异步电动机绕组构成的原则中，只要保证三相绕组匝数相同，就能产生对称旋转磁场。（ ） 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：铜损耗与导线电阻（材质、截面积、长度）和电流相关，仅增大截面积不一定能降低铜损耗，还需结合匝数、电流等设计，故该说法错误。 2.三相异步电动机绕组构成的合理指标中，绕组铜损耗低的主要原因是采用了截面积更大的导线。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：“双层绕组可充分利用定子槽空间，通过合理选择节距优化性能，绕组利用率显著高于单层绕组，故该说法正确。 3.三相异步电动机的双层绕组每槽内有上下两层线圈，因此其绕组利用率比单层绕组更高。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：极距的计算公式为 “定子总槽数 ÷（2× 极数）”（因电机极数通常指 “极对数” 的 2 倍，如 4 极电机极对数为 2），而非直接除以极数，故该说法错误。 4.在绕组基本术语中，极距的数值等于定子总槽数除以电机的极数。（ ） 32 常考习题练习与讲解—简答题 答案：该原则的具体要求的是：在满足电机性能（如磁场对称、磁动势波形良好）的前提下，尽量降低绕组制造的成本，减少导线、绝缘材料等的用量；同时简化工艺流程，如优化线圈绕制方式、方便嵌线操作，降低生产难度，提高生产效率。 1.三相异步电动机绕组构成需遵循 “经济性与工艺性原则”，请简述该原则的具体要求。 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：三相异步电动机绕组主要有以下三种分类方式：​ （1）按每槽内线圈层数分类​ （2）按线圈在定子槽内的布置方式分类 （3）按每极每相槽数是否为整数分类 2.请列举三相异步电动机绕组的三种主要分类方式。 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：“每极每相槽数”（用符号 q 表示）的定义是：三相异步电动机中，每一个磁极下，每相绕组所占据的定子槽数，它反映了绕组在定子槽内分布的均匀程度。​ 其计算公式为：q = Z /（2p×m），其中 Z 为定子总槽数，p 为电机极对数（电机极数 = 2p），m 为相数（三相电机 m=3）。 3.请解释绕组基本术语 “每极每相槽数” 的定义，并写出其计算公式。 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：短节距绕组的定义是：绕组线圈的节距（y）小于极距（τ）的绕组，即 y<τ，常见的短节距形式如 y=τ-1、y=τ-2 等。 4.某三相异步电动机采用 “短节距绕组” 设计，请说明短节距绕组的定义 36 重点复习知识点： 1.绕组构成原则与合理指标的关联性。 2.绕组种类的分类标准与性能差异。 3.基本术语的几何意义与计算应用。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 37 $