第篇——電機作業(yè)第章

1、 第三篇異 步 電 機 第8章8.1為什么感應電動機的轉速一定低于同步速，而感應發(fā)電機的轉速則一定高于同步轉速？如果沒有外力幫助，轉子轉速能夠達到同步速嗎？答 因為異步電動機的轉向與定子旋轉磁場的轉向相同，只有（異步電動機），即轉子繞組與定子旋轉磁場之間有相對運動，轉子繞組才能感應電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉矩。若轉速上升到，則轉子繞組與定子旋轉磁場同速、同向旋轉，兩者相對靜止，轉子繞組就不感應電動勢和電流，也就不產(chǎn)生電磁轉矩，電動機就不轉了。而感應發(fā)電機的轉子用原動機拖動進行工作，進行機電能量的轉換，轉速只有高于同步轉速，才能向外送電。如果沒有外力的幫助，轉子轉速不能達到同步轉速。8.2簡述

2、異步電機的結構。如果氣隙過大，會帶來怎樣不利的后果？答 異步電機主要是由定子、轉子兩大部分組成，定、轉子中間是空氣隙，此外，還有端蓋、軸承、機座、風扇等部件。如果氣隙過大，會造成產(chǎn)生同樣大小的主磁場時所需要的勵磁電流的增大，由于勵磁電流是無功電流，所以會降低電機的功率因數(shù)，減少電機的效率。8.3 感應電動機額定電壓、額定電流，額定功率的定義是什么?答 額定電壓是指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V；額定電流是指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A；額定功率是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。8.4繞線轉子感應電機，如果定子

3、繞組短路，在轉子邊接上電源，旋轉磁場相對轉子順時針方向旋轉問此時轉子會旋轉嗎？轉向又如何?答 會旋轉。因為旋轉磁場相對轉子順時針方向旋轉時，根據(jù)電磁感應，在定子側，會產(chǎn)生轉矩企圖帶動定子旋轉，但是定子不能動，則反作用于轉子，使轉子以轉速旋轉，轉向為逆時針。8.5 一臺三相感應電動機，.試問:(1) 電動機的極數(shù)是多少?(2) 額定負載下的轉差率s是多少？(3) 額定負載下的效率是多少？ 解：（1）電動機的極數(shù)；（2）額定負載下的轉差率（3）額定負載下的效率第9章9.1 過載能力 ，：機數(shù)據(jù)為：額定電壓，組均為三相，到滿載氣騙轉子靜止與轉動時，轉子邊的電量和參數(shù)有何變化？答 當轉子轉動時，轉子電

4、流的有效值為轉子電流的頻率相應的轉子繞組中的電動勢為 ，轉子漏抗為，和靜止時相比，轉子轉動時的參數(shù)和轉差率成正比。9.2 感應電動機轉速變化時，為什么定、轉子磁勢之間沒有相對運動？答 設定子旋轉磁動勢相對于定子繞組的轉速為，因為轉子旋轉磁動勢相對于轉子繞組的轉速為。由于轉子本身相對于定子繞組有一轉速n，為此站在定子繞組上看轉子旋轉磁動勢的轉速為。而，所以，感應電動機轉速變化時，定、轉子磁勢之間沒有相對運動。9.3 當感應電機在發(fā)電及制動狀態(tài)運行時，定、轉子磁勢之間也沒有相對運動，試證明之答 設定子旋轉磁動勢相對于定子繞組的轉速為，因為轉子旋轉磁動勢相對于轉子繞組的轉速為。由于轉子本身相對于定子

5、繞組有一轉速，為此站在定子繞組上看轉子旋轉磁動勢的轉速為。而，該式不論轉差率為何值時均成立。只不過當感應電機在發(fā)電狀態(tài)運行時時，為負，的轉向與定子旋轉磁動勢的轉向相反；當感應電機在制動狀態(tài)運行時，電動機轉子的轉向與的與定子旋轉磁動勢轉向相反，s1。所以，當感應電機在發(fā)電及制動狀態(tài)運行時，定、轉子磁勢之間也沒有相對運動。9.4用等效靜止的轉子來代替實際旋轉的轉子，為什么不會影響定子邊的各種量數(shù)？定子邊的電磁過程和功率傳遞關系會改變嗎？答 我們知道異步電動機定、轉子之間沒有電路上的聯(lián)結，只有磁路的聯(lián)系，這點和變壓器的情況相類似。從定子邊看轉子只有轉子旋轉磁動勢與定子旋轉磁通勢起作用，只要維持轉子旋

6、轉磁動勢的大小、相位不變，至于轉子邊的電動勢、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無關緊要。根據(jù)這個道理，我們設想把實際電動機的轉子抽出，換上一個新轉子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（新轉子也是三相、）。這時在新?lián)Q的轉子中，每相的感應電動勢為、電流為，轉子漏阻抗為，但產(chǎn)生的轉子旋轉磁動勢卻和原轉子產(chǎn)生的一樣。雖然換成了新轉子，但轉子旋轉磁動勢并沒有改變，所以不影響定子邊，從而也就不會影響定子邊的各種量數(shù)。不會。9.5 感應電機等效電路中代表什么意義？能不能不用電阻而用一個電感或電容來表示？為什么？答 用在上消耗的電功率來等效代表轉子旋轉時的機械功率（還包括機械損耗等）。不能

7、。因為輸出的機械功率是有功的，故只能用有功元件電阻來等效代替。9.6當感應電動機機械負載增加時以后，定子方面輸入電流增加，因而輸入功率增加，其中的物理過程是怎樣的？從空載到滿載氣隙磁通有何變化？答 因為，所以，即，可見，當感應電動機機械負載增加時，轉子側的電流就會增加，相應的轉子側的磁動勢也會增大，根據(jù)電動勢平衡方程式可見，隨著轉子側磁動勢的增加，定子方面的磁動勢也在增加，即輸入電流增加，因而輸入功率增加。電機從空載到滿載運行，由于定子電壓不變，所以氣隙磁通基本上保持不變。9.7 和同容量的變壓器相比較，感應電機的空載電流較大，為什么？答 因為感應電機有氣隙段，氣隙段磁阻很大。9.8感應電機定

8、子、轉子邊的頻率并不相同，相量圖為什么可以畫在一起？根據(jù)是什么？答 因為在這里進行了除匝數(shù)、相數(shù)折算外，還對轉子邊的頻率進行了折算。本來電動機旋轉時能輸出機械功率，傳給生產(chǎn)機械。經(jīng)過轉子頻率的折算，把電動機看成不轉，用一個等效電阻上的損耗代表電動機總的機械功率，這樣就實現(xiàn)了相量圖可以畫在一起的分析方法。根據(jù)的原則就是保持折算方在折算前后的磁動勢不變。9.9 一臺三相異步電動機：.定子繞組為接法，試計算額定負載時的定子電流、轉子電流、勵磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解：采用型等效電路，相電流為功率因數(shù) 輸入功率 效率 第10章10.1 什么叫轉差功率？轉差功率消耗到哪里去了？增大這部分消耗，

9、異步電動機會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答 在感應電機中，傳送到轉子的電磁功率中，s部分變?yōu)檗D子銅耗，（1-s）部分轉換為機械功率。由于轉子銅耗等于所以它亦稱為轉差功率。增大這一部分消耗，會導致轉子銅耗增大，電機發(fā)熱，效率降低。10.2 異步電動機的電磁轉矩物理表達式的物理意義是什么？答 電磁功率除以同步機械角速度得電磁轉矩，經(jīng)過整理為，從上式看出，異步電動機的電磁轉矩T與氣隙每極磁通、轉子電流以及轉子功率因數(shù)成正比，或者說與氣隙每極磁通和轉子電流的有功分量乘積成正比。10.3異步電動機拖動額定負載運行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？答 當時，若電源電壓下降過多，因為，則電磁轉矩下降更多,會造成定、

10、轉子電流急速增大，則定子、轉子銅耗增大，且其增加的幅度遠遠大于鐵耗減小的幅度，故效率下降，甚至電動機停轉。若無保護，則繞組會因過熱而燒毀。10.4 一臺三相二極異步電動機，額定數(shù)據(jù)為：，定定子繞組D接，。空載試驗數(shù)據(jù)：，機械損耗。短路試驗數(shù)據(jù)：。時，。試計算：（1）額定輸入功率；（2）定、轉子銅損耗；（3）電磁功率和總機械功率；（4）效率；（5）畫出等值電路圖，并計算參數(shù)、。解：（1）額定輸入功率（2）定、轉子銅損耗（3）電磁功率總機械功率:（4）效率（5）T型等值電路圖如下：電路參數(shù)：10.5一臺三相六極異步電動機，額定數(shù)據(jù):，定子繞組D接。定子銅損耗，鐵損耗,機械損耗，附加損耗。計算在額定

11、負載時的轉差率、轉子電流頻率、轉子銅損耗、效率及定子電流。解 由，得 10.6 一臺三相極異步電動機，有關數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接，?？蛰d試驗數(shù)據(jù)：。短路試驗數(shù)據(jù)為：。假設附加損耗忽略不計，短路特性為線性，且，試求：（1）之值；（2）及之值。解 （1）電路參數(shù)：因為：；所以：；， 因為：；所以：；（2） ， 第11章11.1在額定轉矩不變的條件下，如果把外施電壓提高或降低，電動機的運行情況（）會發(fā)生怎樣的變化？答 設額定電壓運行時為B點。在額定轉矩不變的條件下，如果把外施電壓提高，則轉速增加，如圖中A點，輸出功率增大，輸入功率將會增加。由于電壓提高，鐵耗增大，但定、轉子電流減小，銅耗減小，且后者

12、更顯著，故效率提高。而由于電壓提高，磁通增大，空載電流增大，功率因數(shù)降低。如果把外施電壓降低，則轉速下降，如圖中C 點，減小，輸入功率將會減小。而電壓下降，鐵損減小，但此時定子電流和轉子電流均在增大，定、轉子銅損增大，其增加的幅度遠大于鐵損減小幅度，故效率下降。電壓下降，空載電流也會下降，功率因數(shù)上升。11.2 為什么異步電動機最初起動電流很大，而最初起動轉矩卻并不太大？答 起動時，因為，旋轉磁場以同步轉速切割轉子，感應出產(chǎn)生很大的電動勢和電流，因為電流平衡關系，引起于它平衡的定子電流的負載分量也跟著增加，所以異步電動機最初起動電流很大，但是，起動時的很小，轉子電流的有功分量就很小，其次，由于

13、起動電流很大，定子繞組的漏抗壓降大，使感應電動勢減小，這樣，也減小，所以，起動時，小，電流的有功分量也小，使得起動時的起動轉矩也不大。11.3 在繞線轉子異步電動機轉子回路內(nèi)串電阻起動，可以提高最初起動轉矩，減少最初起動電流，這是什么原因？串電感或電容起動，是否也有同樣效果？答 （1）因為起動時：，很明顯，轉子回路內(nèi)串電阻起動，可減少最初起動電流，同時，電阻增加，增加；起動電流減小，感應電動勢增加，增加，所以可以提高最初起動轉矩。（2）串電感，增大了轉子回路阻抗 ，由式 可見，可減小起動電流； 同時，它也增大了轉子回路阻抗角，減小，使轉子電流有功分量減小，進而使起動轉矩減小得更多，所以使得起動

14、性能變差，不能達到同樣的效果。至于轉子回路串聯(lián)電容器（如容抗不過分大），則轉子回路阻抗減小，起動電流增大，雖然可使增大，起動轉矩增大。因此，無論是串電抗器還是電容器，都不能全面改善起動性能。11.4起動電阻不加在轉子內(nèi)，而串聯(lián)在定子回路中，是否也可以達到同樣的目的？答 不能。雖然將起動電阻加在定子回路中，會降低加在定子上的起動電壓，從而使實現(xiàn)起動電流的降低，但是因為，所以在降低起動電流的同時起動轉矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能達到將電阻串在轉子回路的效果。11.5兩臺相同的異步電動機，轉軸機械耦合在一起，如果起動時將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，起動完畢以后再改成并聯(lián)，試問

15、這樣的起動方式，對最初起動電流和轉矩有怎樣的影響?答 設電網(wǎng)電壓為，兩臺完全相同的異步電動機，轉軸機械耦合在一起，如果起動時將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，相當于每臺電動機降壓到起動，而并聯(lián)起動，每臺都是全壓起動。因此兩臺同軸聯(lián)接并聯(lián)起動時起動總電流若為，起動轉矩若為，那么串聯(lián)起動時，起動總電流為為，而，所以起動總轉矩為。11.6繞線轉子異步電動機，如果將它的三相轉子繞組接成形短路與接成形短路，對起動性能和工作性能有何影響？為什么？答 繞線式異步電動機轉子為三相對稱繞阻，因此在起動或運行時，無論是形連接或形連接，其每相繞組感應電動勢是相等的。而每相繞組的漏阻抗和等效的虛擬電阻又相同，所以每

16、相繞組電流相等，那么由轉子電流所形成的電磁轉矩和由磁動勢平衡關系所決定的定子電流就與轉子繞組的上述接線無關，因此它不影響電動機的起動和運行性能。11.7 簡述繞線轉子異步電動機轉子回路中串電阻調(diào)速時，電動機內(nèi)所發(fā)生的物理過程。如果負載轉矩不變，在調(diào)速前后轉子電流是否改變？電磁轉矩及定子電流會變嗎？答 如圖3-9所示：改變轉子回路串入電阻值的大小，當拖動恒轉矩負載，且為額定負載轉矩，即時，電動機的轉差率由分別變?yōu)椋@然，所串電阻越大，轉速越低。已知電磁轉矩為 ，當電源電壓一定時，主磁通基本上是定值，轉子電流可以維持在它的額定值工作，根據(jù)轉子電流： 從上式看出，轉子串電阻調(diào)速對，如果保持電機轉子電

17、流為額定值，必有 常數(shù) 當負載轉矩時，則有 式中分別是轉子串入不同的電阻、后的轉差率。 繞線式異步電動機轉子回路串電阻如果負載轉矩不變，從上面的分析可以看出，在調(diào)速前后轉子電流、電磁轉矩及定子電流不會發(fā)生改變。11.8在繞線轉子回路中串入電抗器是否能調(diào)速？此時曲線，等性能會發(fā)生怎樣的變化？答 由式 可知，在繞線轉子回路中串入電抗器后，、均減小，如右圖曲線。若負載轉矩一定，其工作點由a變至b，轉差率s減小，轉速增高。問題是它只能在值之內(nèi)調(diào)速，故此法雖能調(diào)速，但調(diào)速范圍很小，故很少有實用價值。串電抗后，因減小，功率因數(shù)就下降（因感抗增大所致）。 11.9某一鼠籠式異步電動機的轉子繞組的村料原為銅條

18、，今因轉子損壞改用一結構形狀及尺寸全同的鑄鋁轉子，試問這種改變對電機的工作和起動性能有何影響？答 鋁的電阻率比銅大，故轉子由銅條改為鋁條，實為增加轉子繞組電阻，增大，轉速減小，輸出功率減小，而電動機從電網(wǎng)吸取的有功功率基本不變。由于轉差率增大，故轉子銅損增加，稍有增大，故定子銅損也稍大，而鐵損不變，機械損耗因增大減小而稍有減小，但其減小幅度不及轉子繞組銅損增大幅度，故總損耗增加，效率降低。而轉子電阻改變不影響電機從電網(wǎng)吸取的勵磁功率，故無功功率不變，所以基本不變?？傊蠡\異步電動機轉子由銅條改為鋁條后，其工作動性能變差。鼠籠異步電動機轉子由銅條改為鋁條后（仍保持），其起動轉矩增大，起動電流減

19、小，起動性能得到改善。11.10 變頻調(diào)速有哪兩種控制方法，試述其性能區(qū)別。答 變頻調(diào)速時，從基頻向下調(diào)有兩種控制方法。1.保持=常數(shù)的恒磁通控制方式時，頻率下降，機械特性向下平移，即各條特性彼此平行，硬度較高，最大電磁轉矩不變，過載能力強。調(diào)速性能最好，屬恒轉矩調(diào)速方式。2.從基頻向下變頻調(diào)速，采用保持=常數(shù)的近似恒磁通控制方式時，頻率下降時，機械特性最大轉矩略有下降，機械特性接近平行下移。顯然保持=常數(shù)時的機械特性不如保持=常數(shù)時的機械特性，特別在低頻低速的機械特性變壞了。但=常數(shù)的控制方式簡單。11.11 有一臺三相異步電動機，定子繞組Y形聯(lián)接，轉子為繞線式.已知等效電路的參數(shù)為。略去勵磁電流，起動電機時，在轉子回路中接入電阻，當時，問最初起動轉矩是多少？解：即得11.12一臺三相異步電動機，定子繞組形聯(lián)接,，轉子為繞線式。已知等效電路的參數(shù)為,電流及電勢變比,今要求在起動電機時有,試問：（1）若轉子繞組是形接法，每相應接入多大的起動電阻？（2）此時最初起動轉矩是多大？解 （1）即得，（2）11.13一臺三相異步電動機：，定子繞組形聯(lián)接。已知在額定電壓下直接起動時，電網(wǎng)所供給的線電流