電機(jī)(重大版)9-18章課后習(xí)習(xí)題

1、第9章 轉(zhuǎn)子靜止與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子邊的電量和參數(shù)有何變化答 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有效值為轉(zhuǎn)子電流的頻率相應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組中的電動(dòng)勢(shì)為 ，轉(zhuǎn)子漏抗為，和靜止時(shí)相比，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的參數(shù)和轉(zhuǎn)差率成正比。 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，為什么定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)答 設(shè)定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因?yàn)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一轉(zhuǎn)速n，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為。而，所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電及制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，試證明之答 設(shè)定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因

2、為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一轉(zhuǎn)速，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為。而，該式不論轉(zhuǎn)差率為何值時(shí)均成立。只不過(guò)當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)時(shí)，為負(fù)，的轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向相反；當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與的與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向相反，s1。所以，當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電及制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。用等效靜止的轉(zhuǎn)子來(lái)代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，為什么不會(huì)影響定子邊的各種量數(shù)定子邊的電磁過(guò)程和功率傳遞關(guān)系會(huì)改變嗎答 我們知道異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒有電路上的聯(lián)結(jié)，只有磁路的聯(lián)系，這點(diǎn)和變壓器的情況相類似。從定子邊看轉(zhuǎn)子只有

3、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)起作用，只要維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的大小、相位不變，至于轉(zhuǎn)子邊的電動(dòng)勢(shì)、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無(wú)關(guān)緊要。根據(jù)這個(gè)道理，我們?cè)O(shè)想把實(shí)際電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子也是三相、）。這時(shí)在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為、電流為，轉(zhuǎn)子漏阻抗為，但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)卻和原轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的一樣。雖然換成了新轉(zhuǎn)子，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)并沒有改變，所以不影響定子邊，從而也就不會(huì)影響定子邊的各種量數(shù)。不會(huì)。 感應(yīng)電機(jī)等效電路中代表什么意義能不能不用電阻而用一個(gè)電感或電容來(lái)表示為什么答 用在上消耗的電功率來(lái)等效代表轉(zhuǎn)子旋

4、轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械功率（還包括機(jī)械損耗等）。不能。因?yàn)檩敵龅臋C(jī)械功率是有功的，故只能用有功元件電阻來(lái)等效代替。當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)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(guò)程是怎樣的從空載到滿載氣隙磁通有何變化答 因?yàn)椋?，即，可見，?dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)的電流就會(huì)增加，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子側(cè)的磁動(dòng)勢(shì)也會(huì)增大，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可見，隨著轉(zhuǎn)子側(cè)磁動(dòng)勢(shì)的增加，定子方面的磁動(dòng)勢(shì)也在增加，即輸入電流增加，因而輸入功率增加。電機(jī)從空載到滿載運(yùn)行，由于定子電壓不變，所以氣隙磁通基本上保持不變。 和同容量的變壓器相比較，感應(yīng)電機(jī)的空載電流較大，為什么答 因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)有氣隙段，氣隙段磁阻

5、很大。感應(yīng)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)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?yàn)樵谶@里進(jìn)行了除匝數(shù)、相數(shù)折算外，還對(duì)轉(zhuǎn)子邊的頻率進(jìn)行了折算。本來(lái)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)能輸出機(jī)械功率，傳給生產(chǎn)機(jī)械。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子頻率的折算，把電動(dòng)機(jī)看成不轉(zhuǎn)，用一個(gè)等效電阻上的損耗代表電動(dòng)機(jī)總的機(jī)械功率，這樣就實(shí)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(dòng)勢(shì)不變。 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：.定子繞組為接法，試計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵(lì)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 什么叫轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率消耗到哪里去了增大這部分消耗，異步電

6、動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象答 在感應(yīng)電機(jī)中，傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中，s部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗，（1-s）部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。由于轉(zhuǎn)子銅耗等于所以它亦稱為轉(zhuǎn)差功率。增大這一部分消耗，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子銅耗增大，電機(jī)發(fā)熱，效率降低。 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式的物理意義是什么答 電磁功率除以同步機(jī)械角速度得電磁轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過(guò)整理為，從上式看出，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與氣隙每極磁通、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)成正比，或者說(shuō)與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量乘積成正比。異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生什么后果答 當(dāng)時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，因?yàn)?，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多,會(huì)造成定、轉(zhuǎn)子電流急速增大，則定子、轉(zhuǎn)

7、子銅耗增大，且其增加的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵耗減小的幅度，故效率下降，甚至電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。若無(wú)保護(hù)，則繞組會(huì)因過(guò)熱而燒毀。 一臺(tái)三相二極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組D接，?？蛰d試驗(yàn)數(shù)據(jù)：，機(jī)械損耗。短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)：。時(shí)，。試計(jì)算：（1）額定輸入功率；（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗；（3）電磁功率和總機(jī)械功率；（4）效率；（5）畫出等值電路圖，并計(jì)算參數(shù)、。解：（1）額定輸入功率（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗（3）電磁功率總機(jī)械功率:（4）效率（5）T型等值電路圖如下：電路參數(shù)：一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù):，定子繞組D接。定子銅損耗，鐵損耗,機(jī)械損耗，附加損耗。計(jì)算在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子電流頻率、轉(zhuǎn)子銅損耗、效率

8、及定子電流。解 由，得 一臺(tái)三相極異步電動(dòng)機(jī)，有關(guān)數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接，?？蛰d試驗(yàn)數(shù)據(jù)：。短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：。假設(shè)附加損耗忽略不計(jì)，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?yàn)椋?；所以：；?因?yàn)椋?；所以：；?） ， 第11章在額定轉(zhuǎn)矩不變的條件下，如果把外施電壓提高或降低，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況（）會(huì)發(fā)生怎樣的變化答 設(shè)額定電壓運(yùn)行時(shí)為B點(diǎn)。在額定轉(zhuǎn)矩不變的條件下，如果把外施電壓提高，則轉(zhuǎn)速增加，如圖中A點(diǎn)，輸出功率增大，輸入功率將會(huì)增加。由于電壓提高，鐵耗增大，但定、轉(zhuǎn)子電流減小，銅耗減小，且后者更顯著，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

9、數(shù)降低。如果把外施電壓降低，則轉(zhuǎn)速下降，如圖中C 點(diǎn)，減小，輸入功率將會(huì)減小。而電壓下降，鐵損減小，但此時(shí)定子電流和轉(zhuǎn)子電流均在增大，定、轉(zhuǎn)子銅損增大，其增加的幅度遠(yuǎn)大于鐵損減小幅度，故效率下降。電壓下降，空載電流也會(huì)下降，功率因數(shù)上升。 為什么異步電動(dòng)機(jī)最初起動(dòng)電流很大，而最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻并不太大答 起動(dòng)時(shí)，因?yàn)?，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，感應(yīng)出產(chǎn)生很大的電動(dòng)勢(shì)和電流，因?yàn)殡娏髌胶怅P(guān)系，引起于它平衡的定子電流的負(fù)載分量也跟著增加，所以異步電動(dòng)機(jī)最初起動(dòng)電流很大，但是，起動(dòng)時(shí)的很小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量就很小，其次，由于起動(dòng)電流很大，定子繞組的漏抗壓降大，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，這樣，也減小，所以，起

10、動(dòng)時(shí)，小，電流的有功分量也小，使得起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不大。 在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動(dòng)，可以提高最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減少最初起動(dòng)電流，這是什么原因串電感或電容起動(dòng)，是否也有同樣效果答 （1）因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)：，很明顯，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動(dòng)，可減少最初起動(dòng)電流，同時(shí)，電阻增加，增加；起動(dòng)電流減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，增加，所以可以提高最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（2）串電感，增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗 ，由式 可見，可減小起動(dòng)電流； 同時(shí)，它也增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗角，減小，使轉(zhuǎn)子電流有功分量減小，進(jìn)而使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小得更多，所以使得起動(dòng)性能變差，不能達(dá)到同樣的效果。至于轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電容器（如容抗不過(guò)分大），則轉(zhuǎn)子回路阻抗減

11、小，起動(dòng)電流增大，雖然可使增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。因此，無(wú)論是串電抗器還是電容器，都不能全面改善起動(dòng)性能。起動(dòng)電阻不加在轉(zhuǎn)子內(nèi)，而串聯(lián)在定子回路中，是否也可以達(dá)到同樣的目的答 不能。雖然將起動(dòng)電阻加在定子回路中，會(huì)降低加在定子上的起動(dòng)電壓，從而使實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電流的降低，但是因?yàn)?，所以在降低起?dòng)電流的同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能達(dá)到將電阻串在轉(zhuǎn)子回路的效果。兩臺(tái)相同的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)軸機(jī)械耦合在一起，如果起動(dòng)時(shí)將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，起動(dòng)完畢以后再改成并聯(lián)，試問(wèn)這樣的起動(dòng)方式，對(duì)最初起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩有怎樣的影響答 設(shè)電網(wǎng)電壓為，兩臺(tái)完全相同的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)軸機(jī)械耦合在

12、一起，如果起動(dòng)時(shí)將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，相當(dāng)于每臺(tái)電動(dòng)機(jī)降壓到起動(dòng)，而并聯(lián)起動(dòng)，每臺(tái)都是全壓起動(dòng)。因此兩臺(tái)同軸聯(lián)接并聯(lián)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)總電流若為，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩若為，那么串聯(lián)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)總電流為為，而，所以起動(dòng)總轉(zhuǎn)矩為。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，如果將它的三相轉(zhuǎn)子繞組接成形短路與接成形短路，對(duì)起動(dòng)性能和工作性能有何影響為什么答 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為三相對(duì)稱繞阻，因此在起動(dòng)或運(yùn)行時(shí)，無(wú)論是形連接或形連接，其每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相等的。而每相繞組的漏阻抗和等效的虛擬電阻又相同，所以每相繞組電流相等，那么由轉(zhuǎn)子電流所形成的電磁轉(zhuǎn)矩和由磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系所決定的定子電流就與轉(zhuǎn)子繞組的上述接線無(wú)關(guān)，因此它不影響

13、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能。 簡(jiǎn)述繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串電阻調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)所發(fā)生的物理過(guò)程。如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流是否改變電磁轉(zhuǎn)矩及定子電流會(huì)變嗎答 如圖3-9所示：改變轉(zhuǎn)子回路串入電阻值的大小，當(dāng)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率由分別變?yōu)?，顯然，所串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。已知電磁轉(zhuǎn)矩為 ，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，主磁通基本上是定值，轉(zhuǎn)子電流可以維持在它的額定值工作，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流： 從上式看出，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速對(duì)，如果保持電機(jī)轉(zhuǎn)子電流為額定值，必有 常數(shù) 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，則有 式中分別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻、后的轉(zhuǎn)差率。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不

14、變，從上面的分析可以看出，在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩及定子電流不會(huì)發(fā)生改變。在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器是否能調(diào)速此時(shí)曲線，等性能會(huì)發(fā)生怎樣的變化答 由式 可知，在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器后，、均減小，如右圖曲線。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定，其工作點(diǎn)由a變至b，轉(zhuǎn)差率s減小，轉(zhuǎn)速增高。問(wèn)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(shí)用價(jià)值。串電抗后，因減小，功率因數(shù)就下降（因感抗增大所致）。 某一鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組的村料原為銅條，今因轉(zhuǎn)子損壞改用一結(jié)構(gòu)形狀及尺寸全同的鑄鋁轉(zhuǎn)子，試問(wèn)這種改變對(duì)電機(jī)的工作和起動(dòng)性能有何影響答 鋁的電阻率比銅大，故轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條，實(shí)為增加轉(zhuǎn)子繞組

15、電阻，增大，轉(zhuǎn)速減小，輸出功率減小，而電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸取的有功功率基本不變。由于轉(zhuǎn)差率增大，故轉(zhuǎn)子銅損增加，稍有增大，故定子銅損也稍大，而鐵損不變，機(jī)械損耗因增大減小而稍有減小，但其減小幅度不及轉(zhuǎn)子繞組銅損增大幅度，故總損耗增加，效率降低。而轉(zhuǎn)子電阻改變不影響電機(jī)從電網(wǎng)吸取的勵(lì)磁功率，故無(wú)功功率不變，所以基本不變。總之，鼠籠異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后，其工作動(dòng)性能變差。鼠籠異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后（仍保持），其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流減小，起動(dòng)性能得到改善。 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(shí)，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(shí)，頻率下降，

16、機(jī)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(zhuǎn)矩不變，過(guò)載能力強(qiáng)。調(diào)速性能最好，屬恒轉(zhuǎn)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(shí)，頻率下降時(shí)，機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩略有下降，機(jī)械特性接近平行下移。顯然保持=常數(shù)時(shí)的機(jī)械特性不如保持=常數(shù)時(shí)的機(jī)械特性，特別在低頻低速的機(jī)械特性變壞了。但=常數(shù)的控制方式簡(jiǎn)單。 有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組Y形聯(lián)接，轉(zhuǎn)子為繞線式.已知等效電路的參數(shù)為。略去勵(lì)磁電流，起動(dòng)電機(jī)時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中接入電阻，當(dāng)時(shí)，問(wèn)最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是多少解：即得一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組形聯(lián)接,，轉(zhuǎn)子為繞線式。已知等效電路的參數(shù)為,電流及電勢(shì)變比,今要求在

17、起動(dòng)電機(jī)時(shí)有,試問(wèn)：（1）若轉(zhuǎn)子繞組是形接法，每相應(yīng)接入多大的起動(dòng)電阻（2）此時(shí)最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是多大解 （1）即得，（2）一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：，定子繞組形聯(lián)接。已知在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所供給的線電流是電動(dòng)機(jī)額定電流的倍。今改用法起動(dòng)，求電網(wǎng)所供給的線電流。解 直接起動(dòng)時(shí)改用法起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所供給的線電流 一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組Y極，四極，其額定數(shù)據(jù)如下：. 求：（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；（2）欲使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大一倍，轉(zhuǎn)子每相串入多大電阻解：(1) （2）欲使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大一倍，則 ，得 某繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，技術(shù)數(shù)據(jù)為：。其拖動(dòng)起重機(jī)主鉤，當(dāng)提升重物時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，求：（1） 電動(dòng)機(jī)工作

18、在固有機(jī)械特性上提升該重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；（2） 提升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率提升時(shí)為，如果改變電源相序，下放該重物，下放速度是多少（3） 若是下放速度為，不改變電源相序，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入多大電阻（4） 若在電動(dòng)機(jī)不斷電的條件下，欲使重物停在空中，應(yīng)如何處理，并作定量計(jì)算。（5） 如果改變電源相序在反向回饋制動(dòng)狀態(tài)下放同一重物，轉(zhuǎn)子回路每相串接電阻為，求下放重物時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。解：(1) ， （圖中A點(diǎn)） （2）由，得（圖中B點(diǎn)）（3）對(duì)應(yīng)于圖中C點(diǎn)轉(zhuǎn)子電阻與相應(yīng)的固有特性上轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串電阻（4）在電動(dòng)機(jī)不斷電的條件下，欲使重物停在空中，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入大電阻，使。與相對(duì)應(yīng)，與相對(duì)應(yīng)，時(shí)，重物停在空

19、中。（5）對(duì)應(yīng)于圖中D點(diǎn)： 一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī),其額定數(shù)據(jù)為: ,。拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)欲使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在，若:(1)采用轉(zhuǎn)子回路串電阻，求每相電阻值；(2)采用變頻調(diào)速，保持常數(shù)，求頻率與電壓各為多少。解：如右下圖所示(1) 時(shí) 時(shí) 轉(zhuǎn)子回路串電阻 (2) 時(shí) 第四篇 同 步 電 機(jī) 第 13 章 什么叫同步電機(jī)一臺(tái)的同步電機(jī)，其極數(shù)是多少答 （1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速恒等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速的電機(jī)稱為同步電機(jī)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是：，當(dāng)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)一定時(shí)，即：頻率與轉(zhuǎn)速之間保持嚴(yán)格不變的關(guān)系。（2）一臺(tái)的同步電機(jī)，其極數(shù)是24。汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么答 汽輪發(fā)電

20、機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高、極數(shù)少，其轉(zhuǎn)子一般采用隱極式結(jié)構(gòu)，氣隙均勻分布，機(jī)身比較細(xì)長(zhǎng)；水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，其轉(zhuǎn)子一般采用凸極式結(jié)構(gòu)，氣隙不均勻，直徑大，長(zhǎng)度短。 第 13 章 同步電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，氣隙磁場(chǎng)由哪些磁勢(shì)建立它們各有什么特點(diǎn)答 （1）同步電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，除轉(zhuǎn)子磁勢(shì)外，定子三相電流也產(chǎn)生電樞磁勢(shì)。電樞磁勢(shì)的存在，會(huì)使氣隙中磁場(chǎng)的大小及位置發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱之為電樞反應(yīng)。此時(shí)，氣隙中的磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)磁場(chǎng)共同產(chǎn)生的。（2）它們的特點(diǎn)如下：電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)是交流勵(lì)磁，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)是直流勵(lì)磁；基波波形大小位置轉(zhuǎn)速勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)正弦波恒定不變

21、，由勵(lì)磁電流大小決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定（根據(jù)、）電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)正弦波恒定不變，由電樞電流大小決定由電樞電流的瞬時(shí)值決定由電流的頻率和磁極對(duì)數(shù)決定同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)功率因數(shù)角由什么因數(shù)決定的答 同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)功率因數(shù)角既與負(fù)載阻抗的性質(zhì)和大小有關(guān)，又與發(fā)電機(jī)本身的參數(shù)有關(guān)。當(dāng)負(fù)載阻抗為時(shí)，總阻抗，則角在范圍內(nèi)；當(dāng)負(fù)載阻抗為時(shí)，總阻抗，則； 當(dāng)負(fù)載阻抗為時(shí)，總阻抗，則；當(dāng)負(fù)載阻抗為時(shí)，總阻抗，。 什么是同步電機(jī)的電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)的性質(zhì)決定于什么答 同步電機(jī)在空載時(shí)，定子電流為零，氣隙中僅存在著轉(zhuǎn)子磁勢(shì)。同步電機(jī)在負(fù)載時(shí)，隨著電樞磁勢(shì)的產(chǎn)生，使氣隙中的磁勢(shì)從空載時(shí)的磁勢(shì)改變?yōu)樨?fù)載時(shí)的合成

22、磁勢(shì)。因此，電樞磁勢(shì)的存在，將使氣隙中磁場(chǎng)的大小及位置發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱之為電樞反應(yīng)。同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)的性質(zhì)主要決定于空載電勢(shì)和負(fù)載電流之間的夾角，亦即決定于負(fù)載的性質(zhì)。當(dāng)和同相位，即：為交軸電樞反應(yīng)；當(dāng)滯后電角度，即：為直軸去磁電樞磁勢(shì)；當(dāng)超前電角度，即：為直軸增磁電樞磁勢(shì)；當(dāng)任意角度時(shí)，即一般情況下：當(dāng)：產(chǎn)生直軸去磁電樞磁勢(shì)和交軸電樞磁勢(shì)，當(dāng)：產(chǎn)生直軸增磁電樞磁勢(shì)和交軸電樞磁勢(shì)。為什么說(shuō)同步電抗是與三相有關(guān)的電抗，而它的數(shù)值又是每相值答 同步電抗是由電樞反應(yīng)電抗和漏電抗兩部分組成，分別對(duì)應(yīng)于定子電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁通和定子漏磁通。電樞反應(yīng)電抗綜合反映了三相對(duì)稱電樞電流所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)

23、磁場(chǎng)對(duì)于一相的影響，它等于電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在一相中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)與相電流的比值。所以說(shuō)同步電抗是與三相有關(guān)的電抗，而它的數(shù)值又是每相值。隱極電機(jī)和凸極電機(jī)的同步電抗有何異同答 對(duì)于隱極電機(jī)而言，氣隙均勻，電樞反應(yīng)磁通為不論作用在什么位置所遇到的磁阻相同，其在定子繞組感應(yīng)電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電抗，與定子漏磁通感應(yīng)電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電抗之和，即=+稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗。對(duì)于凸極電機(jī)而言，直軸及交軸上氣隙是不相等的，所以將電樞反應(yīng)磁勢(shì)分解為直軸和交軸分量，其相應(yīng)的電抗分別為直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗，和定子漏抗相加，便可以得到直軸同步電抗和交軸同步電抗，即 在直軸磁路上，由于氣隙小，磁阻小，所以較大。在交軸磁路上，由

24、于氣隙很大，磁阻大，所以較小，因此有，。由于磁路飽和的影響，所以、和的大小是隨著磁路飽和程度的改變而改變的。測(cè)定發(fā)電機(jī)短路特性時(shí)，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速由額定值降為原來(lái)的一半，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響答 由于和都與轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系，而電樞電阻與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定值測(cè)量時(shí)，由于很小，可以忽略不計(jì)。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速由額定值降為原來(lái)的一半時(shí)，則在電動(dòng)勢(shì)方程式中所占的比例將會(huì)增大，不能忽略不計(jì)，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。為什么同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流不太大，而變壓器的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流值卻很大答 由于同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流是由同步電抗或限制的。同步電抗是由電樞反應(yīng)電抗和漏電抗兩部分組成，電樞反應(yīng)電抗或與異步電機(jī)的勵(lì)

25、磁電抗相似，是對(duì)應(yīng)主磁路磁化性能的參數(shù)，其值很大（左右），所以同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流不大。而變壓器的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流由變壓器的漏阻抗限制的。變壓器漏電抗是對(duì)應(yīng)漏磁路磁化性能的參數(shù)，其值很小（左右），因此變壓器的穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流值卻很大。 如何通過(guò)試驗(yàn)來(lái)求取同步電抗的飽和值與不飽和值答 1)由開路特性的不飽和段及短路特性求取同步電抗或的不飽和值 2）或的飽和值可以按下述方法近似求得。在開路特性上找出對(duì)應(yīng)于額定電壓下的勵(lì)磁電流，再?gòu)亩搪诽匦陨险页雠c該勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的短路電流，則 3）利用開路特性和零功率因數(shù)特性，可以求得同步電抗的飽和值。以對(duì)應(yīng)于零功率因數(shù)特性上點(diǎn)C作為電機(jī)磁路的飽和程度。過(guò)O、A

26、作直線，與KC延長(zhǎng)線交于T點(diǎn)。從圖13-15中得 或 此法比由開路及短路特性求取同步電抗的飽和 圖13-10值更接近實(shí)際情況。 4）用轉(zhuǎn)差法求的不飽和值。將同步電機(jī)拖到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于），轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組開路。用示波器同時(shí)拍攝電樞電壓和電樞電流的波形。得 有一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī),接法，（滯后），作單機(jī)運(yùn)行，已知同步電抗，電樞電阻不計(jì).每相的勵(lì)磁電勢(shì).求下列幾種負(fù)載下的電樞電流，并說(shuō)明電樞反應(yīng)的性質(zhì)。（1） 相值為的三相平衡純電阻負(fù)載;（2） 相值為的三相平衡純電感負(fù)載;（3） 相值為的三相平衡純電容負(fù)載;（4） 相值為的三相平衡電阻電容負(fù)載.解 （1），為交軸與直軸去磁電樞反應(yīng)；（2），為直

27、軸去磁電樞反應(yīng)；（3），為直軸助磁電樞反應(yīng)；（4），為交軸電樞反應(yīng)； 有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組接法，每相額定電壓，額定相電流，額定功率因數(shù)(滯后)，已知該機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)，每相勵(lì)磁電勢(shì)行，內(nèi)功率因數(shù)角，不計(jì)電阻壓降.試求：各為多少 解：（1）電勢(shì)向量圖如右下： 有一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組接法，額定電壓，額定電流，額定功率因數(shù)（滯后）。該機(jī)在同步速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組開路，電樞繞組端點(diǎn)外施三相對(duì)稱線電壓，測(cè)得定子電流為，如果不計(jì)電阻壓降，求此電機(jī)在額定運(yùn)行下的勵(lì)磁電勢(shì)。解 同步電抗 有臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組Y接法，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，同步電抗,不計(jì)電阻

28、。求：（1）（滯后）時(shí)的；（2）（超前）時(shí)的.解：（1）如圖a）所示： （2）如圖b）所示 第 14 章14.1 三相同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)應(yīng)滿足哪些條件怎樣檢查發(fā)電機(jī)是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，如不滿足某一條件，并網(wǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象答 并網(wǎng)運(yùn)行的條件是：（1）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等； （2）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同； （3）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等； （4）待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)電壓相序與電網(wǎng)電壓相序一致。若不滿足這些條件：檢查發(fā)電機(jī)是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，電壓的大小可以用電壓表來(lái)測(cè)量，頻率及相序則可以通過(guò)同步指示器來(lái)確定。最簡(jiǎn)單的同步指示器由三個(gè)同步指示燈組成，有燈光熄

29、滅法和燈光旋轉(zhuǎn)法。條件（1）和條件（2）不滿足，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大的瞬態(tài)沖擊電流，使定子繞組端部受沖擊力而變形； 條件（3）不滿足，發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生拍振電流，在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生時(shí)正、時(shí)負(fù)的轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)振動(dòng)，同時(shí)沖擊電流會(huì)使電樞繞組端部受沖擊力而變形；條件（4）不滿足的發(fā)電機(jī)絕對(duì)不允許并網(wǎng)，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓恒差1200，它將產(chǎn)生巨大的沖擊電流而危及發(fā)電機(jī)，不可能使發(fā)電機(jī)牽入同步。功角在時(shí)間上及空間上各表示什么含義功角改變時(shí)，有功功率如何變化無(wú)功功率會(huì)不會(huì)變化，為什么答 功角在時(shí)間上及空間上各表示為：時(shí)間相位角：發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)與端電壓之間的相位角為功角。空間相位角：可近似認(rèn)為是

30、主磁極軸線與氣隙合成磁場(chǎng)軸線之間的夾角。從功角特性可知，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率不變，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不變，在穩(wěn)定運(yùn)行范圍內(nèi)，當(dāng)功角增大時(shí)，有功功率增加。而對(duì)無(wú)功功率，由,從同步發(fā)電機(jī)相量圖可得可知，當(dāng)功角增大時(shí)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)送出的無(wú)功功率減小。也可從向量圖看，如上圖所示，因而向電網(wǎng)送出的無(wú)功功率減小。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)由什么因素決定答 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)由同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的大小或勵(lì)磁狀態(tài)決定的。當(dāng)勵(lì)磁電流較小，同步發(fā)電機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)小于1，超前；當(dāng)勵(lì)磁電流較大，同步發(fā)電機(jī)處于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)小于1，滯后；同步發(fā)電機(jī)處于正常勵(lì)磁

31、狀態(tài)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)等于1。為什么V形曲線的最低點(diǎn)隨有功功率增大而向右偏移答 V形曲線的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)于正常勵(lì)磁情況，此時(shí)，定子電流最小且與定子電壓同相位。因，當(dāng)電壓為常數(shù)、時(shí)，隨著的增加，必將增大，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式增大時(shí)，也增大，所需的勵(lì)磁電流將會(huì)增加，故V形曲線最低點(diǎn)會(huì)隨有功功率增大而向右偏移。 一臺(tái)凸極三相同步發(fā)電機(jī)，每相空載電勢(shì)，定子繞組接法，每相直軸同步電抗，交軸同步電抗。該電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，試求：（1） 額定功角時(shí)，輸向電網(wǎng)的有功功率是多少（2） 能向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率是多少（3） 過(guò)載能力為多大解 （1） 額定功角時(shí)，輸向電網(wǎng)的有功功率 （2） 向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率可

32、令，得解得 ， （3） 過(guò)載能力： 一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓，發(fā)電機(jī)每相同步電抗，定子繞組Y接法，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率為時(shí)，若保持勵(lì)磁電流不變，減少有功功率至，不計(jì)電阻壓降，求此時(shí)的（1）功角；（2）功率因數(shù)；（3）電樞電流；（4）輸出的無(wú)功功率，超前還是滯后解：發(fā)電機(jī)輸出有功功率為，時(shí)（1）保持勵(lì)磁電流不變，則不變。當(dāng)有功功率至?xí)r，由，得（2）由圖（3）（4）輸出的無(wú)功功率，滯后。 有一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接法，（滯后），同步電抗，電阻壓降不計(jì)，試求：（1）額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率和功角；（2）在不調(diào)節(jié)勵(lì)磁的情況下，將發(fā)電機(jī)的輸出功率

33、減到額定值的一半時(shí)的功角，功率因數(shù)。 解：（1）或由求出（略）。（2）不調(diào)節(jié)勵(lì)磁，則不變，由，得 有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組接法，（滯后），同步電抗，電阻不計(jì)，試求：（1）額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角和每相勵(lì)磁電勢(shì)；（2）最大電磁功率。解 （1）如圖4-7所示： （2）最大電磁功率可令，得解得， 第 15 章 怎樣使得同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式過(guò)渡到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化答 當(dāng)原動(dòng)機(jī)向同步電機(jī)輸入機(jī)械功率時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁極軸線超前合成磁場(chǎng)軸線一個(gè)角度，如圖15-1（a），電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果逐漸減少原動(dòng)機(jī)的輸出

34、機(jī)械功率，從功率平衡觀點(diǎn)來(lái)看，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁功率也減少，功角逐漸變小。如果發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁功率為零，則=0，如圖15-1（b），電磁轉(zhuǎn)矩便為零。這是從同步發(fā)電機(jī)過(guò)度到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的臨界狀態(tài)。 a) b) c)圖15-1 同步電機(jī)的運(yùn)行方式a) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行 b) 理想空載 c) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行如果將原動(dòng)機(jī)從同步電機(jī)上脫離，電機(jī)本身軸承磨擦等阻力轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子開始減速，使得轉(zhuǎn)子磁極軸線滯后于合成磁場(chǎng)軸線角度，如圖15-1（c）。此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，是一個(gè)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，于是同步電機(jī)就成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行了。設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩為正，則電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其功角、電流的有功分量

35、、電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)。 增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)產(chǎn)生什么效應(yīng)答 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)起去磁的作用，增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)去磁的作用增強(qiáng)或減弱。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)起助磁的作用，增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)助磁的作用減弱或增強(qiáng)。 比較同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。答 相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)可以根據(jù)需要在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力的減低不像感應(yīng)電機(jī)那樣顯著。但同步電動(dòng)機(jī)也有缺點(diǎn)：起動(dòng)比較復(fù)雜，要

36、有直流勵(lì)磁電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。為什么起動(dòng)過(guò)程中，同步轉(zhuǎn)矩的平均值為零答 因?yàn)樵谄饎?dòng)過(guò)程中，由于定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。但由于慣性的影響，轉(zhuǎn)子上受到作用力以后并不馬上轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)子還來(lái)不及轉(zhuǎn)動(dòng)以前，定子磁場(chǎng)已轉(zhuǎn)過(guò)180°，此時(shí)定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子上所受到同步轉(zhuǎn)矩為交變轉(zhuǎn)矩，其平均轉(zhuǎn)矩為零，同步電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。 一臺(tái)三相凸極接同步電動(dòng)機(jī)，額定線電壓，頻率，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，額定功率因數(shù)(超前)，同步電抗，不計(jì)電阻壓降。試求：（1）額定負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電勢(shì)；（2）額定負(fù)載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。解 （1）如圖4

37、-8所示：額定負(fù)載時(shí)的勵(lì)磁電勢(shì) （2）額定負(fù)載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩 圖4-8 某企業(yè)電源電壓為6000V，內(nèi)部使用了多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其總輸出功率為1500KW，平均效率70%，功率因數(shù)為（滯后），企業(yè)新增一臺(tái)400KW設(shè)備，計(jì)劃采用運(yùn)行于過(guò)勵(lì)狀態(tài)的同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，補(bǔ)償企業(yè)的功率因數(shù)到1（不計(jì)同步電動(dòng)機(jī)本身?yè)p耗）。試求：（1）同步電動(dòng)機(jī)的容量為多大（2）同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為多少解：（1）變電所原提供的無(wú)功容量為補(bǔ)償功率因數(shù)到1，應(yīng)使同步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功容量則同步電動(dòng)機(jī)的額定容量為400KW，因不計(jì)同步電動(dòng)機(jī)本身?yè)p耗，則， 視在容量為（2）同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為某廠變電所的容量為2000KVA，變

38、電所本身的負(fù)荷為1200kW，功率因數(shù)（滯后）。今該廠欲添一同步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：（超前），效率，。問(wèn)當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，全廠功率因數(shù)是多少變電所是否過(guò)載解：變電所原提供的無(wú)功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，同步電動(dòng)機(jī)提供的無(wú)功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所需提供的無(wú)功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所需提供的有功容量加入同步電動(dòng)機(jī)后，全廠功率因數(shù)加入同步電動(dòng)機(jī)后，變電所的視在容量為，變電所不過(guò)載。 第 16 章 同步發(fā)電機(jī)，各相序電抗為，計(jì)算其單相穩(wěn)態(tài)短路電流為三相穩(wěn)態(tài)短路電流的多少倍 解 ， 為什么負(fù)序電抗比正序電抗小而零序電抗又比負(fù)序電抗小答 正序電抗=，負(fù)序電抗，而 ，其值很小。由于各相零序電流所

39、建立的磁勢(shì)在時(shí)間上同相位、在空間相隔120電角度，在空氣隙中三相合成基波磁勢(shì)為零，零序電流通過(guò)三相繞組時(shí)，只產(chǎn)生漏磁通，因此零序電抗的大小大體上等于定子繞組的漏電抗，即。所以，負(fù)序電抗比正序電抗小，而零序電抗又比負(fù)序電抗小。同步發(fā)電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)，短路電流中為什么會(huì)出非周期分量什么情況下非周期性分量最大答 如果忽略定子繞組的電阻，定子繞組為閉合的超導(dǎo)回路，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)生突然短路時(shí)，若定子繞組磁鏈的初始值為不為零，而又按正弦規(guī)則作周期性變化，那么回路中的電流除了有一個(gè)正弦變化的電流分量來(lái)抵消外磁場(chǎng)變動(dòng)的影響外，它還將產(chǎn)生一個(gè)直流分量來(lái)保持回路磁鏈初值不變。當(dāng)短路瞬間定子某相繞組的磁通達(dá)到最大

40、值時(shí)，則該相繞組短路電流中的非周期性分量最大。比較同步發(fā)電機(jī)各種電抗的大小：答 同步發(fā)電機(jī)的各種電抗都是繞組磁通對(duì)電路作用的等效量，在繞組匝數(shù)一定、頻率一定情況下，電抗值的大小與相關(guān)磁路的磁阻成反比。在瞬態(tài)短路參數(shù)中，分超瞬態(tài)和瞬態(tài)兩種，它們都是對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流對(duì)定子電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的反作用而存在的等效電抗。超瞬態(tài)電抗決定于阻尼繞組和勵(lì)磁繞組感應(yīng)電流對(duì)電樞反應(yīng)磁通的排擠作用，瞬態(tài)電抗決定于勵(lì)磁繞組感應(yīng)電流對(duì)電樞反應(yīng)磁通的排擠作用。定、轉(zhuǎn)子的這種耦合關(guān)系與變壓器相似。超瞬態(tài)電抗相當(dāng)于電樞反應(yīng)電抗上并以阻尼繞組的漏抗和勵(lì)磁繞組的漏抗構(gòu)成，瞬態(tài)電抗相當(dāng)于電樞反應(yīng)電抗上并以勵(lì)磁繞組的漏抗構(gòu)成，無(wú)阻尼繞組

41、時(shí)：有阻尼繞組時(shí)：這樣，若是隱極機(jī)： 若為凸極機(jī)：。第 五篇 直 流 電 機(jī) 第17章 試述直流發(fā)電機(jī)工作原理，并說(shuō)明換向器和電刷起什么作用答 直流發(fā)電機(jī)的工作原理：當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的電樞以恒速沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在線圈中會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，其大小為：，由于線圈一會(huì)兒在極下，一會(huì)兒在極下，因此這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是變化的，即線圈中的電動(dòng)勢(shì)及電流的方向是交變的，只是在經(jīng)過(guò)電刷和換向片的整流作用后，才使外電路得到方向不變的直流電。換向器電刷的作用：把線圈中的交變電動(dòng)勢(shì)及電流整流成外電路方向不變的直流電。試判斷下列情況下，電刷兩端的電壓是交流的還是直流。（1） 磁極固定，電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn)

42、；（2） 電樞固定，電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。答 由直流發(fā)電機(jī)原理可知，只有電刷和磁極保持相對(duì)靜止，在電刷兩端的電壓才為直流，由此： 交流：因?yàn)殡娝⑴c磁極相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 直流：因?yàn)殡娝⑴c磁極相對(duì)靜止。 什么是電機(jī)的可逆性答 一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，稱為電機(jī)的可逆原理。 直流電機(jī)有哪些主要部件試說(shuō)明它們的作用、結(jié)構(gòu)答 直流電機(jī)由定子

43、（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）兩大部分組成。定子部分包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置等。 主磁極鐵心用1厚的低碳鋼板疊壓而成。主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場(chǎng)；.換向極換向極鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極的作用是用以改善換向。機(jī)座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為電機(jī)磁路系統(tǒng)中的一部分，二是用來(lái)固定主磁極、電刷裝置由電刷、刷握、刷桿座和銅絲辮組成，電刷的作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。 電樞鐵心電樞鐵心通常用

44、厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。是電機(jī)主磁路的一部分，且用來(lái)嵌放電樞繞組。電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路部分，也是通過(guò)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。換向器也是直流電機(jī)的重要部件。換向器與電刷相配合，起到整流或逆變器的作用。 直流電機(jī)電樞鐵心為什么必須用薄電工鋼沖片疊成磁極鐵心何以不同答 為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)電樞鐵心中因磁通交變而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。磁極鐵心中的磁通本來(lái)是恒定的，但因電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)電樞鐵心齒槽的影響，磁極鐵心中的磁通會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而產(chǎn)生鐵心損耗，所以常采用厚的低碳鋼板沖制而成

45、。試述直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)主要額定參數(shù)的異同點(diǎn)。答 直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的主要額定參數(shù)值有： 1額定容量（功率）（）； 2額定電壓（）； 3額定電流（）; 4額定轉(zhuǎn)速（）； 5勵(lì)磁方式和額定勵(lì)磁電流（） 還有一些物理量的額定值，如額定效率,額定轉(zhuǎn)矩，額定溫升等。關(guān)于額定容量，對(duì)直流發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是指電刷端輸出的電功率，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，是指軸上輸出的機(jī)械功率。所以，直流發(fā)電機(jī)的額定容量為，而直流電動(dòng)機(jī)的額定功率為。 某直流電機(jī)，、以及。若是直流發(fā)電機(jī)，試計(jì)算額定電流；如果是直流電動(dòng)機(jī)，再計(jì)算。解：若是直流發(fā)電機(jī)如果是直流電動(dòng)機(jī)，再計(jì)算 第18章耦合磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的它的作用是什么沒有它能否實(shí)現(xiàn)

46、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換答 耦合磁場(chǎng)是由勵(lì)磁繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電樞繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)合成產(chǎn)生的，它是使電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩所不可缺少的因素。沒有它是不能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的。 如果將電樞繞組裝在定子上，磁極裝在轉(zhuǎn)子上，換向器和電刷應(yīng)怎樣裝置才能作直流電機(jī)運(yùn)行答 由直流發(fā)電機(jī)原理可知，只有電刷和磁極保持相對(duì)靜止，在電刷兩端的電壓才為直流，所以換向器應(yīng)裝在定子上，電刷應(yīng)該放在轉(zhuǎn)子上，再通過(guò)滑環(huán)和靜止的電刷與外電路相連。單疊繞組和單波繞組各有什么特點(diǎn)其聯(lián)接規(guī)律有何不同答 單疊繞組的特點(diǎn)為：（1）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，即；（2）每條支路由不相同的電刷引出，所以電刷不能少，電刷數(shù)等于磁極數(shù)。單波繞組的特

47、點(diǎn)為：（1）同極性下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)；（2）從理論上講，單波繞組只需安置一對(duì)正負(fù)電刷就夠了。但為了減少電刷的電流密度與縮短換向器長(zhǎng)度，節(jié)省用銅，一般仍采用電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）。在聯(lián)接方式上，疊繞組元件的兩個(gè)出線端聯(lián)接于相鄰兩個(gè)換向片上；波繞組的特點(diǎn)是每個(gè)繞組元件的兩端所接的換向片相隔較遠(yuǎn)，互相串聯(lián)的兩個(gè)元件相隔較遠(yuǎn)()。一臺(tái)四極，單疊繞組的直流電機(jī)，試問(wèn)：（1）若分別取下一只刷桿，或相鄰的兩只刷桿，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行有什么影響（2）如有一元件斷線，電刷間的電壓有何變化電流有何變化（3）若有一主磁極失磁，將產(chǎn)生什么后果答 （1）若取下一只或相鄰兩只電

48、刷，使并聯(lián)支路數(shù)減少一半，若是發(fā)電機(jī)，使輸出功率減小一半，若是電動(dòng)機(jī)，則轉(zhuǎn)矩和功率均減半。 對(duì)發(fā)電機(jī)仍能運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)，在輕載時(shí)尚能運(yùn)行，重載或滿載不能運(yùn)行，不管怎樣，它們的工作狀態(tài)均屬正常。 （2）若一元件斷線，則該元件所在的支路斷開，其余三條支路不變。因此，電刷間的電壓不變，電流減小，電機(jī)能帶的額定負(fù)載，。（3）當(dāng)一主磁極失去勵(lì)磁時(shí)，該磁極下的一條支路無(wú)電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩，使功率減小，對(duì)多極電機(jī)可能產(chǎn)生不平衡狀態(tài)。 什么叫電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響答電機(jī)負(fù)載運(yùn)行，電樞繞組中就有了電流，電樞電流也產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，叫電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)，必然會(huì)影響空載時(shí)只有勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單

49、獨(dú)作用的磁場(chǎng)，有可能改變氣隙磁密分布情況及每極磁通量的大小。這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。設(shè)電刷在幾何中性線上，此時(shí)的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。交軸電樞反應(yīng)作用如下：（1）交軸電樞磁場(chǎng)在半個(gè)極內(nèi)對(duì)主極磁場(chǎng)起去磁作用，在另半個(gè)極內(nèi)則起增磁作用，引起氣隙磁場(chǎng)畸變，使電樞表面磁通密度等于零的位置偏移幾何中性線；（2）不計(jì)飽和，交軸電樞反應(yīng)既無(wú)增磁，亦無(wú)去磁作用?？紤]飽和時(shí)，呈一定的去磁作用。 一臺(tái)直流電機(jī),單疊繞組,電樞繞組總導(dǎo)體數(shù),一極下磁通,當(dāng)（1）轉(zhuǎn)速；（2）轉(zhuǎn)速，求電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)。解 （1） （2） 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，極對(duì)數(shù)，電樞總導(dǎo)體數(shù)，氣隙每極磁，單疊繞組。求：（1

50、） 額定運(yùn)行時(shí)的電樞感應(yīng)電勢(shì);（2） 額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。解：（1） （2） 第19章 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)能自勵(lì)的基本條件是什么答 （1）電機(jī)必須有剩磁；（2）勵(lì)磁繞組的接線與電樞旋轉(zhuǎn)方向必須正確配合，以使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁方向一致；（3）勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)小于與電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的臨界電阻。 把他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高20%，此時(shí)無(wú)載端電壓約升高多少如果是并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，電壓升高比前者大還是小答 已知：，所以： 他勵(lì)發(fā)電機(jī)： , 即，故 ，空載電壓增加倍。 并勵(lì)發(fā)電機(jī)：若轉(zhuǎn)速升高情況同上，空載電壓增加倍，但由于增加的同時(shí)，也相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致也增大，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)空載電壓增加的程度比他勵(lì)

51、發(fā)電機(jī)大。 換向元件在換向過(guò)程中可能產(chǎn)生哪些電勢(shì)各是什么原因引起的它們對(duì)換向各有什么影響答 電抗電動(dòng)勢(shì)：它是由于換向元件中電流變化時(shí)，由自感與互感作用所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。它起阻礙換向的作用。 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：它是由于換向元件切割電樞磁場(chǎng)，而在其中產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，它也起著阻礙換向的作用。 換向極的作用是什么裝在什么位置繞組如何聯(lián)接答 裝換向極的作用是在換向元件所在處建立一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，其一部分用來(lái)抵消電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)，剩下部分用來(lái)在換向元件所在氣隙建立磁場(chǎng)，換向元件切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且讓的方向與相反，使合成電動(dòng)勢(shì)，以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，即幾何中性線處。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)改成發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，是否需要改接換向極繞組為什么答 可以。因?yàn)閾Q向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，當(dāng)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)改成發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞電流反向時(shí)，其產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)反向，但此時(shí)換向極的電流和他的極性