电机与拖动复习第5.6章.doc

第五章 异步电动机5.1 三相异步电动机的结构及额定值5.1.1 异步电机的基本结构和分类一、 异步电机的分类;二、 异步电机的基本结构1. 定子;2转子(1)笼型绕组; (2)绕线式绕组3气隙5.1.2 异步电动机的额定值1. 额定值;2. 额定值之间的关系5.2三相异步电动机的定子绕组1、交流绕组的构成原则及分类2、交流绕组的基本知识：电角度、机械角度、线圈、极距、节距、槽距角、每极每相槽数、相带。3、三相双层叠绕组1. 选择线圈节距;2. 绘制槽电动势星形图分相;3. 分相，构成线圈和线圈组。;4. 确定并联支路数，将线圈组连接成相绕组。5. 画出三相绕组展开图。按相同的方法可构成B相和C相绕组。4、三相单层绕组：同心式、链式、交叉式5.3三相异步电动机的定子磁动势与磁场1、单相绕组的磁动势：脉振磁动势：这种空间位置固定不动，但幅值的大小随时间变化的磁势称为脉振磁势。 单层 双层 2、三相合成磁动势三相基波合成磁势具有以下特性三相合成磁势为正弦分布旋转磁势，转向由超前电流相转到滞后电流相。要改变磁场转向，只须改变三相电流的相序。幅值F1不变，为各相脉振磁势幅值的3/2倍，且旋转幅值的轨迹是圆，所以称为圆形旋转磁场。当某相电流达最大值时，合成旋转磁势的幅值恰在这一相绕组轴线上。 谐波磁势的存在将影响电机的运行性能。在异步电机中，谐波磁势引起附加损耗、振动、噪音和产生附加转矩，使电机性能变坏。5.4三相异步电动机定子绕组的感应电动势1. 导体感应电动势;2. 线圈感应电动势;3. 线圈组感应电动势;4. 相绕组感应电动势5.5 异步电机的基本工作原理及运行状态1. 转差率;2. 异步电机的三种运行状态5.6三相异步电动机的电磁关系1、空载时的电磁关系2、负载时的电磁关系3、转子静止时异步电动机的运行4、转子旋转时异步电动机的运行5.7异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图1、基本方程式 2、等效电路图3、相量图5.8三相异步电动机的功率与转矩1、功率流程图及功率平衡方程式 2、转矩平衡方程5.9三相异步电动机的参数测定1、空载实验 2、短路实验5.10三相异步电动机的工作特性1、转速特性；2、定子电流特性；3、功率因数特性；4、转矩特性；5、效率特性5.11单相异步电动机1、单相异步电动机的工作原理 2、等效电路图3、起动方法：电阻分相起动；电容分相起动；第六章三相异步电动机的电力拖动6.1三相异步电动机的机械特性1、 电磁转矩的三种表达式一、物理表达式;二、参数表达式1. T-s曲线;2. 最大电磁转矩Tmax和发生最大电磁转矩时的转差率sm;3. 过载能力kM4. 起动转矩Tst和起动转矩倍数kst三、实用表达式 2、 异步电动机的工作特性固有机械特性：人为机械特性：改变电源电压、电源频率、定子极对数或增大定、转子阻抗6.2 三相异步电动机的起动一、起动特点;二、直接起动;三、降压起动1. 定子串电抗器起动;2. 自耦变压器起动;3. 星-三角起动器起动；4、延边三角形起动四、绕线型异步电动机转子串电阻起动与串频敏电阻的起动。五、高起动性能的三相笼型异步电动机有高转差率笼型异步电动机、深槽式异步电动机、双笼型异步电动机6.3 异步电动机的调速方法1）转差功率消耗型：改变定子电压调速法、转子电路串接电阻调速法2）转差功率回馈型：串级调速3）转差功率不变型 ；一、变极调速;二、变频调速1. 恒转矩调速;2. 恒功率调速6.4 异步电动机的制动一、反接制动1. 转速反向的反接制动(正接反转); 2. 两相反接的反接制动(反接正转)二、反向回馈制动三、能耗制动例5-2、5-3、5-4、6-1作业：5-2；5-4；5-5；5-6；5-8；6-1；6-2；6-31. 单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转向 ，转速 的两个旋转磁势。答：脉振磁势，相等，相反，相等。2. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距= 槽，每极每相槽数q= ，槽距角= ，分布因数= ，节距因数= ,绕组因数= 。答：9，3，20，0.96，0.98，0.943. 三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a）,其中，当Ia=10A时，三相基波合成磁势的幅值应位于；当Ia =-5A时，其幅值位于。答：A相绕组轴线处，B相绕组轴线处。4. 将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为 。答：脉振磁势。5. 对称交流绕组通以正弦交流电时，次谐波磁势的转速为 。答： 1. 三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F1,绕组系数为 kw1，3次谐波绕组系数为kw3，则3次空间磁势波的合成幅值为 。：； ：； ：答：A2. 一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。A：变大； B：减小； C：不变。答：C，A，C3. 单相绕组的基波磁势是 。A：恒定磁势； B：脉振磁势； C：旋转磁势。答：B1. 采用分布短距的方法，可以削弱交流绕组中的次谐波电势。 （ ）答：对2. 三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。 （ ）答：错4. 交流电机与变压器一样通以交流电，所以他们的感应电势计算公式相同。 （ ）答：错5. 要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。 （ ）答：错6. 极相组A的电动势与极相组X的电动势方向相反，电流方向也相反。 （ ）答：对7. 交流电机励磁绕组中的电流为交流量。 （ ）答：错1. 在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？答： (1) 频率频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是由运行条件决定。（2）波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。（3）大小：导体电动势E1大小与频率f及每极磁通1有关，f及1由电机的运行条件决定。2. 总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？答： (1)频率 ：频率频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是由运行条件决定。(2)波形：波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。(3)大小： 与绕组结构（是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组）、绕组串联匝数有关，由构造决定；与频率、每极下磁通量有关，由运行条件决定。3. 总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？答： 幅值 单相绕组基波磁动势幅值大小： 与一条支路匝数N、绕组系数kw1、磁极对数p及相电流有关，其中N、kw1及p 由构造决定，由运行条件决定。幅值位置： 恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。频率： 即为电流频率，由运行条件决定。4. 总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置、转向和转速各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？答：幅值 三相合成基波圆形旋转磁动势幅值大小，其决定因素与单相基波磁动势同。空间位置：沿气隙圆周旋转。当哪相电流最大，三相合成基波圆形旋转磁动势就转至哪相绕组轴线上，绕组由构造决定，电流由运行条件决定。转速： 转速与电流频率f及磁极对数p 有关，p由构造决定，f由运行条件决定。转向： 与电流相序有关（与电流相序一致），由运行条件决定。1. 一台4 极，Q=36的三相交流电机，采用双层迭绕组，并联支路数2a=1， ，每个线圈匝数NC=20，每极气隙磁通=7.510-3Wb，试求每相绕组的感应电动势。解： 极距 节距 每极每相槽数 槽距角 基波短距系数 基波分布系数 每条支路匝数 匝基波相电动势 2. 有一台三相异步电动机，2p=2，n=3000转/分，Q=60，每相串联总匝数N=20，fN=50赫，每极气隙基波磁通=1.505Wb，求：（1） 基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；（2） 如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大？解：(1) 基波电动势频率 极距 每极每相槽数 槽距角 整距绕组基波短距系数 基波分布系数 基波绕组系数 基波相电动势 (2) 取 基波短距系数 基波相电动势 5. 三相双层绕组，Q=36，,，,。试求：（1） 导体电动势；（2） 匝电动势；（3） 线圈电动势；（4） 线圈组电动势；（5） 绕组相电动势；解：极距 槽距电角 每极每相槽数短距系数分布系数绕组系数（1） 导体电动势 （2） 匝电动势 （3） 线圈电动势 （4） 线圈组电动势 （5） 相绕组电动势 1. 当三相感应电动机定子绕组接于的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。答 ，2. 感应电动机起动时，转差率 ，此时转子电流的值 ， ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。答 1，很大，很小，小一些，不大3. 一台三相八极感应电动机的电网频率，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。答 0.02，4. 若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。答 减小， 减小5. 铁心饱和程度增加，则感应电机的激磁电抗 。答 减小1. 笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速（ ）。 A 上升 ； B 下降；C 上升 ； D 不变。答 D2. 国产额定转速为的三相感应电动机为（ ）极电机。A 2； B 4； C 6； D 8。答 B3. 一台三相感应电动机拖动额定恒转矩负载运行时若电源电压下降此时电机的电磁转矩（ ）。 A ； B ； C ； D 。 答 A4. 三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（ ）。 A 增大 ； B 减小 ； C 不变 ； D 不能确定。答 A5. 三相感应电动机等效电路中的附加电阻 上所消耗的电功率应等于（ ）：A 输出功率； B 输入功率 ； C 电磁功率 ； D 总机械功率。答 D1. 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动转矩就越大。 （ ）答 错2. 感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。 （ ）答 对3. 只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。 （ ）答 错4. 感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。 （ ）答 错5. 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动电流就越小。 （ ）答 对6. 对于感应电动机，转差功率就是转子铜耗。 （ ）答 错7. 定、转子磁动势相对静止是一切电机能正常运行的必要条件。（ ）答 对8. 感应电动机空载运行时的功率因数很高。（ ）答 错1. 感应电机转速变化时，转子磁势相对定子的转速是否改变？相对转子的转速是否改变？答 转子磁势相对定子转速不变,相对转子转速改变。2. 绕线型感应电动机，若转子电阻增加；漏电抗增大；电源电压不变，但频率由变为；试问这三种情况下最大转矩，起动转矩，起动电流会有什么变化？答 (1)最大转矩不变，起动转矩上升，起动电流下降；(2) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降； (3) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降。3. 三相感应电动机运行时，若负载转矩不变而电源电压下降，对电机的同步转速，转子转速，主磁通，功率因数，电磁转矩有何影响？答 同步转速不变；转子转速下降；主磁通下降；功率因数下降；电磁转矩不变。4. 感应电动机定子绕组与转子绕组之间没有直接的联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载电机主磁通有无变化？答 负载增加时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增加。由磁动势平衡关系，定子磁动势增加，定子电流上升，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。在不变的情况下，的增加导致增加，使减小，主磁通略有减小。5. 感应电动机在轻载下运行时，试分析其效率和功率因数都较额定负载时低的原因。如定子绕组为联接的感应电动机改为联接运行，在轻载下其结果如何？此时所能负担的最大负载必须少于多少？答 （1）轻载时功率因数低的原因是由于轻载时定子负载电流小，定子电流主要取决于无功的励磁电流，而在感应电动机中，由于空气隙的存在，励磁电流较大，一般为.。(2) 效率低的原因是由于轻载在输入的电功率中输出的有功功率小，而不变损耗（铁耗和机耗）所占的分量较大，因此效率低。（3）轻载时如将接改为接，由于相电压只为原来的，因此，励磁电流及铁耗都大为减少，功率因数及效率将显著改善。此时最大转矩必须小于联接时电动机的最大电磁转矩的。6. 为什么相同容量的感应电机的空载电流比变压器的大很多？答 变压器的主磁路全部用导磁性能良好的硅钢片构成，感应电机的主磁路除了用硅钢片构成的定、转子铁心外，还有空气隙。气隙的长度尽管很小，但磁阻很大，使得感应电机主磁路的磁阻比相应的变压