第3篇-电机作业(第8,9,10,11章)

第3篇——电机作业(第8,9,10,11章)第3篇——电机作业(第8,9,10,11章)第3篇——电机作业(第8,9,10,11章)第3篇——电机作业(第8,9,10,11章)编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:第三篇异步电机第8章为什么感应电动机的转速一定低于同步速，而感应发电机的转速则一定高于同步转速如果没有外力帮助，转子转速能够达到同步速吗答因为异步电动机的转向与定子旋转磁场的转向相同，只有（异步电动机），即转子绕组与定子旋转磁场之间有相对运动，转子绕组才能感应电动势和电流，从而产生电磁转矩。若转速上升到，则转子绕组与定子旋转磁场同速、同向旋转，两者相对静止，转子绕组就不感应电动势和电流，也就不产生电磁转矩，电动机就不转了。而感应发电机的转子用原动机拖动进行工作，进行机电能量的转换，转速只有高于同步转速，才能向外送电。如果没有外力的帮助，转子转速不能达到同步转速。简述异步电机的结构。如果气隙过大，会带来怎样不利的后果？答异步电机主要是由定子、转子两大部分组成，定、转子中间是空气隙，此外，还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。如果气隙过大，会造成产生同样大小的主磁场时所需要的励磁电流的增大，由于励磁电流是无功电流，所以会降低电机的功率因数，减少电机的效率。感应电动机额定电压、额定电流，额定功率的定义是什么?答额定电压是指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V；额定电流是指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A；额定功率是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kw。绕线转子感应电机，如果定子绕组短路，在转子边接上电源，旋转磁场相对转子顺时针方向旋转．问此时转子会旋转吗转向又如何答会旋转。因为旋转磁场相对转子顺时针方向旋转时，根据电磁感应，在定子侧，会产生转矩企图带动定子旋转，但是定子不能动，则反作用于转子，使转子以转速旋转，转向为逆时针。一台三相感应电动机，.试问:(1)电动机的极数是多少(2)额定负载下的转差率s是多少额定负载下的效率是多少？

解：（1）电动机的极数；（2）额定负载下的转差率（3）额定负载下的效率第9章转子静止与转动时，转子边的电量和参数有何变化？

答当转子转动时，转子电流的有效值为转子电流的频率相应的转子绕组中的电动势为，转子漏抗为，和静止时相比，转子转动时的参数和转差率成正比。感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动？

答设定子旋转磁动势相对于定子绕组的转速为，因为转子旋转磁动势相对于转子绕组的转速为。由于转子本身相对于定子绕组有一转速n，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势的转速为。而，所以，感应电动机转速变化时，定、转子磁势之间没有相对运动。当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动，试证明之．答设定子旋转磁动势相对于定子绕组的转速为，因为转子旋转磁动势相对于转子绕组的转速为。由于转子本身相对于定子绕组有一转速，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势的转速为。而，该式不论转差率为何值时均成立。只不过当感应电机在发电状态运行时时，为负，的转向与定子旋转磁动势的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的与定子旋转磁动势转向相反，s＞1。所以，当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动。用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边的各种量数定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗答我们知道异步电动机定、转子之间没有电路上的联结，只有磁路的联系，这点和变压器的情况相类似。从定子边看转子只有转子旋转磁动势与定子旋转磁通势起作用，只要维持转子旋转磁动势的大小、相位不变，至于转子边的电动势、电流以及每相串联有效匝数是多少都无关紧要。根据这个道理，我们设想把实际电动机的转子抽出，换上一个新转子，它的相数、每相串联匝数以及绕组系数都分别和定子的一样（新转子也是三相、、）。这时在新换的转子中，每相的感应电动势为、电流为，转子漏阻抗为，但产生的转子旋转磁动势却和原转子产生的一样。虽然换成了新转子，但转子旋转磁动势并没有改变，所以不影响定子边，从而也就不会影响定子边的各种量数。不会。感应电机等效电路中代表什么意义能不能不用电阻而用一个电感或电容来表示为什么答用在上消耗的电功率来等效代表转子旋转时的机械功率（还包括机械损耗等）。不能。因为输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件电阻来等效代替。当感应电动机机械负载增加时以后，定子方面输入电流增加，因而输入功率增加，其中的物理过程是怎样的从空载到满载气隙磁通有何变化答因为，所以，即，可见，当感应电动机机械负载增加时，转子侧的电流就会增加，相应的转子侧的磁动势也会增大，根据电动势平衡方程式可见，随着转子侧磁动势的增加，定子方面的磁动势也在增加，即输入电流增加，因而输入功率增加。电机从空载到满载运行，由于定子电压不变，所以气隙磁通基本上保持不变。和同容量的变压器相比较，感应电机的空载电流较大，为什么？答因为感应电机有气隙段，气隙段磁阻很大。感应电机定子、转子边的频率并不相同，相量图为什么可以画在一起根据是什么答因为在这里进行了除匝数、相数折算外，还对转子边的频率进行了折算。本来电动机旋转时能输出机械功率，传给生产机械。经过转子频率的折算，把电动机看成不转，用一个等效电阻上的损耗代表电动机总的机械功率，这样就实现了相量图可以画在一起的分析方法。根据的原则就是保持折算方在折算前后的磁动势不变。一台三相异步电动机：.定子绕组为接法，试计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。解：采用Γ型等效电路，相电流为功率因数输入功率效率第10章什么叫转差功率转差功率消耗到哪里去了增大这部分消耗，异步电动机会出现什么现象答在感应电机中，传送到转子的电磁功率中，s部分变为转子铜耗，（1-s）部分转换为机械功率。由于转子铜耗等于所以它亦称为转差功率。增大这一部分消耗，会导致转子铜耗增大，电机发热，效率降低。异步电动机的电磁转矩物理表达式的物理意义是什么？

答电磁功率除以同步机械角速度得电磁转矩，经过整理为，从上式看出，异步电动机的电磁转矩T与气隙每极磁通、转子电流以及转子功率因数成正比，或者说与气隙每极磁通和转子电流的有功分量乘积成正比。异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果？答当时，若电源电压下降过多，因为，则电磁转矩下降更多,会造成定、转子电流急速增大，则定子、转子铜耗增大，且其增加的幅度远远大于铁耗减小的幅度，故效率下降，甚至电动机停转。若无保护，则绕组会因过热而烧毁。一台三相二极异步电动机，额定数据为：，定定子绕组D接，。空载试验数据：，机械损耗。短路试验数据：。。时，。试计算：（1）额定输入功率；（2）定、转子铜损耗；（3）电磁功率和总机械功率；（4）效率；（5）画出等值电路图，并计算参数、、、、。解：（1）额定输入功率（2）定、转子铜损耗（3）电磁功率总机械功率:（4）效率（5）T型等值电路图如下：电路参数：一台三相六极异步电动机，额定数据:，定子绕组D接。定子铜损耗，铁损耗,机械损耗，附加损耗。计算在额定负载时的转差率、转子电流频率、转子铜损耗、效率及定子电流。解由，得一台三相极异步电动机，有关数据为：，定子绕组Y接，。空载试验数据：。短路试验数据为：。假设附加损耗忽略不计，短路特性为线性，且，试求：（1）之值；（2）及之值。解（1）电路参数：因为：；所以：；；，因为：；；所以：；（2），第11章在额定转矩不变的条件下，如果把外施电压提高或降低，电动机的运行情况（）会发生怎样的变化？

答设额定电压运行时为B点。在额定转矩不变的条件下，如果把外施电压提高，则转速增加，如图中A点，输出功率增大，输入功率将会增加。由于电压提高，铁耗增大，但定、转子电流减小，铜耗减小，且后者更显著，故效率提高。而由于电压提高，磁通增大，空载电流增大，功率因数降低。如果把外施电压降低，则转速下降，如图中C点，减小，输入功率将会减小。而电压下降，铁损减小，但此时定子电流和转子电流均在增大，定、转子铜损增大，其增加的幅度远大于铁损减小幅度，故效率下降。电压下降，空载电流也会下降，功率因数上升。为什么异步电动机最初起动电流很大，而最初起动转矩却并不太大？答起动时，因为，旋转磁场以同步转速切割转子，感应出产生很大的电动势和电流，因为电流平衡关系，引起于它平衡的定子电流的负载分量也跟着增加，所以异步电动机最初起动电流很大，但是，起动时的很小，转子电流的有功分量就很小，其次，由于起动电流很大，定子绕组的漏抗压降大，使感应电动势减小，这样，也减小，所以，起动时，小，电流的有功分量也小，使得起动时的起动转矩也不大。在绕线转子异步电动机转子回路内串电阻起动，可以提高最初起动转矩，减少最初起动电流，这是什么原因串电感或电容起动，是否也有同样效果答（1）因为起动时：，很明显，转子回路内串电阻起动，可减少最初起动电流，同时，电阻增加，增加；起动电流减小，感应电动势增加，增加，所以可以提高最初起动转矩。（2）串电感，增大了转子回路阻抗，由式可见，可减小起动电流；同时，它也增大了转子回路阻抗角，减小，使转子电流有功分量减小，进而使起动转矩减小得更多，所以使得起动性能变差，不能达到同样的效果。至于转子回路串联电容器（如容抗不过分大），则转子回路阻抗减小，起动电流增大，虽然可使增大，起动转矩增大。因此，无论是串电抗器还是电容器，都不能全面改善起动性能。起动电阻不加在转子内，而串联在定子回路中，是否也可以达到同样的目的？答不能。虽然将起动电阻加在定子回路中，会降低加在定子上的起动电压，从而使实现起动电流的降低，但是因为，所以在降低起动电流的同时起动转矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能达到将电阻串在转子回路的效果。两台相同的异步电动机，转轴机械耦合在一起，如果起动时将它们的定子绕组串联以后接在电网上，起动完毕以后再改成并联，试问这样的起动方式，对最初起动电流和转矩有怎样的影响?答设电网电压为，两台完全相同的异步电动机，转轴机械耦合在一起，如果起动时将它们的定子绕组串联以后接在电网上，相当于每台电动机降压到起动，而并联起动，每台都是全压起动。因此两台同轴联接并联起动时起动总电流若为，起动转矩若为，那么串联起动时，起动总电流为为，而，所以起动总转矩为。绕线转子异步电动机，如果将它的三相转子绕组接成形短路与接成形短路，对起动性能和工作性能有何影响为什么答绕线式异步电动机转子为三相对称绕阻，因此在起动或运行时，无论是形连接或△形连接，其每相绕组感应电动势是相等的。而每相绕组的漏阻抗和等效的虚拟电阻又相同，所以每相绕组电流相等，那么由转子电流所形成的电磁转矩和由磁动势平衡关系所决定的定子电流就与转子绕组的上述接线无关，因此它不影响电动机的起动和运行性能。简述绕线转子异步电动机转子回路中串电阻调速时，电动机内所发生的物理过程。如果负载转矩不变，在调速前后转子电流是否改变电磁转矩及定子电流会变吗答如图3-9所示：改变转子回路串入电阻值的大小，当拖动恒转矩负载，且为额定负载转矩，即时，电动机的转差率由分别变为，显然，所串电阻越大，转速越低。已知电磁转矩为，当电源电压一定时，主磁通基本上是定值，转子电流可以维持在它的额定值工作，根据转子电流：从上式看出，转子串电阻调速对，如果保持电机转子电流为额定值，必有常数当负载转矩时，则有式中分别是转子串入不同的电阻、、后的转差率。绕线式异步电动机转子回路串电阻如果负载转矩不变，从上面的分析可以看出，在调速前后转子电流、电磁转矩及定子电流不会发生改变。在绕线转子回路中串入电抗器是否能调速？此时曲线，等性能会发生怎样的变化？答由式可知，在绕线转子回路中串入电抗器后，、均减小，如右图曲线。若负载转矩一定，其工作点由a变至b，转差率s减小，转速增高。问题是它只能在值之内调速，故此法虽能调速，但调速范围很小，故很少有实用价值。串电抗后，因减小，功率因数就下降（因感抗增大所致）。某一鼠笼式异步电动机的转子绕组的村料原为铜条，今因转子损坏改用一结构形状及尺寸全同的铸铝转子，试问这种改变对电机的工作和起动性能有何影响？答铝的电阻率比铜大，故转子由铜条改为铝条，实为增加转子绕组电阻，增大，转速减小，输出功率减小，而电动机从电网吸取的有功功率基本不变。由于转差率增大，故转子铜损增加，稍有增大，故定子铜损也稍大，而铁损不变，机械损耗因增大减小而稍有减小，但其减小幅度不及转子绕组铜损增大幅度，故总损耗增加，效率降低。而转子电阻改变不影响电机从电网吸取的励磁功率，故无功功率不变，所以基本不变。总之，鼠笼异步电动机转子由铜条改为铝条后，其工作动性能变差。鼠笼异步电动机转子由铜条改为铝条后（仍保持），其起动转矩增大，起动电流减小，起动性能得到改善。变频调速有哪两种控制方法，试述其性能区别。答变频调速时，从基频向下调有两种控制方法。1.保持=常数的恒磁通控制方式时，频率下降，机械特性向下平移，即各条特性彼此平行，硬度较高，最大电磁转矩不变，过载能力强。调速性能最好，属恒转矩调速方式。2.从基频向下变频调速，采用保持=常数的近似恒磁通控制方式时，频率下降时，机械特性最大转矩略有下降，机械特性接近平行下移。显然保持=常数时的机械特性不如保持=常数时的机械特性，特别在低频低速的机械特性变坏了。但=常数的控制方式简单。有一台三相异步电动机，，定子绕组Y形联接，转子为绕线式.已知等效电路的参数为。略去励磁电流，起动电机时，在转子回路中接入电阻，当时，问最初起动转矩是多少？

解：即得一台三相异步电动机，定子绕组形联接,，转子为绕线式。已知等效电路的参数为,电流及电势变比,今要求在起动电机时有,试问：（1）若转子绕组是形接法，每相应接入多大的起动电阻？

（2）此时最初起动转矩是多大？解（1）即得，（2）一台三相异步电动机：，定子绕组形联接。已知在额定电压下直接起动时，电网所供给的线电流是电动