(精品)《电机学》课后习题答案

转子磁势是由转子三相(或多相)对称绕组感应的三相(或多相)对称电流产生的一个

&相对旋转磁势,这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定,当转子的转速为F2于转子的转速n,转差率为s时,转子电流的频率f2?sf1,则这个磁动势相对转子的转速为sn1,它相对定子的转向永远相同,相对定子的转速为

nsn1?n?n1n?n1?n?n1,即永远为同步速。

15.7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义,折算是在什么条件下进行的?

绕组折算:将异步电机转子绕组折算成一个相数为m1,匝数为N1,绕组系数为kN1 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组,保持极对数不变。 频率折算:用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子,在该静止转子回路中串入一个

1?ssR2的模拟电阻,而定子方各物理量不变。

折算的条件:保持转子磁动势不变,及转子上有功,无功率不变。

5.8 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系,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?

&?I&?I& 当负载时,定子电流只有一个分量I&,用以产生 电磁势平衡方程式:知I101L0磁时来抵消转子磁势的作用,∴虽然定转子无直接电联系,定子电流会自动增加的原

因。

&??E&?I&&& 从空载到满载,由电势平衡方程式U111Z1 ∵U1基本不变,I1?,I1Z1略

&略有下降,故主磁通?略为下降。 有?∴E1m?代表什么意义?能否用5.9 异步电动机的等效电路有哪几种?等效电路中的??1?s?/s?R2电感或电容代替?

等效电路 T形等效电路

?形 准确P形等效电路(?为复数) 换准确P形等效电路(?为实数) 简化?形等效电路(?=1)

s? 消耗在1?mec,它是有功功率,不能sR2上的电功率就是电动机所产生的机械功率P用电容或电感代替。

5.10 异步电动机带额定负载运行时,若电源电压下降过多,会产生什么严重后果?试说

明其原因。如果电源电压下降,对感应电动机的Tmax、Tst、?m、I2、s有何影响? ∵Tem?T2?T0负载不变 ∴Tem不变 Tem?CM?mI2cos?2如电压下降过多?m?,

为保持Tem不变,I2??I1?易烧毁电机。

Tmax? Tst?m1U11?12(R?R2?(x?x'))2111?2?22 ∴U1? Tmax? Tmax?U1

2'm1U1R21'2'2?1(R1?R2)?(x1??x2?)2&??E&?I& ∴U1? Tst? Tst?U1 U111Z1

∴E1?U1 E1?4.44f1N1kN1?m ∴U1??m? 转矩Tem?CM?mI2cos?2不变,?m?I2? ∵Tem? Rem不变 s?Pcu2pemPem?1 ?1为常数 Tem不变

2 ∵Pcu2?m1I2R2 ∵I2? ∴Pcu2? ∴s?(或者U1?,Tem成平

方下降,而负载转矩不变∴n?s?)

5.11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能,包括起动电流、起动转矩、最大转矩、功率

因数等有何影响?为什么? Ist? Tmax?U1'2'2(R1?R2)?(X1r?X2?) Tst?2'm1U1R21'2'2?1(R1?R2)?(X1??X2?)'x1?t?x2?t

m1U121?12[R?R2?(X?X')2]111?2? cos?1?R1?R2S'

∴漏电抗与Ist,Tst,Tmax成反比,与cos?1成正比

5.12 某绕线转子异步电动机,如果(1)转子电阻增加一倍;(2)转子漏电抗增加一倍;

(3)定子电压的大小不变,而频率由50Hz变为60Hz,各对最大转矩和起动转矩有何影响? (1)R2增加一倍,Tst增加,Tmax不变

' (2)x??x2?增加一倍,Tst减小,Tmax减小

' (3)f1由50Hz变为60Hz,相当于x??x2?增加,且分母增大了∴Tst,Tmax减小

5.13 一台笼型异步电动机,原来转子是插铜条的,后因损坏改为铸铝的,在输出同样转

矩的情况下,下列物理量将如何变化?

(1)转速n; R2?Tem?1?12R2m1U1s'2(R1?R2s)2?(X1??X2?)'' Tem? 而负载转矩不变,∴n下降

(2)转子电流I2;

负载转矩不变,Tem基本不变,∵Tem?Cm?mI2cos?2∴I2基本不变。 (3)定子电流I1;

' I1?I2∴I1基本不变。

(4)定子功率因数cos?1;

(5)输入功率P1;

T2基本不变∴P1基本不变。 (6)输出功率P2;

P2?(∵R2?Pcu2增大) (7)效率?; ??∵损耗减小 (8)起动转矩Tst; Tst?

(9)最大电磁转矩Tmax。 Tmax不变

5.14 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩,

串入适当的电抗时,是否也有相似的效果?

转子侧串入电抗,不能增大起动转矩∵串如电抗后I2?虽然?m增大了,但cos?2 下降∴总起来起动转矩Tst?Cm?mI2cos?2仍然不能增大。

5.15 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时,为什么起动电流很大而起动转矩不大?但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时,起动电流较小而起动转矩较大,为什么? Ist大的原因是:在刚启动时,转子处于静止状态,旋转磁场以较大的转速切割转子

导环,在转子中产生较大的电势,因而产生较大的电流,由磁势平衡关系,定子中也将流过较大的电流。

Tst不大的原因是:在刚起动时,n=0 ,s=1,转子频率较高,转子电抗较大,转子

'1边的功率因数很低,由Tem?Cm?mI2cos?2 E2?1最初起2U1 ?mst?2?m 知,

动时,虽然I2较大,但因cos?2很低,∴Tst仍然不大。

对深槽和双鼠笼异步电动机在起动时f2?f1,有明显的集肤效应,即转子电流在转

子导体表面流动,相等于转子导体截面变小,电阻增大,即相等于转子回路串电阻,使Ist?,Tst?当起动完毕后,f2?sf1很小,没有集肤效应,转子电流流过的导体截面积增大,电阻减小,相当于起动时转子回路所串电阻去掉,减小了转子铜损耗,

提高了电机的效率。

5.16 绕线转子异步电动机在转子回路中串人电阻起动时,为什么既能降低起动电流又能

增大起动转矩?试分析比较串入电阻前后起动时的?m、I2、cos?2、Ist是如何变化的?串入的电阻越大是否起动转矩越大?为什么?

绕线式转子串入电阻R?后,转子电流减小,定子电流也减小,但起动转矩增大,这

是因为:在起动时,s?1,虽然串入R?导致I2减小,但却使得E1?U1设串电阻前

''由于R1?R2,x1??x2?∴E1?12U1

②?m较大,接近正常运行时的主磁通,转子回路功率因数 ③cos?2?''R2?R?''2'(R2?R?)?x2?增大,综合三个因素,Tst?

一般情况下,串入电阻后,I2和I1将变小,?m基本不变,严格地讲,随I1变小,?m&?U&?I&会大一点(∵?E,cos?2将明显提高Tst明显增加,Ist? 111Z1变小,?m?)

因为cos?2最大为1,接近1时变化不大了,相反,电阻率大了,电流明显减小,Tst反而会变小,∴并不是串电阻越大,起动转矩越大。

5.17 两台同样的笼型异步电动机共轴连接,拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕

组串联以后接至电网上,起动完毕后再改接为并联。试问这样的起动方法,对起动电流和转矩的影响怎样? 通过串联起动,使每台电动机定子绕组电压为并联起动时候的12因此Tst为并联时

11的14,Ist为并联起动时的2,而电网供给的起动电流为并联时的4(∵电网供给的

电流并联是一台起动电流的2倍)

5.18 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行,试定性分析转子回路突然串入电阻后

降速的电磁过程。

5.19 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行,在转子回路接入一个与转子绕组感应

电动势同频率、同相位的外加电动势,试分析电动机的转速将如何变化?

5.20 单绕组变极调速的基本原理是什么?一台四极异步电动机,采用单绕组变极方法变

为两极电机时,若外加电源电压的相序不变,电动机的转向将会这样?

5.21 为什么在变频恒转矩调速时要求电源电压随频率成正比变化?若电源的频率降低,

而电压的大小不变,会出现什么后果。

5.22 如果电网的三相电压显著不对称,三相异步电动机能否带额定负载长期运行?为什

么?

5.23 已知某一台三相异步电动机在额定电压下直接起动时,起动电流等于额定电流的6

倍,试计算当电网三相电压不对称、负序电压分量的大小等于额定电压10%、电机带额定负载运行时,定子相电流可能出现的最大值是额定电流的多少倍?这样的运行情况是否允许?为什么?

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