電機(jī)(重大版)9-18章課后習(xí)題

2/34X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答第9章9.1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IE2s22srjsxrjx22s22轉(zhuǎn)子電流的頻率pnp(nn)pnnn2111ff1s2606060n1相應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組中的電動(dòng)勢(shì)為E2ssE2，轉(zhuǎn)子漏抗為X2ssX2，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。9.2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)1相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為n1F相對(duì)于轉(zhuǎn)2子繞組的轉(zhuǎn)速為n2sn1。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一轉(zhuǎn)速n看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)2的轉(zhuǎn)速為nn2。而nn1n2nsnnnnn111n1，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)。9.3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)1相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為n1F相對(duì)于轉(zhuǎn)2子繞組的轉(zhuǎn)速為n2sn1。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一轉(zhuǎn)速n看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2的轉(zhuǎn)速為nn2。而nn1n2nsnnnnn111n1，該式不論轉(zhuǎn)差nn1s率為何值時(shí)均成立。只不過當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)n1時(shí)，n為負(fù)，F(xiàn)2的轉(zhuǎn)1向與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)1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)1轉(zhuǎn)向相反，＞1。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)。9.4用等效靜止的轉(zhuǎn)子來代替實(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)子只有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)F1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)（新轉(zhuǎn)子也是三相、N1kN1這時(shí)在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2I2z，2rjx222rjx22但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F2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)。1X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答1ss'R29.5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)電感或電容來表示？為什么？1ss'R2答用在上消耗的電功率來等效代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械功率（還包括機(jī)械損耗9.6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，其中的物理過程是怎樣的？從空載到滿載氣隙磁通有何變化？...答因?yàn)镕1F2F0，所以()FF，F(xiàn)102...即I1I2I0，()III102可見，當(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。9.7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，氣隙段磁阻很大。9.8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)過轉(zhuǎn)子頻率的折算，把電動(dòng)機(jī)看成不轉(zhuǎn)，用一1ss'R2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。9.9一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：10,380,1455min,,NKWUNVnNrr1''12r.定子繞組為接法，試計(jì)算額21.12,m7,X2.43,X4.4,Xm90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0U3800N0IA2Nrr/sj(xx)3303j(2.4312N120U3800N0IA4.2185.55A0rjxrjx1.33j2.437j9011mmA0000I1NI02AA1A功率IA200因數(shù)cos輸入功率PUIWW3N1cos33801123913效率N/P1010/11239N1第10章10.1什么叫轉(zhuǎn)差功率？轉(zhuǎn)差功率消耗到哪里去了？增大這部分消耗，異步電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)2X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答什么現(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sP,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M銅耗增大，電機(jī)發(fā)熱，效率降低。10.2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？PMT答電磁功率M除以同步機(jī)械角速度，經(jīng)過整理為1得電磁轉(zhuǎn)矩1TTT與氣隙每極磁通1I2C1Icos22以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2成正比，或者說與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量乘積成正比。10.3異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過多，會(huì)產(chǎn)生什么后果？答當(dāng)TTLTN時(shí)，若電源電壓下降過多，因?yàn)?TmU，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多會(huì)造成定、1轉(zhuǎn)子電流急速增大，則定子、轉(zhuǎn)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)。若無保護(hù)，則繞組會(huì)因過熱而燒毀。10.4一臺(tái)三相二極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：N10,1N380,1N5，定n2932min,50,cos89子繞組DNrfHzKWUVIA1N1N1，機(jī)械損耗pm。短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)：。00U380V,p824W,I5.5AU1k89.5,1k19,1k605。t75C時(shí)，VIApWr。試計(jì)算：1（12）電磁功率和總機(jī)械功率；（）效率；（5）畫出等值電路圖，并計(jì)算參數(shù)'r、2x、1x、rm、2x。m1）額定輸入功率PUIWN311cos1338050114231NNN（）定、轉(zhuǎn)子銅損耗I19.5pN2)r3(WW12cu)3661133cu2pcu1605366（3）電磁功率I022pFep)rm(8243()0133M1NppFe366639總機(jī)械功率:mMpcu23（4）效率N1N1010W/%（5）T型等值電路圖如下：3X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答電路參數(shù)：rkIp1k/23605/23)r2rkr11.9510.963628ZkIU/3519.5/372xkZrkk2221xxk2/27.71/2rm0pFe/3)23639(5.5/2Z0IU/0133805.5/3119.7r0p00/pm3)2382415623)(5.5/2x0Zr0022119.7222.1117.64xmx0x117.643.8551113.810.5一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù):U1N380,150,N7.5nN962rmin,cos1N0.827DVfHzPKW接。定子銅損耗，鐵損耗,機(jī)械損耗，附加損耗80W。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、效率及定子電流。解sNn1n1nN100096210000.038f2Nf10.038501.9Hz由MNpcu2pmpadNsNMpmad，得M(PNpmpad)N)(750045/(1pcu2sNM0.0387926W301WPPNNNPppP1Mcu1Fe7926750047023486.9%I1P7500NN15.851cos133800.8270.869NNNA10.6一臺(tái)三相極異步電動(dòng)機(jī)，有關(guān)數(shù)據(jù)為：PN3kW,U1380V,I17.25A，NN定子繞組Y接，r12.01?？蛰d試驗(yàn)數(shù)據(jù)：4X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答U1380V,p0246W,I03A,pm。短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：U1k100V,1k7.05A,p1k40假設(shè)附加損耗忽略不計(jì)，短路特性為線性，且I'x1）1x2r2,x1,x2,rm,x2）mcos1N及N之值。解（1）電路參數(shù)：因?yàn)椋簉；所以：rk1.14；k12rr2rrk1ZkU31kI1k8.19227.56xZr；kkkx1x2xk/23.78，因?yàn)椋篫0U3160.3I；0pp0r023I0m5.9122xZr；所以：00060.0rr013.90m；xx0156.22m（）P1Ncos0.761NI，NN/PN82.5%1NN/PN82.5%第11章11.1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（1,P,n,,cos）會(huì)發(fā)生怎樣的變化？2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n增加，如圖中A點(diǎn)，輸出功率2增大，輸入功率1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，功率因數(shù)降低。如果把外施電壓降低，則轉(zhuǎn)速n下降，如圖中C點(diǎn)，2減小，輸入功率P將會(huì)減小。1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，故效率空載電流也會(huì)下降，功率因數(shù)cos上升。11.2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)閚0,s1，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cos2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)1減小，這樣，1也減小，所以，起動(dòng)時(shí)，1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。11.3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？5X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答答（1）因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)：U1II'1222ss(rr)()，很明顯，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電1212阻起動(dòng)，可減少最初起動(dòng)電流，同時(shí)，電阻增加，cos2增加；起動(dòng)電流減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，所以可以提高最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（）串電感，增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗，由式E增加，11IstU12(rr)(xxx1212st2)xxst22arctanr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2，cos2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（如容抗不過分大），則轉(zhuǎn)子回路阻抗減小，起動(dòng)電流增大，雖然可使cos2增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)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(dòng)性能。11.4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)2TstU，所以在降低起動(dòng)電流的同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也在降低，而現(xiàn)起動(dòng)電流的降低，但是因?yàn)?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。11.5兩臺(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U1，兩臺(tái)完全相同的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)軸機(jī)械耦合在一起，如果起動(dòng)12U1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)降壓到每臺(tái)都是全壓U1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2Ist，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩若為2，那么串聯(lián)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)總電流為為TstI，而st2Tst，所以起動(dòng)總轉(zhuǎn)矩為U112Tst。11.6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Y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)，無論是Y形連接或1ssr2又△而每相繞組的漏阻抗和等效的虛擬電阻相同，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關(guān)，因此它不影響電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能。11.7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LTN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率由s分別變?yōu)镹1,s,s，顯然，所串電阻越大，轉(zhuǎn)速23越低。已知電磁轉(zhuǎn)矩為TmI2cos2，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，主磁通基本上是定值，轉(zhuǎn)子電流I2可以維持在它的額定值工作，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流：6X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答II22Nr2sNE2222xr2sE2rs22x2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r2r2r1ssN常數(shù)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TLTN時(shí)，則有rrSrSrS2212223sNs1s2s3式中,2,s3分別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻R、R、S2R后的轉(zhuǎn)差率。繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)S3子回路串電阻如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，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。11.8在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器是否能調(diào)速？此時(shí)Tfs曲線，cos等性能會(huì)發(fā)生怎樣的變化？答由式Tmax2mpU112'4frr(xx11112)2m2r1('r2x1'x2)2可知，在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器后，s、T均減小，如右圖Ts曲線。mmax若負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定，其工作點(diǎn)由a變至TTma，轉(zhuǎn)差率s減小，轉(zhuǎn)速增高。問題是它只能在0ssN值之內(nèi)調(diào)速，故此法雖能調(diào)速，但調(diào)速X圍很小，故很少有實(shí)用價(jià)值。串電抗后，因cos2減小，功率abTL因數(shù)cos1就下降（因感抗增大所致）。Ts11.9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0s1s及尺寸全同的鑄鋁轉(zhuǎn)子，試問這種改變對(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)子繞組電阻r2，s增大，N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s增大，故轉(zhuǎn)子銅損cu2sPem增加，I1稍有增大，故定子銅損也稍大，而鐵損不變，機(jī)械損耗因s增大n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，故無功功率不變，所以cos1基本不變?？傊?，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s1m小，起動(dòng)性能得到改善。7X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答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(shí)，從基頻向下調(diào)有兩種控制方法。1.保持E=常數(shù)的恒磁通控制方式時(shí)，頻率下降，機(jī)械特性向下1/f1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U1/f1=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U1/f1=常數(shù)時(shí)的機(jī)械特性不如保持E=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1/f1了。但U1/f1常數(shù)的控制方式簡(jiǎn)單。11.11有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，U,n1460rminNY形聯(lián)接，轉(zhuǎn)子N''為繞線式.已知等效電路的參數(shù)為1R2,XX。略去勵(lì)磁電流，起動(dòng)電機(jī)212時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中接入電阻，當(dāng)Ist2IN時(shí)，問最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是多少？解：IU/3380/3NN281.5A2222（1R/s）x{0.02/[15001460/1500]}122NkU/3NIsi2I22（RRx）kpkN即380/320.04Rp）20.122281得Rp23IRR（）232281）（.5（0.）331st2pTsi2125Nmn1500111.12一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組Y形聯(lián)接,U380V,n1460rminNN，轉(zhuǎn)子''為繞線式。已知等效電路的參數(shù)為R0.2,0.06,電流及電勢(shì)變比1RXX212k今要求在起動(dòng)電機(jī)時(shí)有ik1.1eIst3.5I試問：N（1）若轉(zhuǎn)子繞組是Y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）IN（R1UNR2//32s）N2xk{0.20.2380/3[15001460/221500]}1228.92AU/3NIs3.5It22（RRx）kpkN即380/2（0.4Rp）30.1223.528.928X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答得Rp2，/1.77/1.11.463RpRkkpeiTst9.553I2（stR2n1R）p（）93（3.5292）.（0215001.77）385N.m11.13一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：p形聯(lián)接。2,PN28KW,UN380V,N90%,cosN0.88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5.6倍。今改用Y法起動(dòng)，求電網(wǎng)所供給的線電流。解直接起動(dòng)時(shí)PNIkIk301AsiINIcosNNN改用Y法起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所供給的線電流1II100Astst311.14一臺(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：fZNNNNI2N420A.1）150H,P150KW,U,n1455rmin,2.6,E2,）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)TP150NN95509550984.5Nn1455NsNn1nNn11500145515000msN2(03(2.621)152T22.6984.5NTs751.0N.mss10.15msms0.151（2）欲使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大一倍，則2T22.698NTs275N.mss1smmsmssm1，得sm3.084,s201m.324r2sEN2N3I2N0.043420A0.00878sm1R1(2psm(sR2(2psm5(11.15某繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，技術(shù)數(shù)據(jù)為：P60,960min,2200V,I2N195。其拖動(dòng)起重機(jī)主鉤，當(dāng)提升重NKWnrENN物時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩L530Nm，求：9X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答（1）電動(dòng)機(jī)工作在固有機(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n280rmin，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006，求下放重物時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。.解：(1)P60NTN95509550596.9NTLn960NsNn1nNn110009601000s，TLsNTN5300nn11000/min（圖中A點(diǎn)）（）由530Nm，得L2L1)5302530NmTL2BsNTN0.040263BB)n110001026r/min（圖中B點(diǎn)）（）對(duì)應(yīng)于圖中C點(diǎn)sCn1n1nC100028010001轉(zhuǎn)子電阻sE0.04N2Nr2A3I23195N0.0237與L2相應(yīng)的固有特性上轉(zhuǎn)差率s，轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串電阻s1.28CR(2(0.02371.129ps0.0263（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n0,s1。與L2相對(duì)應(yīng)，s4R2(p2s1(877與TL1相對(duì)應(yīng)，s4Rp1(2s(10.6440p時(shí)，重物停在空中。.644（5）對(duì)應(yīng)于圖中D點(diǎn)：rR2pDsDr20.060.0263DD)n11000/min11.16一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī),其額定數(shù)據(jù)為:N750,n/minWN,UN380V,I148A,E2213V,I2220ANNN10X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答矩負(fù)載TLN時(shí)欲使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在n540r/min:(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U/f常數(shù)，求頻率與電壓各為多少。解：如右下圖所示(1)sNn1nNn1750720750TL時(shí)NsTTLsNN0.850n540r/min時(shí)sn1n1n75054075028R2sEN2N2N3220A0224轉(zhuǎn)子回路串電阻Rps(R2s(0340.0224(2)075025.5/minn1rn時(shí)540/min540r/min1nnrn565.51ffN50Hzn7501U1ffNUN750328第四篇同步電機(jī)第13章12.1什么叫同步電機(jī)？一臺(tái)/min,50HZ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pnf頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是：60，當(dāng)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p一定時(shí)，fn，即：頻率f與轉(zhuǎn)速n之間保持嚴(yán)格不變的關(guān)系。（2）一臺(tái)/min,50HZ的同步電機(jī)，其極數(shù)是24。12.2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13.1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除轉(zhuǎn)子磁勢(shì)外，定子三相電流也產(chǎn)生電樞磁勢(shì)。11X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答電樞磁勢(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。（）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；基波波大小位置轉(zhuǎn)速形勵(lì)磁磁動(dòng)正弦波恒定不變，由勵(lì)由轉(zhuǎn)子位置由原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定（根據(jù)勢(shì)磁電流大小決定決定p、f）電樞反應(yīng)正弦波恒定不變，由電由電樞電流由電流的頻率和磁極對(duì)數(shù)磁動(dòng)勢(shì)樞電流大小決定的瞬時(shí)值決決定定13.2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)。①當(dāng)負(fù)載阻抗為ZLZLLjxL時(shí)，總阻抗或（）ZLjxZRjxx，RsLLs則角在00090X圍內(nèi)；②當(dāng)負(fù)載阻抗為ZLjxL時(shí)，總阻抗Z（，則jxLxs090；③當(dāng)負(fù)載阻抗為ZLjxLs時(shí)，總阻抗（）ZjxLx，則s090；當(dāng)負(fù)載阻抗為Z，且時(shí)，總阻抗（）LRjxxxZ，LjxxLLLsLs09000。13.3什么是同步電機(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)E0和負(fù)載電流I之間的夾角a載的性質(zhì)。當(dāng)Ia和E同相位，即00：為交軸電樞反應(yīng)；當(dāng)Ia滯后00E090電角度，即090：為直軸去磁電樞磁勢(shì)；當(dāng)I超前a0E電角度，即090090：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)00090：產(chǎn)生直軸去磁電樞磁勢(shì)和交軸電樞磁勢(shì)，當(dāng)09000：產(chǎn)生直軸增磁電樞磁勢(shì)和交軸電樞磁勢(shì)。13.4為什么說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)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。13.5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a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Xa，與定子漏磁通感應(yīng)電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電抗X之和，即X=sX+X稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗。a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12X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答軸同步電抗Xd和交軸同步電抗X，即qXXXdadXXXqaq在直軸磁路上，由于氣隙小，磁阻小，所以Xad較大。在交軸磁路上，由于氣隙很大，磁阻大，所以Xaq較小，因此有XadX，aqXdX。q由于磁路飽和的影響，所以Xa、X和sXad、X、X、X的大小是隨著磁路飽和程度aqdq的改變而改變的。13.6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的一半，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？答由于E0和x都與轉(zhuǎn)速成正比的關(guān)系，而電樞電阻與轉(zhuǎn)速無關(guān)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定值d測(cè)量時(shí)，由于IRa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的一半時(shí)，則電動(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。IR在a13.7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Xd或X限制的。同步電抗是由電樞s反應(yīng)電抗和漏電抗兩部分組成，電樞反應(yīng)電抗Xad或Xa與異步電機(jī)的勵(lì)磁電抗X相似，是m對(duì)應(yīng)主磁路磁化性能的參數(shù)，其值很大（Xd1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Zk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?。╖k013.8如何通過試驗(yàn)來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Xs或X的不飽和值dXE01k1或XsdI不飽和值）Xs或X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d的勵(lì)磁電流If0，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I，則kXU或Xs飽和值IdNk）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13X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答數(shù)特性上UUN,IIN點(diǎn)C作為電機(jī)磁路的飽和程度。過O、A作直線，與KC延長(zhǎng)線交于T點(diǎn)。從圖13-15中得X或sXCdI飽和值TN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。）用轉(zhuǎn)差法求Xd、Xq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0.01得XdUmax/IminXqUmin/Imax13.9有一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī),PN2500KW,U10.5KV,Y接法，cos0.8NN（滯后），作單機(jī)運(yùn)行，已知同步電抗X7.52，電樞電阻不計(jì).每相的勵(lì)磁電勢(shì)SE07520.V求下列幾種負(fù)載下的電樞電流，并說明電樞反應(yīng)的性質(zhì)。（1）相值為7.52的三相平衡純電阻負(fù)載;（2）相值為7.52的三相平衡純電感負(fù)載;（3）相值為04的三相平衡純電容負(fù)載;（4）相值為7.52j7.52的三相平衡電阻電容負(fù)載.解（1）Ijx0E752000707.145A0Zj7.527.52s，為交軸與直軸去磁電樞反應(yīng)；L（）Ijx0E752000500900AZj7.52j7.52s，為直軸去磁電樞反應(yīng)；L（）Ijx0E7520000100090AsZj7.52j15，為直軸助磁電樞反應(yīng)；L.04（）Ijx0E752000010000AZj7.527.52j7.52s，為交軸電樞反應(yīng)；L13.10有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組Y接法，每相額定電壓UN230V，額定相電流IN9.06A，額定功率因數(shù)cos0.8N(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E0，內(nèi)功率因數(shù)角60，不計(jì)電阻壓降試求：Id,I,X,X各為qdq14X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答多少?1）電勢(shì)向量圖如右下：600arccos0.823.130IdIsinA097.85A.06sin60N0IqINcos9.06cos60A4.53A0EUcos410V230Vcos23.130X25.3dI7.85Ad0Usin230Vsin23.13X19.9qI4.53Aq13.11有一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組Y接法，額定電壓UN，額定電流IN572A，額定功率因數(shù)cosN電樞繞組端點(diǎn)外施三相對(duì)稱線電壓U，測(cè)得定子電流為572A，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)E0。解同步電抗XSU3I3572A32UU22NNIXE0(con)(sinNNS)N3363003(2063003(5722V13.12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N10500n3000rminN25000UVKWNIN1720A，同步電抗XS2.3,不計(jì)電阻。求：（1）I,cos0.8（滯后）時(shí)的aINE；0（2）IaI,cos（超前）時(shí)的N1）如圖）所示：E.022E0cos)sinINxs)15X廣溢《電機(jī)學(xué)》習(xí)題解答(323(22kV（2）如圖b）所示22E0cos)(UsinINxs)3(210(3(7