电机学答案第5章

第五章 异步电机

5.1 什么叫转差率如何根据转差率来判断异步机的运行状态

转差率为转子转速n与同步转速n1之差对同步转速n1之比值s为发电机状态。 0??n1?nn1 s?0

s?1为电动机状态,s?1为电磁制动状态。

5.2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时,电磁转矩和转子转向之间的关系是否一

样怎样区分这两种运行状态

发电机运行和电磁制动运行时,电磁转矩方向都与转向相反,是制动转矩;但发电机

的转向与旋转磁场转向相同,转子转速大于同步速,电磁制动运行时,转子转向与旋转磁场转向相反。

5.3 有一绕线转子感应电动机,定子绕组短路,在转子绕组中通入三相交流电流,其频率

为f1,旋转磁场相对于转子以n1?60f1/p(p为定、转子绕组极对数)沿顺时针方向旋转,问此时转子转向如何转差率如何计算

假如定子是可转动的,那么定子应为顺时针旋转(与旋转磁场方向相同)但因定子固

定不动不能旋转,所以转子为逆时针旋转。s?n1?nn1 (n为转子转速)

5.4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多

在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右,而变压器的空载电流标么值为50

﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙,使转子能在定子内圆内自动转动,这样异步机的磁路磁阻就较大,而变压器磁路中没有气隙,磁阻小,因此,相对变压器而言,异步电动机所需励磁磁动势大,励磁电流大。 5.5 三相异步电机的极对数p、同步转速n1、转子转速n、定子频率f1、转子频率f2、

转差率s及转子磁动势F2相对于转子的转速n2之间的相互关系如何试填写下表中的空格。 p 1 2 5 3 4

n1/r?min?1 1800 600 1000

n/r?min?1 1000 -500 n1?nn1f1/Hz 50 50 60 50 f2/Hz 3 s 1 n2/r?min?1 f1n1?60Ps?

f2?sf1

&相对于转子的转速n F22&相对于定子的转速n ?n1?n F215.6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度n1。

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电感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;

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