華南理工大學電機學第四章試探題

4-1把一臺三相感應電動機用原動機驅動，使其轉速n高于旋轉磁場的轉速氣，定子接到三相交流電源，試分析轉子導條中感應電動勢和電流的方向。這時電磁轉矩的方向和性質是如何的？假設把原動機去掉，電機電動勢、轉子站在轉子上即電磁轉矩電動勢、轉子站在轉子上即電磁轉矩把與制動性【答】感應電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，轉子感應有功電流的方向如下圖，應用右手定那么判定。觀看時，電磁轉矩］的方向與轉子的轉向相反，T屬于制動性質的轉矩。假設把原動機去掉，即質電磁轉矩T平穩(wěn)的原動機的驅動轉矩去掉，電動機將在電磁轉矩T的作用下減速，回到電動機狀態(tài)。4-2有一臺三相繞線型感應電動機，假設將其定子三相短路，轉子中通入頻率為八的三相交流電流，問氣隙旋轉磁場相關于轉子和相關于空間的轉速及轉子的轉向。隙旋轉磁場，定子將受到逆順時針旋轉，【答】假設轉子中頻率為匕的交流電流成立逆時針方向旋轉的氣相關于轉子的轉速為n=6Qfjp；假設轉子不轉，依照左手定那么，時針方向的電磁轉矩T，由牛頓第三定律可知，定子不轉時，轉子為e設其轉速為n，那么氣隙旋轉磁場相關于定子的轉速為n-n隙旋轉磁場，定子將受到逆順時針旋轉，4-3三相感應電動機的轉速轉變時，轉子所生磁動勢在空間的轉速是不是改變？什么緣故？【答】不變。因為轉子所產生的磁動勢F2相關于轉子的轉速為％=60fjp=560fjp=sndn，而轉子本身又以轉速n在旋轉。因此，從定子側觀看時，F(xiàn)2在空間的轉速應為An+n=（n,-n）+n=n,，即不管轉子的實際轉速是多少，轉子磁動勢和定子磁動勢在空間的轉速老是等于同步轉速七，在空間維持相對靜止。4-4頻率歸算時，用等效的靜止轉子去代替實際旋轉的轉子，如此做是不是阻礙定子邊的電流、功率因數(shù)、輸入功率和電機的電磁功率？什么緣故？【答】頻率歸算前后，轉子電流的幅值及其阻抗角都沒有轉變，轉子磁動勢幅值的相位也不變，即兩種情形下轉子反映相同，那么定子的所有物理量和電磁功率亦都維持不變。4-5三相感應電動機的定、轉子電路其頻率互不相同，在T形等效電路中什么緣故能把它們畫在一路？【答】要緊緣故是進行了頻率歸算。即用一個靜止的電阻為人2s的等效轉子先代替電阻為R的實際旋轉的轉子，等效轉子和實際轉子具有一樣的轉子磁動勢，通過頻率歸算后，就定子而言，旋轉的實際轉子和等效的靜止轉子其成效完全相同。因此，盡管二者的頻率不相同，卻可在T型等效電路中畫在一路。4-6感應電動機等效電路中的上5氣代表什么?可否不用電阻而用一個電抗去代替？什么緣故？

【答】土氣是代表與歸算到定子邊的轉子所產生的機械功率相對應的等效電阻，從數(shù)量上看，P=ml'2R1^等效代替了電機軸上的功率。轉差率s的大小代表電機的運行狀態(tài)：電動機狀態(tài)，0<s<1，i222s土R>0，P〉0，代表電動機軸上輸出一個機械功率；發(fā)電機狀態(tài)，s<0，R<0，P<0，代表發(fā)電s2is2i機上輸入一個機械功率；電磁制動狀態(tài)，s>1，表示旋轉磁場的轉向與轉子轉向相反，電磁轉矩方向與轉子轉向相反，一樣表示寧R2<0，P<0，電機軸上將產生一個制動作用的機械功率。它不能用一個電抗去代替。因為電動機輸出的機械功率是有功的，故只能用有功元件一一電阻表示。4-7感應電動機軸上所帶的負載增大時，定子電流就會增大，試說明其緣故和物理進程?！敬稹控撦d增大時，電機轉速下降，轉差率上升，轉子繞組切割磁力線的速度增加，轉子的感應電動勢、感應電流相應增大，轉子磁動勢也增大，由磁動勢平穩(wěn)關系F1=孔+(—F2)可知，定子磁動勢也增大，因此定子電流就會增大。4-8什么緣故感應電動機的轉子銅耗稱為轉差功率？【答】因為電磁功率P傳送到轉子后，在轉子繞組中要消耗的銅耗p=mI2R=sP，即轉子銅耗與電磁eCu2222e功率P和轉差率s成正比，故轉子銅耗也稱為轉差功率。e4-9什么緣故感應電動機的功率因數(shù)老是滯后的，試說明其緣故?！敬稹扛袘妱訖C定、轉子間的電磁關系猶如變壓器，電子電叫也由空載電流I；和負載分量電流I：l兩部份組成。I；維持氣隙主磁通和漏磁通，需從電網(wǎng)吸收必然的滯后無功電流；負載分量電流fLL取決于轉子電路。由等效電路可知，電動機軸上輸出的機械功率(還包括機械損耗等)只能用轉子電流流過虛擬的附加電阻R，所消耗的功率來代替，因為輸出的機械功率是有功的，故只能用有功元件一一電阻來等效代替。再加上s2轉子繞組的漏阻抗，故轉子電流只可能是滯后無功電流，那么與轉子平穩(wěn)的定子負載分量也只能是滯后的無功電流，因此異步電動機的功率因數(shù)老是滯后的。4-10感應電動機驅動額定負載運行時，假設電源電壓下降過量，往往會使電機嚴峻過熱，乃至燒毀，試說明其緣故。負載不變，那么P1不變，U1降低，那么致使I]【答】由于P=p+p+p+P，又P=mUIcos中，1Cu1FeCu2Q11111會使電機過熱乃考慮，UI一Te燒損。與負載的機械特升高，銅耗增大。因此當電壓下降過量時，至燒損。分析此進程也可從負載不變，那么P1不變，U1降低，那么致使I]會使電機過熱乃考慮，UI一Te燒損。與負載的機械特如下圖，電源電壓下降過量，T-s曲線性將失去交點，即機組因ttl而停轉。而現(xiàn)在電源電壓仍然加在電機上，電機處于堵轉狀態(tài)，也確實是短路狀態(tài)。盡管電源電壓較低，但短路電流仍然專門大，故電機將嚴峻過熱乃至燒毀。假設T-s曲線與負載的機械特性仍有交點，那交點的橫坐標即s必然專門大?，F(xiàn)在轉子銅耗p=sP專門大，故電機將嚴峻過熱乃至燒毀。cCu2ce4-11試說明籠型轉子的極數(shù)和相數(shù)是如何確信的，端環(huán)的漏阻抗是如何歸并到導條中去的?！敬稹浚?）籠型轉子的極數(shù)取決于氣隙磁場的極數(shù)，而本身并無固定的極數(shù)。一個處于兩極氣隙磁場里的籠型轉子由于旋轉磁場Bm前后切割處在不同位置的導條，在每根導條中將感生不同的電動勢，由于導條和端環(huán)具有電阻和漏抗，因此導條電流要滯后導條電動勢一個阻抗角寸之，導條電流所產生的轉子磁動勢F的基波幅值在電流散布在軸線上。由于導條內的電流散布取決于氣隙主磁場的極數(shù)，故籠型轉子的極數(shù)與產生它的定子磁場的極數(shù)恒相一致，且定、轉子磁動勢波始終維持彼此靜止。（2）設氣隙磁場為正弦散布，那么導條中的感應磁動勢也隨時刻正弦轉變；相鄰導條的電動勢相量之間將互差a2角，那么a2=心迎，式中。2為轉子槽數(shù)（即轉子的導條數(shù)）。假設Qjp為整數(shù)，那么一對極下所有導。2條的電動勢相量將組成一個均勻散布的電動勢星形圖，即籠型繞組是一個幅值相等、相位相差a角的多相對稱繞組，其中每對極下的每一根導條就組成一相，因此籠型轉子的相數(shù)為m2=Qjp。假設Qjp為分數(shù)，能夠為在p對極內總共有Q相，現(xiàn)在m=Q。（3）由于每段端環(huán)同時與相鄰兩根導條連接，導條與端環(huán)內的電流互不相等，端環(huán)漏阻抗很難分清屬于哪一相。因此要確信每相的阻抗，需要進行電路的等效變換，把端環(huán)的多邊形阻抗化成等效的星形阻抗，然后才能將它歸并到導條阻抗中去。4-12一臺感應電動機的性能能夠從哪些方面和用哪些指標來衡量？【答】感應電動機的特性可分為運行和起動兩方面，運行方面的指標有：額定效率門N、額定功率因數(shù)cos中N、最大轉矩倍數(shù)TT。起動方面的指標有：起動電流倍數(shù)I口N、起動轉矩倍數(shù)TT。4-13增大感應電機轉子的電阻或漏抗對起動電流、起動轉矩、最大轉矩、額定轉速、額定效率有何阻礙?【答】增加感應電機轉子的電阻，起動電流Ist減小，由于臨界轉差率Tmax+cX'1o2ocR■■R2+11m=±―1Qs+cX'■1o2oU21,增加，同時起動轉矩Tst=±m(xù)【答】增加感應電機轉子的電阻，起動電流Ist減小，由于臨界轉差率Tmax+cX'1o2ocR■■R2+11m=±―1Qs+cX'■1o2oU21,增加，同時起動轉矩Tst=±m(xù)^URV增大，但最大轉矩QsR]+cR2力+^X1+cX2力+cX，1-11o2o不變，而轉差率為s=%2，轉子銅耗pg與轉子電流的平方成正比e4-14試述轉子電阻、電源電壓對感應電動機T-5曲線的阻礙。感應電動機的電磁轉矩T二±eQ5m—1感應電動機的電磁轉矩T二±eQ5m—1(R)R1+C：k57RU2T15，而最大轉矩+G+cX，)1o2o_J.2c土R+[R2++cX，1-11o2o，對應的臨界轉差率5=±cR

v'r2+(x+cX'11o2o，由此可知，最大轉矩的大小與轉子電阻的數(shù)值無關，但增大轉子電阻，臨界轉差率5m增大，即T-5曲線的最大值往左偏移；臨界轉差率的大小與電源電壓的大小無關，但增大電源電壓，T-5曲線上移。4-15三相感應電動機的參數(shù)如何測定？如何利用參數(shù)算出電動機的要緊性能數(shù)據(jù)?【答】⑴利用空載實驗:計算出X。"0|2-R0=其中RPmm12110...(2)，R=匕—P「e—PQ...(3)，1——Fem12110依照堵轉實驗，咱們求出堵轉時的阻抗，2-R2...(1)，式中X0=X10+XX=X【答】⑴利用空載實驗:計算出X。"0|2-R0=其中RPmm12110...(2)，R=匕—P「e—PQ...(3)，1——Fem12110依照堵轉實驗，咱們求出堵轉時的阻抗，2-R2...(1)，式中X0=X10+XX=X0+X1o...(4)，為了求出X即短路阻抗［、電阻Rk和電抗X^，其中Zm'R°=R10+Rm'咱們進行堵轉實驗，U°P丁，尸"，1k11k1020【X-X1+\''0Xki0(式中X=X-R2X0-Xk)...(6)，再將(6)代入(4)中即可求出X。kik2X2m0(2)算出以上參數(shù)，在給定轉差率5的情形下，依照T型等效電路即可算出定、轉子電流和勵磁電流。定、轉子電流求出后即可算出定、轉子銅耗，電磁功率，轉子的機械功率，電磁轉矩和輸入功率。假設已知機械損耗和雜耗，可進一步算出輸出功率和電動機的效率。4-16有一臺50Hz、380V的三相感應電動機，假設運行在60Hz、380V的電源上，問電動機的最大轉矩、起動轉矩和起動電流有何轉變？【答】電機的漏抗X=2fL，即漏抗變成原先的6倍，由于電源電壓不變，使最大轉矩5Tmaxm

―iQsU122cE+M」Tmaxm

―iQsU122cE+M」Gi°+cf、起動轉矩TstmU2R-耳*+氣)：￥+cX2和起動電流121o2o4-17什么緣故繞線型感應電動機的轉子中串入起動電阻后，起動電流減少而起動轉矩反而增大？假設串入起動電抗，是不是會有一樣成效？【答】依照起動電流I=0)U【答】依照起動電流I=0)U*k)1121o2o，當串入起動電阻即R，增大后，起動電流減??；依2曲線和起動轉矩T=±m(xù)0^1*VstQR+cRV+板1+cX2力=±m(xù)U2立1o+cXJ+R：_c潸I而起動時x+cX'比較大dR2Qs板］+；R2)+Q1+cx2lo20當串入起動電阻后，因為dTst所以在必然范圍內T增大。假設串st入起動電抗X'，依照以上兩式，I和T都減小。ststst4-18深槽和雙籠感應電動機什么緣故具有較好的起動性能？【答】采納深槽和雙籠型的特殊轉子結構，起動時有明顯的集膚效應，使得轉子電阻增大、電抗減小，以改善起動性能，而正常運行時集膚效應減弱，使轉子電阻恢復到固有直流電阻。深槽感應電動機：起動時s=1，轉子電流頻率較高(f=f、=50Hz)，集膚效應較強，類似于轉子串入較大的起動電阻，將產生較大的起動轉矩，并限制了起動電流過大，從而提高電機的起動性能；當電機轉入正常轉速運行時，轉子頻率變得很低(僅1?3Hz)，集膚效應大體消失，于是導條內的電流密度接近于均勻散布，電動機的工作特性接近于一樣的籠型轉子電機。雙籠感應電動機：上籠通經(jīng)常使用黃銅或鋁、青銅等電阻率較高的材料制成，且導條截面積較小，電阻較大；下籠用電阻率較低的紫銅制成，且導條截面積較大，電阻較小。起動時，轉子頻率較高，轉子的漏阻抗中漏抗起要緊作用，因此上、下導條中電流分派要緊取決于其漏抗。由于下籠漏抗專門大，故電流很小，電流多擠集于上籠，類似于深槽電機中的集膚效應；但是上籠的電阻較大，可產生較大的起動轉矩，從而提高電機的起動性能。當電機轉入正常運轉運行時，轉子頻率很低，轉子的漏阻抗中電阻起要緊作用，而下籠電阻較小、電流專門大，起要緊作用，那么其工作特性接近于一樣的籠型轉子電機。4-19試述雙速感應電動機的變極原理?！敬稹?-20試分析繞線型感應電動機的轉子中串入調速電阻時，電機內部所發(fā)生的物理進程。假設負載為恒轉矩負載，問調速前、后轉子電流是不是改變？什么緣故？E【答】在繞線型感應電動機的轉子中串入調速電阻時，因為轉子電流I=一E一，因此轉子電流減小，2R2+jX2o(Vc2R2W+cX'h+R2-——2-，工作時X+cX'1o2o1o2o1s21+cR;V+G1+cX2，工作時X+cX'1o2o比較小，因此串入調速電阻后電磁轉矩變小。當負載為恒轉矩負載時，串入調速電阻，T<T,轉子轉速下降，轉差△〃=n-n增大，即轉子切割旋轉磁場的速度增大，轉子上的感應電動勢增大。電磁轉矩T=C①Icos4，seTm22在恒轉矩負載調速時不變，即轉子電流的有功分量七cos氣不變，同時，轉子的電抗不變，故轉子電流增大，定子電流也增大。224-21如何改變單相電容電動機的轉向？單相罩極電動機的轉向可否改變，什么緣故？【答】感應電動機的轉向取決于旋轉磁場的轉向。單向電容電動機是將電容器接入一相繞組，該相繞組的電流超前于未接入相繞組的電流一個相位角，氣隙中就會形成一個旋轉磁場，其方向為超前電流相轉向滯后的電流相，需要正反轉的單向電容電動機一樣兩相繞組是對稱的，如此的電容器接入不同相，電動機就會有不同的轉向。但單向罩極電動機