电机(重大版)9-18章课后习题

1、请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!第9章9.1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r2 + J G + JSX“转子电流的频率=/刀J = Qg _小=/刀2巴、2 60 60 60nx 小相应的转子绕组中的电动势为 耳$=必2,转子漏抗为X“s = sX“,和静止时相比，转子转 动时的参数和转差率成正比。9.2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 设定子旋转磁动势仟相对于定子绕组的转速为，因为转子旋转磁动势耳相对于转 子绕组的转速为刃2 =Snio由于转子本身相对于定子绕组有一转速料，为此站在定子绕组上 n

2、nn-y + n = snx + n = -+ n = n看转子旋转磁动势厲的转速为y 而卩，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。9.3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 设定子旋转磁动势仟相对于定子绕组的转速为山，因为转子旋转磁动势耳相对于转 子绕组的转速为fl2 = Sf1l。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 7?. ntty + n = 5/1, + n = -nA + n = 看转子旋转磁动势E的转速为也+“。而,该式不论转差77! -II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

3、负，E的转 向与定子旋转磁动势仟的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的 与定子旋转磁动势人转向相反，Slo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。9.4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戸2与定子旋转磁通势尺起作用， 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、电流以及每相吊联有效 匝数是多少都无关紧要。根据这个道理，我们

4、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、N、Z）。 这时在新换的转子中，每相的感应电动势为E；、电流为/；,转子漏阻抗为空=丫；+ 心, 但产生的转子旋转磁动势月2却和原转子产生的一样。虽然换成了新转子，但转子旋转磁动请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!斤+凡+:+九势并没有改变，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。9.5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S 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。

5、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。9.6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？答因为斥+尺=丘，所以凡=几+（-尸2）,即 A +/；=（） ,= /o+（-厂2）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，山于定子电压不变，所以气 隙磁通基本上保持不变。9.7和同容量的变压器相比较，感应电机的空载电流较

6、大，为什么？答 因为感应电机有气隙段，气隙段磁阻很大。9.8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S 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。9.9 _台三相异步电动机：PN = 1KW,/Y = 380V,7?v = 1455 厂/min，斤=1.33Q, r2 =1.12Q,rm = 7G,2.43G,

7、= 4.40, X,” =90Q 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F型等效电路，相电流为i严 i；N +/0 =968Z1OO2A+421Z85554=421Z85554 = 1148Z3O82A 功率因数 cosy = cos 30.82 = 0.86户-5_i+fi/sN+j(xla+xf2a)33+1.12/0.03+疋.43+4.4)心 SZ-IOQA38OZO0133+丿243 + 7 + 丿90A = 4.21Z-85.55A请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!输入功率 R = 3UN】 cos(p = 3

8、x380 xll.48x0.86lV = 11239 W 效率 UN =耳 / 片=10 x 10 /11239 = 89.0%第10章10什么叫转差功率？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$卩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。10.2异步电动机的电磁转矩物理表达式的物理意义是什么？T =答 电磁功率弘除以同步机械角速度码得电磁转矩 Q ,经过整理为 T = G乌cos ,从上式看出，异步电动机的电磁转矩

9、T与气隙每极磁通】、转子电流厶以及转子功率因数COS2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。10.3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T = TL=TN时，若电源电压下降过多，因为几山,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。10.4 一台三相二极异步电动机，额定数据为：PN =10KWQ =38OVJ1A（ =195A,定 g =2932 r/nin JN =50居,cos” =0.89 了绕组 D

10、 接，。空载试验数据：6=380匕几=824闪,/。=5,机械损耗P, = 156IV。短路试验数据：。 严眇5VU厂19.54以=605叭 ,7亍c时，斤=0.9630。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，并计算参数厂2、心、心、G、心。解：（1）额定输入功率=V3i/ijVAivCosw = 73x380 x19.5x0.89 = 1142W（2）定、转子铜损耗% = 3（备）:P2 = Pk - （3）电磁功率* =3x（詈）2 x0.963 W = 366W 一亿 “=605 一 366 = 239 WpPe

11、=几一3（*尸r - pm = （824 - 3x（茶尸 x0.963 -156）W = 639VV PM = % - P辿一爪=（11423 - 366 - 639 ）W = 10418 W 总机械功率：Pm =- peu2 = （10418 - 239 ）W = 10179 W（4） 效率 =PNIRN =10X 1OW/11423VV = 87.5%请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!（5）T型等值电路图如下：请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!605r = _= 95 g电路参数：3(人/巧)23x(19.5/75)2r = rk =1.9510-0.9630 =

12、0.6280 Zk = =895= 7.95Q Ilk / V3 19.5/巧 A； = yjzk2-rk2 = V7.952 -1.9512 = 7.7 IQ xa xa = / 2 = 7.71/2 = 3.855Cr = _仏 _= _空_= 21 IQ3(7O/V3)23 x (5.5/75)2Zo = 1= = 38._ = 119.70/()/V35.5/73防上丰=跆一迸 g3(7O/V3)23 x (5.5/馅尸x0 = Jz(： _才=V119.72 -22.12 = 117.64Q 兀” =x0 - x17 = 117.64 - 3.855 = 113.8Q10.5 -台三

13、相六极异步电动机，额定数据：U、N =380V,/I =50也，/ =7.5KW nN = 962 r/rnin ,cos側=0.827 定子绕组 D 接。定子铜损耗470W,铁损耗234W,机械损耗40,附加损耗80W。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。1000 = 0.03810005解f2 =SNL= 0.038 X 50 = 1.9也PM = PN +PCU2 + Pm + Pad = PN + SNPM + Pm + PadPM =(p,+pllt + Pad) /(I -几)=(7500 + 45 + 80)/(1-0.038) = 7926 W

14、pcli2 = SNP” = 0.038 x 7926 W = 301W=生=PN7500人 + Pcu + PFe_/ A_= _ -. = 5 854J5UNCOS(PNHN A/3X 380X0.827X0.869一台三相极异步电动机,有关数据为：PN=38OV,/1?v =7.25 A绕组 Y 接，=2.oin o 空载试验数据：7926 + 470 + 2347500= 86.9%IN10.6请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!因为:rk =3.150,所以：r； = rk - f =1.140= 8.190=38OV,/?o =246W,Z0 =3.64A,p, =W。短

15、路试验数据为： U =100匕兀=7.054,77, =470W。假设附加损耗忽略不计，短路特性为线性，且Xa X2a ,试求：（1） r2，入LG，兀”之值；COS（PN及“N之值。 解 （1）电路参数：兀=JzF =7.560. xIT =xk/2 = 3.78QN = J = 60.30 ）=- 5.91Q 因为： E ；3/oxo = Jzj _ 打=60.00 ；所以：r,n= - r= 3.90G 兀” =X。_ Xy = 56.22Q（2） eg恢=076,族=加心=82.5%第11章11.1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（匕巴N7COS0）会

16、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，输出功率人增大， 输入功率片将会增加。山于电压提高，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。而山于电压提高， 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，人减小，输入功率片将会减小。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77下降。电压下降，空载电流也会下降，功率因数COS0上 升。11.2为什么异步电动机最初起动电流很大，而最初起动转

17、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，感应岀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cs2很小，转子电流的有功分量就很小，其次, 曲于起动电流很大，定子绕组的漏抗压降大，使感应电动势d减小，这样，I也减小，所 以，起动时，I小，电流的有功分量也小，使得起动时的起动转矩也不大。11.3在绕线转子异步电动机转子回路内吊电阻起动，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？请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注！请浏览后下载，资料供参

18、考，期待您的好评与关注!U（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，cos 02增加；起动电流减小，感应电动势d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57(ri +r2) +(x|ff +X2a +Xst)2（p, = arctan 可见，可减小起动电流；同时，它也增大了转子回路阻抗角2 , COS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8S02增大，起动转矩增大。因

19、此，无论是串电抗器还是电容器，都不能全面 改善起动性能。11.4起动电阻不加在转子内，而审联在定子回路中，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，但是因为几0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。11.5两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-U

20、1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2 起动，而并联起动, 每台都是全压I起动。因此两台同轴联接并联起动时起动总电流若为2儿，起动转矩若为，-T2几，那么串联起动时，起动总电流为为匚，而 MU. 所以起动总转矩为2 11.6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Y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Y形连接或1 S 9-匚 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S 乂 相同，所以每相绕组电流相等，那么山转子电流所形成的电磁转矩和山磁动势平衡

21、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。11.7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，即丁严八时，电动机的转差率由几分别变为必宀宀，显然，所串电阻越大，转速 越低。已知电磁转矩为丁 oce,”/2COS02,当电源电压一定时，主磁通基本上是定值， 转子电流厶可以维持在它的额定值工作，根据转子电流：请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!从上式看出，转子

22、串电阻调速对，如果保持电机转子电流为额定值，必有口 _勺+打_SN S 常数当负载转矩TLN时，则有式中八$2,6分别是转子串入不同的电阻心 心2、心3后的转差率。绕线式异步电动机转子回路串电阻如果负载转矩不变，从上面的分析可以看出，在调速前后转子电流、电磁转矩 及定子电流不会发生改变。11.8在绕线转子回路中串入电抗器是否能调速？此时T =曲线，COS0等性能会发生怎样的变化？T _gpUj1 max.i ?.j答由式4妙百+匚+（為+兀2）可知，在绕线转子回路中串入电抗器后， 几、均减小，如右图T-s曲线。 若负载转矩一定，其工作点由a变至 b,转差率s减小，转速增高。问题是它 只能在$几

23、值之内调速，故此法虽能 调速，但调速范圉很小，故很少有实用 价值。串电抗后，因cos减小，功率 因数cos就下降（因感抗增大所致）。11.9某一鼠笼式异步电动机的转子绕组I* 及尺寸全同的铸铝转子，试问这种改变对电$答铝的电阻率比铜大，故转子由铜条改为铝条，实为增加转子绕组电阻。，增大， 转速减小，输出功率减小，而电动机从电网吸取的有功功率基本不变。由于转差率$增大， 故转子铜损Pm %增加，h稍有增大，故定子铜损也稍大，而铁损不变，机械损耗因$增 2NE2丫2 _2 + Rs D + RS2 2 + RS3一结构形状请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!大减小而稍有减小，但其减小幅度

24、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cos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（仍保持几VI）,其起动转矩增大，起动电流减 小，起动性能得到改善。请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!十,_ J_= 281.5A解.丁002+002/(1500 -1460)/15002 +0.12?5 i380 1500=28.924= 3.5x2 &9211.10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.

25、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，釆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S /匸常数时的机械特性不如保持 EJfu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。11.11有一台三相异步电动机，5 SOU, =1460 min ,定子绕组丫形联接，转子 为绕线式.已知等效电路的参数为=0.02Q.X1r=X2a =0.06Qq略去励磁电流，起动电机时

26、，在转子回路中接入电阻，当时，问最初起动转矩是多少? .UN/yf3380/V3_= 2x281.5即 J(O.O4 + 1Q2+0.122得 R； =0.3310厶 “55翌K；W.55少 Qx2815)202 + 0.33D=2i25mM11.12 -台三相异步电动机，定子绕组Y形联接,=380V,AZJV = 1460 / /min ,转子 为绕线式。已知等效电路的参数为尺=用=0.20,花。=乂2。=0.060,电流及电势变比ki =kc =1今要求在起动电机时有匚5仏试问；(1) 若转子绕组是丫形接法，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)380/V37

27、(0.2 + 0.2/(1500-1460)/1500 2 + 0.122= 3.5*380/V3即 J(0.4+ /?；)+0.12 2J(Ri+R；/sJ+x：请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!= 9.55x(2)3x(35x2&92)2X(02 + 177)1500= 38551Mm11.13 台三相异步电动札P = 2, PN = 28KW科=380 V9 TN = %）%，cos （pN = 088 ,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机额定电材的5.6倍。、改用Y 法起动，求电网所供给的线电流。 解直接起动时Isi =kN =匕=-=

28、 301AV3t/?vcosv77A,改用丫一法起动时，电网所供给的线电流/： = g人=100411.14 一台绕线式三相异步电动机，定子绕组Y极，四极，其额定数据如下：=50/z,Pv =150/CW,t/v =380V,nv = 1455 r/rnin. 2 = 2.6,2jV =213V, I2N420A 求.（） 起动转矩；（2）欲使起动转矩增大一倍，转子每相串入多大电阻？TN = 9550 如=9550 x 竺_ = 984 5N.ni解：（1）巴V1455r _ 2 轨 _ $- + 几-Sni$2x 2.6x 984.5n.:10J5 -751.0曲-+ 0.151=2x751

29、 .0 N.msmX = 3.084,s加 2 0.324心=学邑=()字 21并=0.00878Q一 V3Z2NV3 x 420Ar3 OJUR =-1=(L_ -1) x 0.00878 = 0.1720几0 15co 374心严(亘 _1)几=(_ 1)x0.00878 = 0.0102 Qs 川0.1511.15某绕线式三相异步电动机，技术数据为：PN = 60/ClV,HAr960 /-/nin, E2N =200匕厶” =195/升重物时电动机负载转矩人=53ON,求:得 R；=1.77G,心 7/=1.77/1.12=1.463Q咖;+心)51= 5va + V/l2-l) =

30、0.03x(2.6 + V2.62-l)=0.15（2）欲使起动转矩增大一倍，则2x2.6x984.5得请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!nH =（1一）厲=-（1 + 0.0263）x1000 =-I026r/nin T.解：(1)960= H) -) =0(w 5SS ZL =0.04 = 0.0355n1000TN 596.9n = (l-s)q =(1-0.0355)x1000 = 964.5/7 nin(2) 由兀i=530Nm,得TL2 =TLi -2（1 -77） = 530-2x530 x（1-0.87） = 392.27V-/w nD =（1-5D）/Z1 =-（

31、1 + 0.0929）X1000 =-1092.9r/nin11.16 一台绕线式三相异步电动机，其额定数据为：PN =750IV nN =720r/nin UN =380V,/A- =1484,2 = 2.4, =213V,/2JV =220A 拖动恒转392 2x 0.04 = -0.0263596.9使0644Q“,50877Q时，重物停在空中。请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!矩负载几=.85几时欲使电动机运行在n = 540r/min,若:釆用转子回路串电阻，求 每相电阻值；（2）釆用变频调速，保持u/f=常数，求频率与电压各为多少。解：如右下图所示8 = 750-720

32、=03（1）750TL =0.857v 时s =互 SN = 0.85 x 0.04 = 0.034TNs 750540_0 28n = 540r / min 时 “7 50尺斗竽竺02240 V3Z2JV43X220A转子回路甬电阻R =（_一1）尺=（ 1）x0.0224。= 0.1620 卩 s 二 0.034（2） A/? = 5/1, = 0.034 x750 = 25.5/7 ninn = 540r/min 时 口；=舁 += 540 + 25.5 = 565 5/7n如=Ux5O = 377/zn八750F 37 7=x380V = 286.5VfN 50第四篇同步电机第13章1

33、2什么叫同步电机？ 一台50z的同步电机，其极数是多少？答 （1）转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的 f = E!L频率与转速之间的关系是：60 ,当电机的磁极对数一定时，fs,即：频率/与转速之间保持严格不变的关系。（2） 一台250Mn 500,的同步电机，其极数是24。12.2汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？答汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是：汽轮发电机转速高、极数少，其转子 一般采用隐极式结构，气隙均匀分布，机身比较细长；水轮发电机转速低、极数多，其转子 一般釆用凸极式结构，气隙不均匀，直径大，长度短。第13章13同步电机在对称负载下

34、运行时，气隙磁场由哪些磁势建立？它们各有什么特点？ 答（1）同步电机在对称负载下运行时，除转子磁势外，定子三相电流也产生电枢磁势。 电枢磁势的存在，会使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。此时, 气隙中的磁场是由转子磁场和电枢反应磁场共同产生的。（2）它们的特点如下：电枢反应磁动势是交流励磁，励磁磁动势是直流励磁;请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!基波波 形大小位置转速励磁磁动 势正弦波恒定不变，由励 磁电流大小决定山转子位置 决定III原动机的转速决定（根据p、f）电枢反应 磁动势正弦波恒定不变，由电 枢电流大小决定由电枢电流 的瞬时值决 定山电流的频率和磁极

35、对数 决定13.2同步发电机的卩勺功率因数角屮山什么因数决定的？答同步发电机的内功率因数角鸭既与负载阻抗的性质和大小有关，乂与发电机本身的参数 有关。当负载阻抗为2厶=尺咸乙=心+儿时，总阻抗Z = &+X或Z = & +八丘+兀）， 则角0在剜00范围内; 当负载阻抗为ZRL时，总阻抗2 = /（心+兀），则0 = 90； 当负载阻抗为Z广一如 且心兀时，总阻抗Z = -j（孔-兀），则肖=_90。；当负载阻抗为 乙厂应-儿，且心兀时，总阻抗Z = R- j（XL-X） , 00-90。13.3什么是同步电机的电枢反应，电枢反应的性质决定于什么？答 同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存

36、在着转子磁势。同步电机在负载时, 随着电枢磁势的产生，使气隙中的磁势从空载时的磁势改变为负载时的合成磁势。因此，电 枢磁势的存在，将使气隙中磁场的大小及位置发生变化，这种现象称之为电枢反应。同步发 电机的电枢反应的性质主要决定于空载电势E。和负载电流J之间的夹角0 ,亦即决定于负 载的性质。当/“和&同相位，即皆=：为交轴电枢反应；当人滞后瓦90。电角度，即 = 900：产生直轴去磁电枢磁势和交轴电枢 磁势，当00-900;产生直轴增磁电枢磁势和交轴电枢磁势。13.4为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的数值乂是每相值？答同步电抗是山电枢反应电抗和漏电抗两部分组成，分别对应于定子电流产生的

37、电枢 反应磁通和定子漏磁通。电枢反应电抗综合反映了三相对称电枢电流所产生的电枢反应磁场 对于一相的影响，它等于电枢反应磁场在一相中感应的电动势与相电流的比值。所以说同步 电抗是与三相有关的电抗，而它的数值又是每相值。13.5隐极电机和凸极电机的同步电抗有何异同？答 对于隐极电机而言，气隙均匀，电枢反应磁通为。不论作用在什么位置所遇到的磁 阻相同，其在定子绕组感应电势所对应的电抗X。，与定子漏磁通“感应电势所对应的电抗 X。之和，即X丿屮。称为隐极同步电机的同步电抗。对于凸极电机而言，直轴及交轴上气隙是不相等的，所以将电枢反应磁势分解为直轴和 交轴分量，其相应的电抗分别为直轴和交轴电枢反应电抗，

38、和定子漏抗相加，便可以得到直请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!2)轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xg,即Xd+XjX产XJX）在直轴磁路上，由于气隙小，磁阻小，所以X“d较大。在交轴磁路上，由于气隙很大，磁阻 大，所以较小，因此有X G X aq , XdXq。由于磁路饱和的影响，所以X。、X,和X“d、X、Xd、X。的大小是随着磁路饱和程度 的改变而改变的。13.6测定发电机短路特性时，如果电机转速曲额定值降为原来的一半，对测量结果有何 影响？答 曲于仇和沧都与转速成正比的关系，而电枢电阻与转速无关，在电机转速为额定值 测量时，曲于/儿很小，可以忽略不计。如果电机转速由额定值降为原

39、来的一半时，则/心在 电动势方程式中所占的比例将会增大，不能忽略不计，使测量结果产生较大误差。13.7为什么同步电机稳态对称短路电流不太大，而变压器的稳态对称短路电流值却很 大？答 山于同步电机稳态对称短路电流是III同步电抗或X,限制的。同步电抗是山电枢 反应电抗和漏电抗两部分组成，电枢反应电抗“皿或X。与异步电机的励磁电抗X,”相似，是 对应主磁路磁化性能的参数，其值很大（左右），所以同步电机稳态对称短路电流不 大。而变压器的稳态对称短路电流山变压器的漏阻抗乙限制的。变压器漏电抗是对应漏磁路 磁化性能的参数，其值很小（Zi=.O5左右），因此变压器的稳态对称短路电流值却很大。13.8如何通

40、过试验来求取同步电抗的饱和值与不饱和值？答1）由开路特性的不饱和段及短路特性求取同步电抗X.、或Xd的不饱和值/或歼饱和值=kX，或Xd的饱和值可以按下述方法近似求得。在开路特性上找出对应于额定电压下的励磁电流So,再从短路特性上找出与该励磁电流对应的短路电流，则 v nV V UNAg以饱和值rS筑ifd讥 /请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!X,X”饱和值 或CT773）利用开路特性和零功率因数特性，可以求得同步电抗的饱和值。以对应于零功率因数特性上S点C作为电机磁路的饱和程度。过O、A作直线，与KC延长线交于T点。从图13-15中得此法比由开路及短路特性求取同步电抗的饱和 值

41、更接近实际情况。4）用转差法求“八Xg的不饱和值。将同步电机拖到接近同步转速（转差率 小于0.01）,转子励磁绕组开路。用示波器同时拍摄电枢电压和电枢电流的波形。 得Xd13.9 有一台三相同步发电机,弘=2500 KWUN = 1O.5ATV, y 接法，cosjV =0.8 （滞后），作单机运行，已知同步电抗=7.52,电枢电阻不计.每相的励磁电势 EQ = 7520 V求下列儿种负载下的电枢电流，并说明电枢反应的性质。（1）相值为7.52Q的三相平衡纯电阻负载；（2） 相值为7.52Q的三相平衡纯电感负载；（3） 相值为15.04G的三相平衡纯电容负载；（4） 相值为7.52-J7.52

42、Q的三相平衡电阻电容负载.I = 一如一 =_ 7m_ = 707.1 AZ-45解（1） jxs +ZL 门.52 + 7.52,为交轴与直轴去磁电枢反应;/ -75203(2)A, +乙Z7.52+./752,为直轴去磁电枢反应&75200_ ()()0 4 90(3)/ =+ 乙一门.52+）5.04“ ，为直轴助磁电枢反应；/ 4-7520R_10004/0请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!(4)几+z（_J7.52 + 7.52-J7.52,为交轴电枢反应；13.10有一台三相凸极同步发电机，电枢绕组丫接法，每相额定电压N =230,额 定相电流/产9.06A,额定功率因

43、数cos%=0.8（滞后），已知该机运行于额定状态，每相励4.53A磁电势行F=410V，内功率因数角屮=3 ,不计电阻压降.试求：IgXd，Xq各为 多少？解：（1）电势向量图如右下： =屮一 cp =60-arccos0.8 =23.13Id =gsin0 = 9.06xs in 60 A =7.85 AIq = IN cos()xcos23 = 03.52.43.5l-sin2 J = 0.08184(1-2sin2 J)2sin4 J + 2.055sin2 J-2.805 = 0兀=75.51。，3U 尼、11=-sin J +一( -_-)sin 2 J/ maxx,n2 X X

44、z/n3x(400/、山藹门“叮。/州 丄丄“ sin (2x75.51)2.43.55= PgJ PN =75.987 / 37.575 = 2.02214.6 一台三相隐极同步发电机并网运行，电网电压 = 400V,发电机每相同步电抗 X, =3.5,定子绕组丫接法，当发电机输出有功功率为80KW时，cos0 = l,若保持励 磁电流不变，减少有功功率至20KIV,不计电阻压降，求此时的（1）功角刁；（2）功率因数SS0；（3）电枢电流；（4）输出的无功功率,超前还是滞后？ 解：发电机输出有功功率为80KW, cos0 = 1时P _ 80 x10、V3t/cos_ V3x400 xlE

45、=+(IXJ2 = 7(4OO/V3)2 +(115.5X3.5)2 = 425.6V& arc tan仝 = arc tan= 60.3J400/厲（1）保持励磁电流不变，则E（）不变。当有功功率至20KW时，由D, 3U E803 E。.=-sin5 = Pw =4sinX,20 x$,得3 = “re sin丄 sin S) = arc sin(44(2)由图I=zjX,425.6Z12.5-400/73丿35= 58.9Z-63.48A/. cos = cos 63.48 = 0.447请浏览后下载，资料供参考，貝I请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注! =l60GSN =87

46、50 KVA,UN =KV定子绕组Y接法,cos0 = O8 (滞后)，同步电抗X” = 18.2G,X? =96C,电阻不计，试求:(1) 额定运行状态时，发电机的功角N和每 相励磁电势E。；(2) 最大电磁功率Wmaxo(3)/=58.9A(4)输出的无功功率(2 = V3(/sin = V3x400 x58.9xsin63.48=36.5V6rrt 滞后。14.7有一台三相隐极同步发电机并网运行，额定数据为：* = 7500 KVA、U“ = 3150U ,定子绕组Y接法，cos = 0.8 (滞后)，同步电抗 电阻压降不计，试求：(1)额定运行状态时，发电机的电磁功率儿 和功角SN;(

47、2) 在不调节励磁的情况下，将发电机的输出功率减到额定值的一半时 的功角5,功率因数s。7SN 7500 x1 sIN = r= = 7= -= 1374.6A解：(1) 上UN 7X3150EQ = Jq COS0)2 + (匕 sin 0 + /“X)=x 0.8)2 + xO.6 + 1374.6 x 1.60)2 = 3598V= S“ cos (pN = 7500 x 0.8 = 6000 k W A P“X, 6OOOxlO3xl.6= arcsm_ = arcsm-厂二=29.33E()3X(31 50/ 3) x 3598或由、求出(略)。(2)不调节励磁，则不变，由n _3U

48、/。. X_1 n _ 1 3U.E. x-vsm- - sindNX$22 X$，得S = arcsing sin v) = arc sing x sin 29.3) = 14.2 i = 4= 3592421150/、厅=门泌一62 AjXs儿 60. cos (p = cos 62.1 = 0.46814.8有一台三相凸极同步发电机并网运行，额定数据为：请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!(1)如图47所示:S/y _ 8750忑 U z _x = 459A=arc tan= 58.3心 X“+Usine屮=arc tan-:-U cos(p459x9.6 + 11x10* x

49、06/VJ1 lxlO3 X0.8/73N=屮一 (pN =58.3O-36.9O=21.4Eo=Ucos+IdXd = 11X2()- x cos21.4 + 459xsin 58.3 x 18.2 = 13.02k V *3P” - o(2)最大电磁功率Emax可令,得注W + S(丄一丄w2 Xq Xd3x13020zr. 11x cosS + 3 x (11000/ V3) x ( -) x cos25 = 0 18.29.618.2l-sin2 = 0.19094(1- 2sin2 SY sin4 5 + 0.2384sin2 -1.0596 = 0= 73.253L/Eo 3C7/

50、 i 1Pg产f 51!心+子(十- *)sin2耳3x(11000/3)x13020.壮心丄3x(11000/)2 J 1、门”兀。、= -xsin/3.25 + -x(一 -)xsin(2x73.25 )18.229.6 18.2=1469523W第15章15.1怎样使得同步电机从发电机运行方式过渡到电动机运行方式？其功角、电流、电 磁转矩如何变化？答当原动机向同步电机输入机械功率时为发电机运行，此时转子磁极轴线超前合成磁 场轴线一个5角度，如图15-1 (a),电磁转矩与转子转向相反，是一个制动转矩。如果逐渐 减少原动机的输出机械功率，从功率平衡观点来看，发电机所产生的电磁功率也减少，功

51、角 逐渐变小。如果发电机所产生的电磁功率为零，则5=0,如图15-1 (b),电磁转矩便为零。 这是从同步发电机过度到电动机运行的临界状态。(1)如图4-8所示:哺浏见后卜我，负料供参耀a)b)c)图15-1同步电机的运行方式a)发电机运行b)理想空载c)电动机运行如果将原动机从同步电机上脱离，电机本身轴承磨擦等阻力转矩和负载转矩的作用，转 子开始减速，使得转子磁极轴线滞后于合成磁场轴线角度，如图15-1 (c)o此时电磁转矩 的方向与转子转向一致，是一个拖动转矩，于是同步电机就成为电动机运行了。设发电机运 行时其功角、电流、电磁转矩为正，则电动机运行时其功角、电流的有功分量、电磁转矩为 负。

52、15.2增加或减少同步电动机的励磁电流时，对电机内的磁场产生什么效应？答 当同步电动机处于过励磁状态时，电枢磁势对电机内的磁场起去磁的作用，增加或 减少同步电动机的励磁电流时，电枢磁势对电机内的磁场去磁的作用增强或减弱。当同步电 动机处于欠励磁状态时，电枢磁势对电机内的磁场起助磁的作用，增加或减少同步电动机的 励磁电流时，电枢磁势对电机内的磁场助磁的作用减弱或增强。15.3比较同步电动机与异步电动机的优缺点。答相对于异步电动机，同步电动机的最大优点是功率因数可以根据需要在一定的范圉 内进行调节，当电网电压下降时，同步电动机的过载能力的减低不像感应电机那样显著。但 同步电动机也有缺点：起动比较复

53、杂，要有直流励磁电源，结构复杂，价格较贵。15.4为什么起动过程中，同步转矩的平均值为零？答 因为在起动过程中，由于定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆时针方向 旋转。但由于惯性的影响，转子上受到作用力以后并不马上转动。在转子还来不及转动以前, 定子磁场已转过180。，此时定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子顺时针方向旋转。 因此，转子上所受到同步转矩为交变转矩，其平均转矩为零，同步电动机不能起动。15.5一台三相凸极Y接同步电动机，额定线电压=6000,频率TN = 50772 , 额定转速77Ar = 300,额定电流=57.8/1,额定功率因数cos = 0.8(超前)，同 步

54、电抗Xd =64.2。,乙=4O.8C,不计电阻压降。试求：(1)额定负载时的励磁电势:(2)额定负载下的电磁功率和电磁转矩:T。请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!额定负载时的励磁电势= U cos/4002 + 16072 = 1656kVA（2）同步电动机的功率因数为cos孤=牛=Z=o-241515.7某厂变电所的容量为2000KVA ,变电所本身的负荷为1200kW,功率因数 cos0 = O.65 （滞后）。今该厂欲添一同步电动机，额定数据为：PN =500KW,cosy = 0.8 （超前），效率.v =95%,O问当同步电动机额定运行时，全厂功率因数是多少？变电所是否

55、过 载？解：变电所原提供的无功容量ppj_ 10AQ _ _2i =!sin% =!1-cos2 （p =x V1-0.652 = 1403kVar coscos0.65加入同步电动机后，同步电动机提供的无功容量Q =sin0=x06 = 395RWucos 0.95 x0.8加入同步电动机后，变电所需提供的无功容量Q2=QQ =（1403 -395）kVar=mkVar 加入同步电动机后，变电所需提供的有功容量请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!= 1.391.390.534=2.6只=斥+空= (1200 + 曲沐 W = 1726kW%0.95加入同步电动机后，全厂功率因数只1

56、726gcon(p. = ,= 0.86 収2+2J1726?+10082加入同步电d机后，变电所的视在容量为s2 = P22+Q22 = V17262+10082VA = 1999VA 2000A:VAf 变电所不过载“第16章16.1同步发电机，各相序电抗为X+ =1871,X- = 0.219,X、=0.069 , 计算其单相稳态短路电流为三相稳态短路电流的多少倍？_3X + X + X) 1.871 +0.219+0.06916.2为什么负序电抗比正序电抗小？而零序电抗乂比负序电抗小?x； + x； X = d ” 答 正序电抗Xjd,负序电抗-2 ,而1 x, = x十J讥X_q =

57、X + jj = Xq-d -Xq Xzo,其值很小。山于各相零序电流所建立的磁势在时间上同相位、在空间相隔120电角度，在空气隙中三 相合成基波磁势为零，零序电流通过三相绕组时，只产生漏磁通，因此零序电抗的大小大体 上等于定子绕组的漏电抗，即* OQXJ所以，负序电抗比正序电抗小，而零序电抗又比负序电抗小。16.3同步发电机发生突然短路时，短路电流中为什么会出非周期分量？什么情况下非周 期性分量最大？答如果忽略定子绕组的电阻，定子绕组为闭合的超导回路，当同步发电机发生突然短 路时，若定子绕组磁链的初始值为必不为零，而)乂按正弦规则作周期性变化，那么回路中 的电流除了有一个正弦变化的电流分量来

58、抵消外磁场变动的影响外，它还将产生一个直流分 量来保持回路磁链初值不变。当短路瞬间定子某相绕组的磁通达到最大值时，则该相绕组短 路电流中的非周期性分量最大。16.4比较同步发电机各种电抗的大小：Xq、X；X；答同步发电机的各种电抗都是绕组磁通对电路作用的等效量，在绕组匝数一定、频率 一定情况下，电抗值的大小与相关磁路的磁阻成反比。在瞬态短路参数中，分超瞬态和瞬态两种，它们都是对应于转子感应电流对定子电枢反 应磁场的反作用而存在的等效电抗。超瞬态电抗决定于阻尼绕组和励磁绕组感应电流对电枢 = 0.534请浏览后下载，资料供参考，期待您的好评与关注!反应磁通的排挤作用，瞬态电抗决定于励磁绕组感应电

59、流对电枢反应磁通的排挤作用。定、 转子的这种耦合关系与变压器相似。超瞬态电抗相当于电枢反应电抗上并以阻尼绕组的漏抗 和励磁绕组的漏抗构成，瞬态电抗相当于电枢反应电抗上并以励磁绕组的漏抗构成，Xd = X。+ XM,X厂 X； = X。+ Xag, X； = X。+ 丄厂-+-无阻尼绕组时：xd X-1 -F-F 有阻尼绕组时： -X“d X何X xXq XQU这样，若是隐极机：x；x;Xd若为凸极机：X：X：fXKX；严X/X第五篇直流电机第7章17试述直流发电机工作原理，并说明换向器和电刷起什么作用？答直流发电机的工作原理：当原动机拖动直流发电机的电枢以恒速”沿着逆时针方向 旋转时，在线圈中

60、会有感应电动势产生，其大小为：e = Blvf由于线圈一会儿在N极下， 一会儿在S极下，因此这个感应电动势的方向是变化的，即线圈中的电动势e及电流：的方向 是交变的，只是在经过电刷和换向片的整流作用后，才使外电路得到方向不变的直流电。 换向器一电刷的作用：把线圈中的交变电动势及电流整流成外电路方向不变的直流电。17.2试判断下列悄况下，电刷两端的电压是交流的还是直流。（1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转；（2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。答 山直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直 流，由此： 交流：因为电刷与磁极相对运动。 直流：因为电刷与磁极相对静止。1