电机学2考试复习题

1、电机学2复习提纲 试述试述“同步同步”和和“异步异步”的含义？的含义？ 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？同运行状态？ 异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同容量变压器相比，为什么空载电流较大？容量变压器相比，为什么空载电流较大？ 三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往往可以接成星

2、形或角形。试问在什么情况下采用往可以接成星形或角形。试问在什么情况下采用这种或那种接法？采用这两种连接方法时，电动这种或那种接法？采用这两种连接方法时，电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？答：答：380/220V，Y/接线的三相异步电动机，每相接线的三相异步电动机，每相绕组所受的电压均为绕组所受的电压均为220V220V，故当电源线电压为，故当电源线电压为380V380V时定子绕组接成时定子绕组接成Y Y接线，当电源电压为接线，当电源电压为220V220V时，

3、定时，定子绕组接成形接线。子绕组接成形接线。采用这两种接线时，相电压采用这两种接线时，相电压U U相同，均为相同，均为220V220V；相电流相电流I I=U=U/Z/Z相同；效率相同；效率N N、功率因数、功率因数coscosN N, ,功率功率P PN N及转速及转速n nN N均相等。均相等。因在相同相电压下，因在相同相电压下，coscosN N,P,PN N及及n nN N均取决于负载大均取决于负载大小，当负载相同时，小，当负载相同时，N N、coscosN N,P,PN N及及n nN N就相同。就相同。唯一不同的是线电压唯一不同的是线电压U Ul l和线电流和线电流I Il l不等

4、，不等，、。IIUUlYlY3,3 一台三相异步电动机，一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，千瓦，Y/接线，接线，380/220伏，伏， ， ， 转转/分，分，试求：试求：（1）接成）接成Y形或形或形时的定子额定电流；形时的定子额定电流；（2）同步转速）同步转速n1及定子磁极对数及定子磁极对数P；（3）带额定负载时转差率）带额定负载时转差率sN；8 . 0cosN8 . 0N1450Nn 解： (1)Y接时： UN=380VAUPINNNNN68.108 . 08 . 03803105 . 4cos33AUPINNNNN45.188 . 08 . 02203105 . 4cos33 接时：接

5、时： UN=220V 解： (2) p=2 （3）额定转差率：160Nfnnp07. 21450506060Nnfpmin/150025060601rpfn111500 14500.03331500NNnnsn1.异步电动机在起动和空载运行时，为什么时候功异步电动机在起动和空载运行时，为什么时候功率因数很低？当满载运行时，功率因数会提高？率因数很低？当满载运行时，功率因数会提高？2.当异步电动机运行时，定子电动势的频率是多少？当异步电动机运行时，定子电动势的频率是多少？转子电动势的频率为多少？由定子电流产生的旋转子电动势的频率为多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子，又以什么速度切

6、转磁动势以什么速度切割定子，又以什么速度切割转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么割转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度切割转子，又以什么速度切割定子？它与定速度切割转子，又以什么速度切割定子？它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？子旋转磁动势的相对速度是多少？3.说明异步电动机轴机械负载增加时，定、转子各说明异步电动机轴机械负载增加时，定、转子各物理量的变化过程怎样？物理量的变化过程怎样？4.为什么说异步电动机的功率因数总是滞后的，而为什么说异步电动机的功率因数总是滞后的，而变压器呢？变压器呢？5.异步电动机等效电路中的附加电阻的物理意义是异步电动机等效电路中的附加电阻的物理意义是什

7、么？能否用电感或电容来代替，为什么？什么？能否用电感或电容来代替，为什么？6. 异步电动机的电磁转矩与哪些因数有关？异步电动机的电磁转矩与哪些因数有关？7. 异步电动机带额定负载运行时，且负载转矩不变，异步电动机带额定负载运行时，且负载转矩不变，若电源电压下降过多，对电动机的若电源电压下降过多，对电动机的Tmax、Tst、1、I1、I2、s及及有何影响？有何影响？8.通常的绕线式异步电动机，以下几种情况：各对通常的绕线式异步电动机，以下几种情况：各对最大转矩和起动转矩有何影响？最大转矩和起动转矩有何影响？（1）转子电阻增加；）转子电阻增加；（2）转子漏抗增加；）转子漏抗增加；（3）定子电压大小

8、不变，而频率由）定子电压大小不变，而频率由50Hz变为变为60Hz.9.一台鼠笼异步电动机原来转子导条是铜的，后因损坏一台鼠笼异步电动机原来转子导条是铜的，后因损坏改成铝条，在其它条件不变情况下，对起动性能有何改成铝条，在其它条件不变情况下，对起动性能有何影响？最大电磁转矩是否改变？若负载转矩不变，其影响？最大电磁转矩是否改变？若负载转矩不变，其转差率将如何变化？转差率将如何变化？10.深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下起动，起动深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下起动，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？电流较小而起动转矩较大，为什么？11.双鼠笼异步电动机两笼之间为什么一定要有缝隙？双鼠笼异

9、步电动机两笼之间为什么一定要有缝隙？深槽式异步电动机转子槽为什么要做得深而窄？深槽式异步电动机转子槽为什么要做得深而窄？12.在绕线式异步电动机的转子回路中串接电抗器或电在绕线式异步电动机的转子回路中串接电抗器或电容器是否能改善起动性能？是否能用来调速？此时容器是否能改善起动性能？是否能用来调速？此时Tst、Tmax、sm和额定负载下的效率和功率因数如何变化？和额定负载下的效率和功率因数如何变化？ 一台六极异步电动机，额定功率一台六极异步电动机，额定功率PN=28千瓦，千瓦，UN=380伏，伏，f1=50Hz，nN=950转转/分，额定负载分，额定负载时，时， ，pcu1+pFe=2.2千瓦，

10、千瓦，pmec=1.1千千瓦，瓦，pad=0，计算在额定时的，计算在额定时的sN、pcu2、N、I1和和f2 。88. 0cos1解：输出功率：解：输出功率：kWpppppPPcuFecumecad5 . 5)341. 01675. 02375. 0045. 0029. 0(32. 6)(1212%03.87%10032. 65 . 5%1001PPN效率：效率：041. 08115. 52375. 02emcuPpskWpppPPcumecadem8115. 52375. 0045. 0029. 05 . 522电磁功率：电磁功率：转差率：转差率：转速：转速： 空载损耗：空载损耗：min/5

11、 .143825060)041. 01 (60)1 ()1 (11rpfsnsnkWpppadmec074. 0029. 0045. 00NmnpT49. 05 .1438074. 09550955000NmnPT51.365 .14385 . 59550955022NmnPTemem3715008115. 5955095501空载转矩：空载转矩：输出转矩：输出转矩：电磁转矩：电磁转矩：NmTTTem3749. 051.3602或：或： 三相异步电动机起动时，如电源一相断线，这时三相异步电动机起动时，如电源一相断线，这时电动机能否起动，如绕组一相断线，这时电动机电动机能否起动，如绕组一相断线，

12、这时电动机能否起动？能否起动？Y 、接线是否一样？如果运行中电接线是否一样？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果？果？ 答：答： 电源一相断线，电动机无论是电源一相断线，电动机无论是Y 接线或接线或接线，接线，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，它产生脉动磁动势，可分解成大小相等、转速相同、它产生脉动磁动势，可分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势，由于起动初瞬，转子转向相反的两个旋转磁动势，由于起动初瞬，转子是静止的，两个旋转磁动势以相同的速率截切转子是静止的，两个旋

13、转磁动势以相同的速率截切转子绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁转矩，绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁转矩，显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩为零，故无起动转矩，电动机不能起动。为零，故无起动转矩，电动机不能起动。 如果绕组一相断线，对如果绕组一相断线，对Y 接电动机仍为单相运行，接电动机仍为单相运行，故也不能起动。而故也不能起动。而接线电动机却成为两面相运行，接线电动机却成为两面相运行，它产生旋转磁动势，旋转磁动势有起动转矩，故能起它产生旋转磁动势，旋转磁动势有起动转矩，故能起动。动。 如果运行中电源或绕组一相断线，即使成单相运行

14、，如果运行中电源或绕组一相断线，即使成单相运行，电动机仍能按原方向旋转（只要此时的电磁转矩仍大电动机仍能按原方向旋转（只要此时的电磁转矩仍大于负载转矩）。于负载转矩）。 上述各种情况，上述各种情况， 对电机都不利，若成单相运行，无对电机都不利，若成单相运行，无法起动，呈堵转状态，电流急剧增大而会烧坏绕组。法起动，呈堵转状态，电流急剧增大而会烧坏绕组。若运行中缺相，电机虽能继续旋转（若此时电磁转矩若运行中缺相，电机虽能继续旋转（若此时电磁转矩仍大于负载转矩），由于反向电磁转矩作用的结果，仍大于负载转矩），由于反向电磁转矩作用的结果，使总转矩减小（出力减小），若负载转矩不变，电机使总转矩减小（出力

15、减小），若负载转矩不变，电机就处于过载状态，绕组过热，时间长同样会烧毁绕组。就处于过载状态，绕组过热，时间长同样会烧毁绕组。1. 同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？2. 有一台有一台QFS-300-2的汽轮发电机，的汽轮发电机，UN=18千伏，千伏，coscosN N=0.85=0.85，fN=50赫兹，试求（赫兹，试求（1）发电机的额）发电机的额定电流；（定电流；（2）发电机在额定运行时能发多少有）发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率？功和无功功率？3. 同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？4.

16、 同步电机的电枢反应电抗与异步电机的什么电抗同步电机的电枢反应电抗与异步电机的什么电抗相似？指出它们的相似处？相似？指出它们的相似处？5. 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 6. 为什么同步电抗的数值一般都较大（不可能做得为什么同步电抗的数值一般都较大（不可能做得较小），试分析下列情况对同步电抗的影响？较小），试分析下列情况对同步电抗的影响？1）电枢绕组匝数增加；）电枢绕组匝数增加； 2）铁心饱和程度增大；）铁心饱和程度增大； 3）气隙加大）气隙加大 ； 4）激磁绕组匝数增加。）激磁绕组匝数增加。mRNfx227.同步发电机带上同步发电机带上

17、 00的对称负载后，端电压为什么的对称负载后，端电压为什么会下降？试用磁路和电路两方面分别加以分析？会下降？试用磁路和电路两方面分别加以分析？8. 同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当时，这同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当时，这时的激磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什时的激磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什么此时求得的却是不饱和值，而在正常负载下却是么此时求得的却是不饱和值，而在正常负载下却是饱和值？饱和值？9.负载大小的性质对发电机外特性和调整特性有何影负载大小的性质对发电机外特性和调整特性有何影响？为什么？电压变化率与哪些因素有关？响？为什么？电压变化率与哪些因素有关？10

18、. 试述三相同步发电机准同步并网的条件？为什么试述三相同步发电机准同步并网的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？要满足这些条件？怎样检验是否满足？11.同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？12.与无限大电网并联运行的同步发电机，如何调节与无限大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率，试用功角特性分析说明？有功功率，试用功角特性分析说明？ 13.用功角特性说明与无限大电网并联运行的同步发用功角特性说明与无限大电网并联运行的同步发电机的静态稳定概念？电机的静态稳定概念？14. 与无限大容量电网并联运行的同步发电机如何调与无限大容量电

19、网并联运行的同步发电机如何调节无功功率？节无功功率？5.什么是什么是U形曲线？什么时候是正常激磁、过激磁和形曲线？什么时候是正常激磁、过激磁和欠激磁？一般情况下发电机在什么状态下运行？欠激磁？一般情况下发电机在什么状态下运行？16.一台同步电机，定子绕组施以三相对称电压，并一台同步电机，定子绕组施以三相对称电压，并保持恒定，试问：抽出转子与使转子以同步速沿电保持恒定，试问：抽出转子与使转子以同步速沿电枢旋转方向旋转（激磁绕组开路）这两种情况下哪枢旋转方向旋转（激磁绕组开路）这两种情况下哪种情况定子电流大，为什么？种情况定子电流大，为什么？）（）（。1111jxrIEU定子绕组施以三相对称低电压

20、，将在绕组中产生三相定子绕组施以三相对称低电压，将在绕组中产生三相对称电流并形成旋转磁场，定子侧的电动势方程式为：对称电流并形成旋转磁场，定子侧的电动势方程式为： 若忽略定子漏阻抗压降，上式为：若忽略定子漏阻抗压降，上式为： 上式表明，当电源电压上式表明，当电源电压U U不变时，气隙磁通基本不变。不变时，气隙磁通基本不变。产生气隙磁通的磁动势的大小主要取决于气隙磁通磁路产生气隙磁通的磁动势的大小主要取决于气隙磁通磁路的磁阻。当转子在同步速下沿电枢旋转磁场方向旋转并的磁阻。当转子在同步速下沿电枢旋转磁场方向旋转并与抽出转子相比：前者气隙磁通路径上磁阻小而后者磁与抽出转子相比：前者气隙磁通路径上磁

21、阻小而后者磁路的磁阻很大，产生同样大的磁通所需的电流前者就比路的磁阻很大，产生同样大的磁通所需的电流前者就比后者的小。所以，抽出转子后电枢电流会很大后者的小。所以，抽出转子后电枢电流会很大 044. 4wfNKjEU）（。l 有一台凸极同步发电机，有一台凸极同步发电机， ，电，电枢电阻略去不计，试计算发电机额定电压、额枢电阻略去不计，试计算发电机额定电压、额定千伏安、定千伏安、 （滞后）时发电机的空载电（滞后）时发电机的空载电动势动势 ，并作出相量图。，并作出相量图。6 . 0, 0 . 1*qdxx8 . 0cosN0*E解：以电压相量为基准相量解：以电压相量为基准相量 l 000.*.44

22、.1944. 16 . 087.36101jxIjUEqNNON。00031.5687.3644.19000.*0.0000*.*44.1955. 044.1931.56cos1cos56.70832. 0)87.3631.5690(31.56sin1)90(sinNqNdIIII777. 14 .19777. 16 . 044.1955. 00 . 156.70832. 001*00000.*.*.*.*0EjjxIjxIjUEqqddN例例1 一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗的标幺值为的标幺值为 ， ，电枢电阻略去不计，电枢电阻略去不计，试计算该机在额定电压、额定电流、试计算该机在额定电压、额定电流、 (滞后滞后) 时激磁电动势的标幺值时激磁电动势的标幺值 (不计饱和不计饱和) l解解 以端电压作为参考相量以端电压作为参考相量 虚拟电动势为虚拟电动势为0*01U0*87.361 I8 . 0cos *0E0 . 1*dX6 . 0* qX*0010.636.871.442 19.44QqEUjI Xj 0 EQE qI )(