华南理工大学电机学第四章试探题

4-1把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n高于旋转磁场的转速气，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是如何的？假设把原动机去掉，电机电动势、转子站在转子上即电磁转矩电动势、转子站在转子上即电磁转矩把与制动性【答】感应电动机处于发电机状态，转子感应有功电流的方向如下图，应用右手定那么判定。观看时，电磁转矩］的方向与转子的转向相反，T属于制动性质的转矩。假设把原动机去掉，即质电磁转矩T平稳的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩T的作用下减速，回到电动机状态。4-2有一台三相绕线型感应电动机，假设将其定子三相短路，转子中通入频率为八的三相交流电流，问气隙旋转磁场相关于转子和相关于空间的转速及转子的转向。隙旋转磁场，定子将受到逆顺时针旋转，【答】假设转子中频率为匕的交流电流成立逆时针方向旋转的气相关于转子的转速为n=6Qfjp；假设转子不转，依照左手定那么，时针方向的电磁转矩T，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为e设其转速为n，那么气隙旋转磁场相关于定子的转速为n-n隙旋转磁场，定子将受到逆顺时针旋转，4-3三相感应电动机的转速转变时，转子所生磁动势在空间的转速是不是改变？什么缘故？【答】不变。因为转子所产生的磁动势F2相关于转子的转速为％=60fjp=560fjp=sndn，而转子本身又以转速n在旋转。因此，从定子侧观看时，F2在空间的转速应为An+n=（n,-n）+n=n,，即不管转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速老是等于同步转速七，在空间维持相对静止。4-4频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，如此做是不是阻碍定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？什么缘故？【答】频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有转变，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情形下转子反映相同，那么定子的所有物理量和电磁功率亦都维持不变。4-5三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T形等效电路中什么缘故能把它们画在一路？【答】要紧缘故是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为人2s的等效转子先代替电阻为R的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有一样的转子磁动势，通过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其成效完全相同。因此，尽管二者的频率不相同，却可在T型等效电路中画在一路。4-6感应电动机等效电路中的上5气代表什么?可否不用电阻而用一个电抗去代替？什么缘故？

【答】土气是代表与归算到定子边的转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，从数量上看，P=ml'2R1^等效代替了电机轴上的功率。转差率s的大小代表电机的运行状态：电动机状态，0<s<1，i222s土R>0，P〉0，代表电动机轴上输出一个机械功率；发电机状态，s<0，R<0，P<0，代表发电s2is2i机上输入一个机械功率；电磁制动状态，s>1，表示旋转磁场的转向与转子转向相反，电磁转矩方向与转子转向相反，一样表示宁R2<0，P<0，电机轴上将产生一个制动作用的机械功率。它不能用一个电抗去代替。因为电动机输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件一一电阻表示。4-7感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其缘故和物理进程。【答】负载增大时，电机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增大，转子磁动势也增大，由磁动势平稳关系F1=孔+(—F2)可知，定子磁动势也增大，因此定子电流就会增大。4-8什么缘故感应电动机的转子铜耗称为转差功率？【答】因为电磁功率P传送到转子后，在转子绕组中要消耗的铜耗p=mI2R=sP，即转子铜耗与电磁eCu2222e功率P和转差率s成正比，故转子铜耗也称为转差功率。e4-9什么缘故感应电动机的功率因数老是滞后的，试说明其缘故。【答】感应电动机定、转子间的电磁关系犹如变压器，电子电叫也由空载电流I；和负载分量电流I：l两部份组成。I；维持气隙主磁通和漏磁通，需从电网吸收必然的滞后无功电流；负载分量电流fLL取决于转子电路。由等效电路可知，电动机轴上输出的机械功率(还包括机械损耗等)只能用转子电流流过虚拟的附加电阻R，所消耗的功率来代替，因为输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件一一电阻来等效代替。再加上s2转子绕组的漏阻抗，故转子电流只可能是滞后无功电流，那么与转子平稳的定子负载分量也只能是滞后的无功电流，因此异步电动机的功率因数老是滞后的。4-10感应电动机驱动额定负载运行时，假设电源电压下降过量，往往会使电机严峻过热，乃至烧毁，试说明其缘故。负载不变，那么P1不变，U1降低，那么致使I]【答】由于P=p+p+p+P，又P=mUIcos中，1Cu1FeCu2Q11111会使电机过热乃考虑，UI一Te烧损。与负载的机械特升高，铜耗增大。因此当电压下降过量时，至烧损。分析此进程也可从负载不变，那么P1不变，U1降低，那么致使I]会使电机过热乃考虑，UI一Te烧损。与负载的机械特如下图，电源电压下降过量，T-s曲线性将失去交点，即机组因ttl而停转。而现在电源电压仍然加在电机上，电机处于堵转状态，也确实是短路状态。尽管电源电压较低，但短路电流仍然专门大，故电机将严峻过热乃至烧毁。假设T-s曲线与负载的机械特性仍有交点，那交点的横坐标即s必然专门大。现在转子铜耗p=sP专门大，故电机将严峻过热乃至烧毁。cCu2ce4-11试说明笼型转子的极数和相数是如何确信的，端环的漏阻抗是如何归并到导条中去的。【答】（1）笼型转子的极数取决于气隙磁场的极数，而本身并无固定的极数。一个处于两极气隙磁场里的笼型转子由于旋转磁场Bm前后切割处在不同位置的导条，在每根导条中将感生不同的电动势，由于导条和端环具有电阻和漏抗，因此导条电流要滞后导条电动势一个阻抗角寸之，导条电流所产生的转子磁动势F的基波幅值在电流散布在轴线上。由于导条内的电流散布取决于气隙主磁场的极数，故笼型转子的极数与产生它的定子磁场的极数恒相一致，且定、转子磁动势波始终维持彼此静止。（2）设气隙磁场为正弦散布，那么导条中的感应磁动势也随时刻正弦转变；相邻导条的电动势相量之间将互差a2角，那么a2=心迎，式中。2为转子槽数（即转子的导条数）。假设Qjp为整数，那么一对极下所有导。2条的电动势相量将组成一个均匀散布的电动势星形图，即笼型绕组是一个幅值相等、相位相差a角的多相对称绕组，其中每对极下的每一根导条就组成一相，因此笼型转子的相数为m2=Qjp。假设Qjp为分数，能够为在p对极内总共有Q相，现在m=Q。（3）由于每段端环同时与相邻两根导条连接，导条与端环内的电流互不相等，端环漏阻抗很难分清属于哪一相。因此要确信每相的阻抗，需要进行电路的等效变换，把端环的多边形阻抗化成等效的星形阻抗，然后才能将它归并到导条阻抗中去。4-12一台感应电动机的性能能够从哪些方面和用哪些指标来衡量？【答】感应电动机的特性可分为运行和起动两方面，运行方面的指标有：额定效率门N、额定功率因数cos中N、最大转矩倍数TT。起动方面的指标有：起动电流倍数I口N、起动转矩倍数TT。4-13增大感应电机转子的电阻或漏抗对起动电流、起动转矩、最大转矩、额定转速、额定效率有何阻碍?【答】增加感应电机转子的电阻，起动电流Ist减小，由于临界转差率Tmax+cX'1o2ocR■■R2+11m=±―1Qs+cX'■1o2oU21,增加，同时起动转矩Tst=±m【答】增加感应电机转子的电阻，起动电流Ist减小，由于临界转差率Tmax+cX'1o2ocR■■R2+11m=±―1Qs+cX'■1o2oU21,增加，同时起动转矩Tst=±m^URV增大，但最大转矩QsR]+cR2力+^X1+cX2力+cX，1-11o2o不变，而转差率为s=%2，转子铜耗pg与转子电流的平方成正比e4-14试述转子电阻、电源电压对感应电动机T-5曲线的阻碍。感应电动机的电磁转矩T二±eQ5m—1感应电动机的电磁转矩T二±eQ5m—1(R)R1+C：k57RU2T15，而最大转矩+G+cX，)1o2o_J.2c土R+[R2++cX，1-11o2o，对应的临界转差率5=±cR

v'r2+(x+cX'11o2o，由此可知，最大转矩的大小与转子电阻的数值无关，但增大转子电阻，临界转差率5m增大，即T-5曲线的最大值往左偏移；临界转差率的大小与电源电压的大小无关，但增大电源电压，T-5曲线上移。4-15三相感应电动机的参数如何测定？如何利用参数算出电动机的要紧性能数据?【答】⑴利用空载实验:计算出X。"0|2-R0=其中RPmm12110...(2)，R=匕—P「e—PQ...(3)，1——Fem12110依照堵转实验，咱们求出堵转时的阻抗，2-R2...(1)，式中X0=X10+XX=X【答】⑴利用空载实验:计算出X。"0|2-R0=其中RPmm12110...(2)，R=匕—P「e—PQ...(3)，1——Fem12110依照堵转实验，咱们求出堵转时的阻抗，2-R2...(1)，式中X0=X10+XX=X0+X1o...(4)，为了求出X即短路阻抗［、电阻Rk和电抗X^，其中Zm'R°=R10+Rm'咱们进行堵转实验，U°P丁，尸"，1k11k1020【X-X1+\''0Xki0(式中X=X-R2X0-Xk)...(6)，再将(6)代入(4)中即可求出X。kik2X2m0(2)算出以上参数，在给定转差率5的情形下，依照T型等效电路即可算出定、转子电流和励磁电流。定、转子电流求出后即可算出定、转子铜耗，电磁功率，转子的机械功率，电磁转矩和输入功率。假设已知机械损耗和杂耗，可进一步算出输出功率和电动机的效率。4-16有一台50Hz、380V的三相感应电动机，假设运行在60Hz、380V的电源上，问电动机的最大转矩、起动转矩和起动电流有何转变？【答】电机的漏抗X=2fL，即漏抗变成原先的6倍，由于电源电压不变，使最大转矩5Tmaxm

―iQsU122cE+M」Tmaxm

―iQsU122cE+M」Gi°+cf、起动转矩TstmU2R-耳*+气)：¥+cX2和起动电流121o2o4-17什么缘故绕线型感应电动机的转子中串入起动电阻后，起动电流减少而起动转矩反而增大？假设串入起动电抗，是不是会有一样成效？【答】依照起动电流I=0)U【答】依照起动电流I=0)U*k)1121o2o，当串入起动电阻即R，增大后，起动电流减小；依2曲线和起动转矩T=±m0^1*VstQR+cRV+板1+cX2力=±mU2立1o+cXJ+R：_c潸I而起动时x+cX'比较大dR2Qs板］+；R2)+Q1+cx2lo20当串入起动电阻后，因为dTst所以在必然范围内T增大。假设串st入起动电抗X'，依照以上两式，I和T都减小。ststst4-18深槽和双笼感应电动机什么缘故具有较好的起动性能？【答】采纳深槽和双笼型的特殊转子结构，起动时有明显的集肤效应，使得转子电阻增大、电抗减小，以改善起动性能，而正常运行时集肤效应减弱，使转子电阻恢复到固有直流电阻。深槽感应电动机：起动时s=1，转子电流频率较高(f=f、=50Hz)，集肤效应较强，类似于转子串入较大的起动电阻，将产生较大的起动转矩，并限制了起动电流过大，从而提高电机的起动性能；当电机转入正常转速运行时，转子频率变得很低(仅1〜3Hz)，集肤效应大体消失，于是导条内的电流密度接近于均匀散布，电动机的工作特性接近于一样的笼型转子电机。双笼感应电动机：上笼通经常使用黄铜或铝、青铜等电阻率较高的材料制成，且导条截面积较小，电阻较大；下笼用电阻率较低的紫铜制成，且导条截面积较大，电阻较小。起动时，转子频率较高，转子的漏阻抗中漏抗起要紧作用，因此上、下导条中电流分派要紧取决于其漏抗。由于下笼漏抗专门大，故电流很小，电流多挤集于上笼，类似于深槽电机中的集肤效应；但是上笼的电阻较大，可产生较大的起动转矩，从而提高电机的起动性能。当电机转入正常运转运行时，转子频率很低，转子的漏阻抗中电阻起要紧作用，而下笼电阻较小、电流专门大，起要紧作用，那么其工作特性接近于一样的笼型转子电机。4-19试述双速感应电动机的变极原理。【答】4-20试分析绕线型感应电动机的转子中串入调速电阻时，电机内部所发生的物理进程。假设负载为恒转矩负载，问调速前、后转子电流是不是改变？什么缘故？E【答】在绕线型感应电动机的转子中串入调速电阻时，因为转子电流I=一E一，因此转子电流减小，2R2+jX2o(Vc2R2W+cX'h+R2-——2-，工作时X+cX'1o2o1o2o1s21+cR;V+G1+cX2，工作时X+cX'1o2o比较小，因此串入调速电阻后电磁转矩变小。当负载为恒转矩负载时，串入调速电阻，T<T,转子转速下降，转差△〃=n-n增大，即转子切割旋转磁场的速度增大，转子上的感应电动势增大。电磁转矩T=C①Icos4，seTm22在恒转矩负载调速时不变，即转子电流的有功分量七cos气不变，同时，转子的电抗不变，故转子电流增大，定子电流也增大。224-21如何改变单相电容电动机的转向？单相罩极电动机的转向可否改变，什么缘故？【答】感应电动机的转向取决于旋转磁场的转向。单向电容电动机是将电容器接入一相绕组，该相绕组的电流超前于未接入相绕组的电流一个相位角，气隙中就会形成一个旋转磁场，其方向为超前电流相转向滞后的电流相，需要正反转的单向电容电动机一样两相绕组是对称的，如此的电容器接入不同相，电动机就会有不同的转向。但单向罩极电动机