中国计量学院电机与拖动基础复习总结

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3．5、为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大,只考虑励磁磁场时,电刷应放置在对准主磁极中心线换向器的表面。

3．7主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组,为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势?

答直流电机在稳态运行时,主磁通相对于励磁绕组是静止的,所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。3.8指出直流电机中以下哪些量方向不变,哪些量是交变的:(1)励磁电流;不(2)电枢电流;不

(3)电枢感应电动势;不(4)电枢元件感应电动势;是(5)电枢导条中的电流;是(6)主磁极中的磁通;不(7)电枢铁心中的磁通。是

3.9如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向?如何改变他励直流电动机空载运行时的转向?答通过改变他励直流发电机励磁电流的方向；通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。通过改变励磁电流的方向；也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。3.17改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

答改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

3.18改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?所以改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

4.2他励直流电动机启动前,励磁绕组断线,启动时,在下面两种情况下会有什么后果:

(1)空载启动;因为稳定运行时要满足Ea≈UN,Ea=CeΦn,Φ很小,n就很高,机械强度不允许,电动机会损坏。(2)负载启动,TL=TN。由于Φ很小,会使电枢电流远远超过Iamax,不能换向,同时也会由于过热而损坏电动机。

4-0他励直流电机制动方式：回馈制动运行（发电机）、能耗制动运行、倒拉反转运行、反接制动。5.1变压器能否用来直接改变直流电压的大小?

答不能。变压器是利用电磁感应原理实现变压的。绕组中就没有感应电动势,输出电压为零。5.7若抽掉变压器的铁心,一、二次绕组完全不变,行不行?为什么?

答不行。因为在主磁通一定的条件下,空气磁路的磁阻太大,励磁磁通势太大,造成比用铁心磁路时大得多的励磁电流,变压器运行时功率因数cosφ1就会很低。

5.8变压器一次漏阻抗Z1=R1+jX1的大小是哪些因素决定的?是常数吗?

X1与变压器的频率、原绕组匝数及漏磁路磁阻有关，对某台具体的变压器来讲,这些因素都固定不变,因

此X1也就是常数。

5.10变压器空载运行时,电源送入什么性质的功率?消耗在哪里?

答变压器空载运行时,电源送入最多的是无功功率,主要消耗在铁心磁路中,用于建立主磁场;还有很小一部分消耗在漏磁路中。电源还送入较少的有功功率,主要消耗在铁心磁路中的磁滞和涡流损耗；还有很小部分消耗在绕组的电阻上。

5.11为什么变压器空载运行时功率因数很低?

答变压器空载运行时一次电流就是励磁电流,由有功分量与无功分量组成。由于铁损耗小,有功分量I0a小,而主要是建立磁场的无功分量I0r;I0r与一次电压U1近似相差90°,I0r落后。因此空载运行时功率因数很低,为滞后性的。

5.19变压器短路实验时,电源送入的有功功率主要消耗在哪里?

答短路实验时,输入的有功功率主要消耗在绕组电阻上。有很少一部分消耗到铁损耗上。

5.20在高压边和低压边做空载实验,电源送入的有功功率相同吗?测出的参数相同吗(不计误差)?答相同。空载实验时,输入功率即为变压器的铁损耗,无论在高压边还是在低压边加电压,都要加到额定电压,磁通Φm大小都一样,铁损耗就一样。

5.23(1)某三相电力变压器带电阻电感性负载运行,负载系数相同的条件下,cosφ2越高,电压变化率ΔU。

A.越小B.不变C.越大

(2)额定电压为10000/400V的三相变压器负载运行时,若二次侧电压为410V,负载的性质应是。A.电阻B.电阻、电感C.电阻、电容

(3)短路阻抗标幺值不同的三台变压器,其Zkα>Zkβ>Zkγ,它们分别带纯电阻额定负载运行,其电压变化率数值应该是：ΔUα>ΔUβ>ΔUγ。

5.31变压器并联运行的条件是什么?哪一个条件要求绝对严格?答变比相等,连接组别相同,Zk一样大。连接组别必须相同。

6.1八极交流电机电枢绕组中有两根导体,相距45°空间机械角,这两根导体中感应电动势的相位相差多少?

答：感应电动势的相位相差180°。

6.4交流电机电枢绕组的导体感应电动势有效值的大小与什么有关?与导体在某瞬间的相对位置有无关系?

答根据一根导体基波电动势有效值的计算公式E1=2.22f1Φ1可以知道,它与交流频率f1及气隙每极基波磁通量Φ1的大小成正比,与导体在某瞬间的相对位置无关。

6.14(1)整距线圈的电动势大小为10V,其他条件都不变,只把线圈改成短距,短距系数为0.966,短距线圈的电动势应为V。

(2)四极交流电机电枢有36槽,槽距角大小应为20°(电角度),相邻两个线圈电动势相位差20°。若线圈两个边分别在第1、第9槽中,绕组短距系数等于0.9848,绕组分布系数等于0.9598,绕组系数等于0.9452。

(3)单相整距集中绕组产生的矩形波磁通势的幅值与其基波磁通势幅值相差脉振磁通势。

(4)两极电枢绕组有一相绕组通电,产生的基波磁通势的极数为两极,电流频率为50Hz,基波磁通势每秒钟变化50次。

(5)最大幅值为F的两极脉振磁通势,空间正弦分布,每秒钟脉振50次。可以把该磁通势看成由两个旋转磁通势F1和F2的合成磁通势:旋转磁通势幅值F1和F2的大小为(1/2)F,转向相反,转速为3000r/min,极数为2,每个瞬间F1与F2的位置相距脉振磁通势F的距离(电角度)相等。

(6)三相对称绕组通入电流为iA=2Icosωt,iB=2Icos(ωt+120°),iC=2Icos(ωt-120°)。合成磁通势的性质是原型旋转磁通势,转向是从绕组轴线A转向C转向B。若f=ω2π=60Hz,电机是六极的,磁通势转速为1200r/min。当ωt=120°瞬间,磁通势最大幅值在C相绕组轴线处。

(7)某交流电机电枢只有两相对称绕组,通入两相电流。若两相电流大小相等,相位差90°,电机中产生的磁通势性质是圆形旋转磁通势。若两相电流大小相等,相位差60°,磁通势性质是椭圆磁通势。若两相电流大小不等,相位差90°,磁通势性质为椭圆磁通势。在两相电流相位相同的条件下,不论各自电流大小如何,磁通势的性质为脉振磁通势。

(8)某交流电机两相电枢绕组是对称的,极数为2。通入的电流Ia领先Ib,合成磁通势的转向便是先经绕组轴线A转90°电角度后到绕组轴线B,转速表达式为n1=60f1p=60f1r/min。

(9)某三相交流电机电枢通上三相交流电后,磁通势顺时针旋转,对调其中的两根引出线再接到电源上,磁通势为逆时针转向,转速不变。

(10)某两相绕组通入两相电流后磁通势顺时针旋转,对调其中一相的两引出线再接电源,磁通势为逆时针旋转,转速不变。

6.15一台接的交流电机定子如果接电源时有一相断线,电机内产生什么性质的磁通势?如果绕组是△接

4倍,基波磁通势的性质是的,同样的情况下,磁通势的性质又是怎样的?答Y接法：只能形成脉振磁通势；

如果绕组是△接,当断点在进线上时只能形成脉振磁通势;当断点在某一相绕组上时,可以形成椭圆形旋转磁通势。

7.1三相异步电动机主磁通和漏磁通是如何定义的?主磁通在定子、转子绕组中感应电动势的频率一样吗?两个频率之间数量关系如何?

答三相异步电动机励磁磁通势F0(主要指基波磁通势)在磁路里产生的磁通,通过气隙同时链着定、转子绕组的磁通叫主磁通,只链定子绕组不链转子绕组的磁通叫定子漏磁通,只链转子绕组不链定子绕组的磁通叫转子漏磁通。主磁通在定子绕组和转子绕组中分别感应电动势E1和E2,它们的频率分别为f1和

f2。正常运行情况下f1≠f2,它们的数量关系是sf1=f2,s为转差率。7.8三相异步电动机接三相电源转子堵转时,为什么产生电磁转矩?其方向由什么决定?

答从三相异步电动机接三相电源、转子堵转的电磁关系分析可知,由于气隙旋转磁密Bδ与转子导体相对切割,转子绕组中有了感应电动势和电流,这些载流导体在磁场中受力,从而产生电磁转矩。只是由于堵转而转不起来,其电磁转矩的方向就是旋转磁通势的旋转方向。

7.17三相异步电动机运行时,转子向定子折合的原则是什么?折合的具体内容有哪些?

答折合的原则是保持转子磁通势F2不变。折合的具体内容包括转子绕组频率折合、绕组相数、匝数及绕组系数的折合。

7.18对比三相异步电动机与变压器的T型等效电路,二者有什么异同?转子电路中的(1s).R’2/s代表什么?

答二者相同点主要是:形式一样;变压器的一次和三相异步电动机定子边都采用每相参数的实际值,而变压器的二次和异步电动机转子都采用折合值。

在等效电路中用一个等效电阻(1s).R’2/s表示,其上的损耗(电功率)代表了电动机输出的机械功率。

7.19三相异步电动机主磁通数值在正常运行和启动时一样大吗?约差多少?答不一样大,主磁通在启动时的大小约为正常运行时的二分之一。

7.22异步电动机的定、转子绕组没有电路连接,为什么负载转矩增大时定子电流会增大?负载变化时(在额定负载范围内)主磁通变化否?

答异步电动机负载在额定值范围内变化时,主磁通量基本不变。

电动机负载增大时,电机转子电流增大,通过磁通势平衡关系,尽管定、转子绕组没有电路上的连接,定子电流也会增大

7.24一台三相异步电动机的额定电压380/220V,定子绕组接法/△,试问:

(1)如果将定子绕组△接,接三相380V电压,能否空载运行?能否负载运行?会发生什么现象?(2)如果将定子绕组Y接,接于三相220V电压,能否空载运行?能否负载运行?会发生什么现象?答电动机铭牌标明定子电压380/220V,Y/△的正确接法是:当电源电压为380V时,定子绕组接成Y接,电压为220V时,定子绕组接成△接,也就是定子绕组每相的额定电压都是220V。第一种情况,实际定子每相电压为380V,超过额定值3倍。这样必然使主磁通大大增加,电机磁路有饱和现象,必将使励磁电流表现为定子电流急剧增大,足以使电机的保护电路起作用,例如最简单的是熔断器熔断,如果没安装保护装置,时间稍长便可能损坏电机本身。因此绝不可能再负载运行了。第二种情况,实际定子每相电压为220/3V,大大低于额定值。主磁通将大为减少,而电磁转矩M=CMjΦ1I2cosφ2,额定负载时,由于Φ1减小,电流I2必然增大,超过额定电流,同时定子电流I1也超过额定值。这样会使电机保护装置动作,否则会损坏绝缘损坏电机。但如果带轻负载运行,又不使电流超过额定值,就不会因电流过大损坏电机,反而由于磁通量减少,电机铁损耗降低,可以节约电能。

7.26一台频率为60Hz的三相异步电动机用在50Hz电源上,其他不变,电动机空载电流如何变化?若拖动额定负载运行,电源电压有效值不变,因频率降低会出现什么问题?答电源电压大小额定不变的前提下,降低频率的结果是:电动势E1接近于U1,f1降低,主磁通Φ1提高,励磁电流由于磁路饱和限制会增大很多,定子电流I1随之增大。空载运行时,只要此时的I1不超过额定电流即可,否则会损坏电机。若拖动额定负载运行,定子电流将会较大地超过额定值,将损坏电动机;若有保护系统,将会动作。7.27填空。

(1)忽略空载损耗,拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机,其n1=1500r/min,电磁功率PM=10kW。若运行时转速n=1455r/min,输出机械功率Pm=9.7kW;若n=900r/min,则Pm=6.0kW;若n=300r/min,则Pm=2.0kW,转差率s越大,电动机效率越低。

(2)三相异步电动机电磁功率为PM,机械功率为Pm,输出功率为P2,同步角速度为Ω1,机械角速度为Ω,那么PM/Ω1=T,称为电磁转矩;Pm/Ω=T,称为电磁转矩;而P2/Ω=T2,称为输出转矩。(3)三相异步电动机电磁转矩与电压U1的关系是与电压平方成正比。

(4)三相异步电动机最大电磁转矩与转子回路电阻成无关关系,临界转差率与转子回路电阻成正比关系。8.1容量为几千瓦时,为什么直流电动机不能直接启动而三相鼠笼异步电动机却可以直接启动?答直流电动机若直接启动,其启动电流比额定电流大20倍左右,电机不能换向,而且还会急剧发热,是不允许的。而鼠笼式三相异步电动机直接启动电流约为额定电流的4～7倍,没有换向问题,只要启动时间不太长,发热也是允许的,不至于损坏电机。

8.7(1)三相异步电动机定子绕组接法为△接法,才有可能采用Y-△启动。

(2)某台三相鼠笼式异步电动机绕组为△接法,λ=2.5,KT=1.3,供电变压器容量足够大,该电动机不能用Y-△启动方式拖动额定负载启动。

(3)一般三相鼠笼式异步电动机采用QJ3型自耦变压器启动时,不能拖动额定负载启动。

8.18(1)拖动反抗性恒转矩负载运行于正向电动状态的三相异步电动机,对调其定子绕组任意两个出线端后,电动机的运行状态经反接制动过程和反向启动,最后稳定运行于反向电动状态。

(2)拖动位能性恒转矩负载运行于正向电动状态的三相异步电动机,进行能耗制动停车,当n=0时,必须采用其他停车措施;若采用反接制动停车,当n=0时,必须采用其他停车措施。

(3)如果由三相绕线式异步电动机拖动一辆小车,走在平路上,电机为正向电动运行,走下坡路时,位能性负载转矩比摩擦性负载转矩大,由此可判断电动机运行在正向回馈制动运行状态。

9.13一台拖动恒转矩负载运行的同步电动机,忽略定子电阻,当功率因数为领先性的情况下,若减小励磁电流,电枢电流怎样变化?功率因数又怎样变化?

答减小励磁电流时,电枢电流开始会随之减小,到某一数值后,又随之增大,即先减小后增大。功率因数从领先性的逐渐变成滞后性的,数值表现为先增大到1,再减小。

10.6(1)三相绕线式异步电动机拖动恒转矩负载运行时,若转子回路串电阻调速,那么运行在不同的转速上,电动机的cosφ2。A.转速越低,cosφ2越高B.基本不变

C.转速越低,cosφ2越低

(2)绕线式三相异步电动机,拖动恒转矩负载运行,若采取转子回路串入对称电抗方法进行调速,那么与转子回路串电阻调速相比,串入电抗后,则。A.不能调速

B.有完全相同的调速效果C.串入电抗,电动机转速升高

D.串入电抗,转速降低,但同时功率因数也降低

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