中國計量學院電機與拖動基礎復習總結

3．5、為了使直流電機正、負電刷間的感應電動勢最大,只考慮勵磁磁場時,電刷應放置在對準主磁極中心線換向器的表面。

3．7主磁通既鏈著電樞繞組又鏈著勵磁繞組,為什么卻只在電樞繞組里產生感應電動勢?

答直流電機在穩(wěn)態(tài)運行時,主磁通相對于勵磁繞組是靜止的,所以在勵磁繞組中不會產生感應電動勢。3.8指出直流電機中以下哪些量方向不變,哪些量是交變的:(1)勵磁電流;不(2)電樞電流;不

(3)電樞感應電動勢;不(4)電樞元件感應電動勢;是(5)電樞導條中的電流;是(6)主磁極中的磁通;不(7)電樞鐵心中的磁通。是

3.9如何改變他勵直流發(fā)電機的電樞電動勢的方向?如何改變他勵直流電動機空載運行時的轉向?答通過改變他勵直流發(fā)電機勵磁電流的方向；通過改變他勵直流發(fā)電機的旋轉方向來改變電樞電動勢的方向。通過改變勵磁電流的方向；也可通過改變電樞電壓的極性來改變他勵直流電動機的旋轉方向。3.17改變并勵直流電動機電源的極性能否改變它的轉向?為什么?改變并勵直流電動機電源的極性不能改變電機的旋轉方向。

答改變并勵直流電動機電源的極性不能改變電機的旋轉方向。

3.18改變串勵直流電動機電源的極性能否改變它的轉向?為什么?所以改變串勵直流電動機電源的極性不能改變電機的旋轉方向。

改變串勵直流電動機電源的極性不能改變電機的旋轉方向。

4.2他勵直流電動機啟動前,勵磁繞組斷線,啟動時,在下面兩種情況下會有什么后果:

(1)空載啟動;因為穩(wěn)定運行時要滿足Ea≈UN,Ea=CeΦn,Φ很小,n就很高,機械強度不允許,電動機會損壞。(2)負載啟動,TL=TN。由于Φ很小,會使電樞電流遠遠超過Iamax,不能換向,同時也會由于過熱而損壞電動機。

4-0他勵直流電機制動方式：回饋制動運行（發(fā)電機）、能耗制動運行、倒拉反轉運行、反接制動。5.1變壓器能否用來直接改變直流電壓的大小?

答不能。變壓器是利用電磁感應原理實現(xiàn)變壓的。繞組中就沒有感應電動勢,輸出電壓為零。5.7若抽掉變壓器的鐵心,一、二次繞組完全不變,行不行?為什么?

答不行。因為在主磁通一定的條件下,空氣磁路的磁阻太大,勵磁磁通勢太大,造成比用鐵心磁路時大得多的勵磁電流,變壓器運行時功率因數(shù)cosφ1就會很低。

5.8變壓器一次漏阻抗Z1=R1+jX1的大小是哪些因素決定的?是常數(shù)嗎?

X1與變壓器的頻率、原繞組匝數(shù)及漏磁路磁阻有關，對某臺具體的變壓器來講,這些因素都固定不變,因

此X1也就是常數(shù)。

5.10變壓器空載運行時,電源送入什么性質的功率?消耗在哪里?

答變壓器空載運行時,電源送入最多的是無功功率,主要消耗在鐵心磁路中,用于建立主磁場;還有很小一部分消耗在漏磁路中。電源還送入較少的有功功率,主要消耗在鐵心磁路中的磁滯和渦流損耗；還有很小部分消耗在繞組的電阻上。

5.11為什么變壓器空載運行時功率因數(shù)很低?

答變壓器空載運行時一次電流就是勵磁電流,由有功分量與無功分量組成。由于鐵損耗小,有功分量I0a小,而主要是建立磁場的無功分量I0r;I0r與一次電壓U1近似相差90°,I0r落后。因此空載運行時功率因數(shù)很低,為滯后性的。

5.19變壓器短路實驗時,電源送入的有功功率主要消耗在哪里?

答短路實驗時,輸入的有功功率主要消耗在繞組電阻上。有很少一部分消耗到鐵損耗上。

5.20在高壓邊和低壓邊做空載實驗,電源送入的有功功率相同嗎?測出的參數(shù)相同嗎(不計誤差)?答相同。空載實驗時,輸入功率即為變壓器的鐵損耗,無論在高壓邊還是在低壓邊加電壓,都要加到額定電壓,磁通Φm大小都一樣,鐵損耗就一樣。

5.23(1)某三相電力變壓器帶電阻電感性負載運行,負載系數(shù)相同的條件下,cosφ2越高,電壓變化率ΔU。

A.越小B.不變C.越大

(2)額定電壓為10000/400V的三相變壓器負載運行時,若二次側電壓為410V,負載的性質應是。A.電阻B.電阻、電感C.電阻、電容

(3)短路阻抗標幺值不同的三臺變壓器,其Zkα>Zkβ>Zkγ,它們分別帶純電阻額定負載運行,其電壓變化率數(shù)值應該是：ΔUα>ΔUβ>ΔUγ。

5.31變壓器并聯(lián)運行的條件是什么?哪一個條件要求絕對嚴格?答變比相等,連接組別相同,Zk一樣大。連接組別必須相同。

6.1八極交流電機電樞繞組中有兩根導體,相距45°空間機械角,這兩根導體中感應電動勢的相位相差多少?

答：感應電動勢的相位相差180°。

6.4交流電機電樞繞組的導體感應電動勢有效值的大小與什么有關?與導體在某瞬間的相對位置有無關系?

答根據(jù)一根導體基波電動勢有效值的計算公式E1=2.22f1Φ1可以知道,它與交流頻率f1及氣隙每極基波磁通量Φ1的大小成正比,與導體在某瞬間的相對位置無關。

6.14(1)整距線圈的電動勢大小為10V,其他條件都不變,只把線圈改成短距,短距系數(shù)為0.966,短距線圈的電動勢應為V。

(2)四極交流電機電樞有36槽,槽距角大小應為20°(電角度),相鄰兩個線圈電動勢相位差20°。若線圈兩個邊分別在第1、第9槽中,繞組短距系數(shù)等于0.9848,繞組分布系數(shù)等于0.9598,繞組系數(shù)等于0.9452。

(3)單相整距集中繞組產生的矩形波磁通勢的幅值與其基波磁通勢幅值相差脈振磁通勢。

(4)兩極電樞繞組有一相繞組通電,產生的基波磁通勢的極數(shù)為兩極,電流頻率為50Hz,基波磁通勢每秒鐘變化50次。

(5)最大幅值為F的兩極脈振磁通勢,空間正弦分布,每秒鐘脈振50次。可以把該磁通勢看成由兩個旋轉磁通勢F1和F2的合成磁通勢:旋轉磁通勢幅值F1和F2的大小為(1/2)F,轉向相反,轉速為3000r/min,極數(shù)為2,每個瞬間F1與F2的位置相距脈振磁通勢F的距離(電角度)相等。

(6)三相對稱繞組通入電流為iA=2Icosωt,iB=2Icos(ωt+120°),iC=2Icos(ωt-120°)。合成磁通勢的性質是原型旋轉磁通勢,轉向是從繞組軸線A轉向C轉向B。若f=ω2π=60Hz,電機是六極的,磁通勢轉速為1200r/min。當ωt=120°瞬間,磁通勢最大幅值在C相繞組軸線處。

(7)某交流電機電樞只有兩相對稱繞組,通入兩相電流。若兩相電流大小相等,相位差90°,電機中產生的磁通勢性質是圓形旋轉磁通勢。若兩相電流大小相等,相位差60°,磁通勢性質是橢圓磁通勢。若兩相電流大小不等,相位差90°,磁通勢性質為橢圓磁通勢。在兩相電流相位相同的條件下,不論各自電流大小如何,磁通勢的性質為脈振磁通勢。

(8)某交流電機兩相電樞繞組是對稱的,極數(shù)為2。通入的電流Ia領先Ib,合成磁通勢的轉向便是先經繞組軸線A轉90°電角度后到繞組軸線B,轉速表達式為n1=60f1p=60f1r/min。

(9)某三相交流電機電樞通上三相交流電后,磁通勢順時針旋轉,對調其中的兩根引出線再接到電源上,磁通勢為逆時針轉向,轉速不變。

(10)某兩相繞組通入兩相電流后磁通勢順時針旋轉,對調其中一相的兩引出線再接電源,磁通勢為逆時針旋轉,轉速不變。

6.15一臺接的交流電機定子如果接電源時有一相斷線,電機內產生什么性質的磁通勢?如果繞組是△接

4倍,基波磁通勢的性質是的,同樣的情況下,磁通勢的性質又是怎樣的?答Y接法：只能形成脈振磁通勢；

如果繞組是△接,當斷點在進線上時只能形成脈振磁通勢;當斷點在某一相繞組上時,可以形成橢圓形旋轉磁通勢。

7.1三相異步電動機主磁通和漏磁通是如何定義的?主磁通在定子、轉子繞組中感應電動勢的頻率一樣嗎?兩個頻率之間數(shù)量關系如何?

答三相異步電動機勵磁磁通勢F0(主要指基波磁通勢)在磁路里產生的磁通,通過氣隙同時鏈著定、轉子繞組的磁通叫主磁通,只鏈定子繞組不鏈轉子繞組的磁通叫定子漏磁通,只鏈轉子繞組不鏈定子繞組的磁通叫轉子漏磁通。主磁通在定子繞組和轉子繞組中分別感應電動勢E1和E2,它們的頻率分別為f1和

f2。正常運行情況下f1≠f2,它們的數(shù)量關系是sf1=f2,s為轉差率。7.8三相異步電動機接三相電源轉子堵轉時,為什么產生電磁轉矩?其方向由什么決定?

答從三相異步電動機接三相電源、轉子堵轉的電磁關系分析可知,由于氣隙旋轉磁密Bδ與轉子導體相對切割,轉子繞組中有了感應電動勢和電流,這些載流導體在磁場中受力,從而產生電磁轉矩。只是由于堵轉而轉不起來,其電磁轉矩的方向就是旋轉磁通勢的旋轉方向。

7.17三相異步電動機運行時,轉子向定子折合的原則是什么?折合的具體內容有哪些?

答折合的原則是保持轉子磁通勢F2不變。折合的具體內容包括轉子繞組頻率折合、繞組相數(shù)、匝數(shù)及繞組系數(shù)的折合。

7.18對比三相異步電動機與變壓器的T型等效電路,二者有什么異同?轉子電路中的(1s).R’2/s代表什么?

答二者相同點主要是:形式一樣;變壓器的一次和三相異步電動機定子邊都采用每相參數(shù)的實際值,而變壓器的二次和異步電動機轉子都采用折合值。

在等效電路中用一個等效電阻(1s).R’2/s表示,其上的損耗(電功率)代表了電動機輸出的機械功率。

7.19三相異步電動機主磁通數(shù)值在正常運行和啟動時一樣大嗎?約差多少?答不一樣大,主磁通在啟動時的大小約為正常運行時的二分之一。

7.22異步電動機的定、轉子繞組沒有電路連接,為什么負載轉矩增大時定子電流會增大?負載變化時(在額定負載范圍內)主磁通變化否?

答異步電動機負載在額定值范圍內變化時,主磁通量基本不變。

電動機負載增大時,電機轉子電流增大,通過磁通勢平衡關系,盡管定、轉子繞組沒有電路上的連接,定子電流也會增大

7.24一臺三相異步電動機的額定電壓380/220V,定子繞組接法/△,試問:

(1)如果將定子繞組△接,接三相380V電壓,能否空載運行?能否負載運行?會發(fā)生什么現(xiàn)象?(2)如果將定子繞組Y接,接于三相220V電壓,能否空載運行?能否負載運行?會發(fā)生什么現(xiàn)象?答電動機銘牌標明定子電壓380/220V,Y/△的正確接法是:當電源電壓為380V時,定子繞組接成Y接,電壓為220V時,定子繞組接成△接,也就是定子繞組每相的額定電壓都是220V。第一種情況,實際定子每相電壓為380V,超過額定值3倍。這樣必然使主磁通大大增加,電機磁路有飽和現(xiàn)象,必將使勵磁電流表現(xiàn)為定子電流急劇增大,足以使電機的保護電路起作用,例如最簡單的是熔斷器熔斷,如果沒安裝保護裝置,時間稍長便可能損壞電機本身。因此絕不可能再負載運行了。第二種情況,實際定子每相電壓為220/3V,大大低于額定值。主磁通將大為減少,而電磁轉矩M=CMjΦ1I2cosφ2,額定負載時,由于Φ1減小,電流I2必然增大,超過額定電流,同時定子電流I1也超過額定值。這樣會使電機保護裝置動作,否則會損壞絕緣損壞電機。但如果帶輕負載運行,又不使電流超過額定值,就不會因電流過大損壞電機,反而由于磁通量減少,電機鐵損耗降低,可以節(jié)約電能。

7.26一臺頻率為60Hz的三相異步電動機用在50Hz電源上,其他不變,電動機空載電流如何變化?若拖動額定負載運行,電源電壓有效值不變,因頻率降低會出現(xiàn)什么問題?答電源電壓大小額定不變的前提下,降低頻率的結果是:電動勢E1接近于U1,f1降低,主磁通Φ1提高,勵磁電流由于磁路飽和限制會增大很多,定子電流I1隨之增大�？蛰d運行時,只要此時的I1不超過額定電流即可,否則會損壞電機。若拖動額定負載運行,定子電流將會較大地超過額定值,將損壞電動機;若有保護系統(tǒng),將會動作。7.27填空。

(1)忽略空載損耗,拖動恒轉矩負載運行的三相異步電動機,其n1=1500r/min,電磁功率PM=10kW。若運行時轉速n=1455r/min,輸出機械功率Pm=9.7kW;若n=900r/min,則Pm=6.0kW;若n=300r/min,則Pm=2.0kW,轉差率s越大,電動機效率越低。

(2)三相異步電動機電磁功率為PM,機械功率為Pm,輸出功率為P2,同步角速度為Ω1,機械角速度為Ω,那么PM/Ω1=T,稱為電磁轉矩;Pm/Ω=T,稱為電磁轉矩;而P2/Ω=T2,稱為輸出轉矩。(3)三相異步電動機電磁轉矩與電壓U1的關系是與電壓平方成正比。

(4)三相異步電動機最大電磁轉矩與轉子回路電阻成無關關系,臨界轉差率與轉子回路電阻成正比關系。8.1容量為幾千瓦時,為什么直流電動機不能直接啟動而三相鼠籠異步電動機卻可以直接啟動?答直流電動機若直接啟動,其啟動電流比額定電流大20倍左右,電機不能換向,而且還會急劇發(fā)熱,是不允許的。而鼠籠式三相異步電動機直接啟動電流約為額定電流的4～7倍,沒有換向問題,只要啟動時間不太長,發(fā)熱也是允許的,不至于損壞電機。

8.7(1)三相異步電動機定子繞組接法為△接法,才有可能采用Y-△啟動。

(2)某臺三相鼠籠式異步電動機繞組為△接法,λ=2.5,KT=1.3,供電變壓器容量足夠大,該電動機不能用Y-△啟動方式拖動額定負載啟動。

(3)一般三相鼠籠式異步電動機采用QJ3型自耦變壓器啟動時,不能拖動額定負載啟動。

8.18(1)拖動反抗性恒轉矩負載運行于正向電動狀態(tài)的三相異步電動機,對調其定子繞組任意兩個出線端后,電動機的運行狀態(tài)經反接制動過程和反向啟動,最后穩(wěn)定運行于反向電動狀態(tài)。

(2)拖動位能性恒轉矩負載運行于正向電動狀態(tài)的三相異步電動機,進行能耗制動停車,當n=0時,必須采用其他停車措施;若采用反接制動停車,當n=0時,必須采用其他停車措施。

(3)如果由三相繞線式異步電動機拖動一輛小車,走在平路上,電機為正向電動運行,走下坡路時,位能性負載轉矩比摩擦性負載轉矩大,由此可判斷電動機運行在正向回饋制動運行狀態(tài)。

9.13一臺拖動恒轉矩負載運行的同步電動機,忽略定子電阻,當功率因數(shù)為領先性的情況下,若減小勵磁電流,電樞電流怎樣變化?功率因數(shù)又怎樣變化?

答減小勵磁電流時,電樞電流開始會隨之減小,到某一數(shù)值后,又隨之增大,即先減小后增大。功率因數(shù)從領先性的逐漸變成滯后性的,數(shù)值表現(xiàn)為先增大到1,再減小。

10.6(1)三相繞線式異步電動機拖動恒轉矩負載運行時,若轉子回路串電阻調速,那么運行在不同的轉速上,電動機的cosφ2。A.轉速越低,cosφ2越高B.基本不變

C.轉速越低,cosφ2越低

(2)繞線式三相異步電動機,拖動恒轉矩負載運行,若采取轉子回路串入對稱電抗方法進行調速,那么與轉子回路串電阻調速相比,串入電抗后,則。A.不能調速

B.有完全相同的調速效果C.串入電抗,電動機轉速升高

D.串入電抗,轉速降低,但同時功率因數(shù)也降低

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