发布时间 : 星期一 文章电机学习题答案更新完毕开始阅读42ac3c5b16fc700abb68fcf5
q?2?300sinsin22Kq1???0.9660?30qsin2?sin22基波分布系数
基波绕组系数 Kw1?Ky1Kq1?0.966?0.966?0.933 三相基波合成磁动势幅值
Fm1?1.35NKW172?0.933I?1.35?20?604.6安匝/极p3
旋转磁场转速
n1?60f60?50??1000r/minp3
6-18 有一三相对称 交流绕组,通入下列三相交流电流:
ia?141sin314t??0?ib?141sin(314t?120)?i?141sin(314t?1200)(1)?c ?ia?141sin314t??ib??141sin314t)?ic?0(2)? ia?141sin314t??0?ib??70.4sin(314t?60)?i??122sin(314t?300)(3)?c
定性分析其合成磁动势的性质(包括转向)。
答: (1)iA、iB、iC为三相对称电流,则三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势,转向与相序一致(A-B-C)。
(2) 原三相电流正方向如图(a)所设: IA IA
A
A
IB B I BC B C
IC
(b)
(a)
因iC=0, W相相当于开路,则A、B两相绕组串联,又iA= -iB,则A、B两相电流方向如图(b)所示。它相当于一相绕组通入一相正弦交流电流,故其合成磁动势为脉动磁动势。
(3) iA、iB、iC为三相不对称电流,故合成磁动势为椭圆形旋转磁动势 。转向为A--C--B---A。
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第七章 三相异步电动机运行原理
7-1 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?
答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流),从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的,故气隙越小,电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质,故减小励磁电流,相应就能提高电机的功率因数。
异步电动机与变压器一样,均为交流励磁的电机。它们U1---E1---υ0----I0的分析思路相同。在容量和
电压相同的情况下,异步电动机和变压器的主磁通υ
0
基本相同,又由磁路欧姆定律知:
?0?I0N1Rm,其
I0∝Rm(匝数N1的影响远不及Rm),由于异步电动机主磁通磁路中有两个气隙,而变压器是纯铁心磁路,故异步电动机主磁通磁路的磁阻远较变压器大,故其空载电流远较变压器大。
7-2 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? 答:1.由等效电路分析:
下面分别画出起动(a)、 空载(b)和满载(c)时的等效电路 r1 x1 r2’ x2’ r1 x1 ... 。 'I1?I0I1st??I2st 。rm .U1U1 xm (a) (b)
r1 x1 r2’/sN x2’ .. .I2 I1 rm I0 。 U1
xm
(c) 起动时
'x1?x2?1?arctan'r1?r2' 由于x1?x2??r1?r2',故? 1较大,
cos?1就较小。
空载时
?1?arctanx1?xmr1?rm 由于x1?xm??r1?rm,故? 1较大,
cos?1就较小。
r2''?jx2满载时:激磁支路阻抗rm+jxm 与转子支路阻抗sN 并联,又由于激磁阻抗远大于转子支路阻抗,
故可近似看成激磁支路开路。
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'x1?x2?1?arctanr2'r2''x1?x2?r1?r1?sN,故?s 由于
1较小,
cos?1就较大。
2、由电磁关系分析
①起动时:s=1,转子漏抗x2s=sx2最大,故转子功率因数cosψ2较小,因而转子无功分量电流大,则与
其平衡的定子侧无功分量电流也大,因而功率因数cos?1就小。
②空载时,I1=I0, 其中很小一部分的有功分量用来供空载损耗,其余绝大部分的无功分量电流用来励
磁,因此,空载电流属感性无功性质,因而电动机的功率因数cos?1就小
③满载时,因电动机轴上输出的是机械功率,从电路角度需用有功功率来模拟其机械功率,因此负载后,
r2'转子电流的有功分量增大(s增大),则与其平衡的定子有功分量电流就增大,因而电动机的功率因数
cos?1就大。
7-3 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?由定子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切定子,又以什么速度截切转子?由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子,又以什么速度截切定子?,它与定子旋转磁动势的相对速度是多少? 答:定子电动势频率为f1; 转子电动势频率为f2=s f1 ;
由定子电流产生的定子旋转磁动势以n1的速度截切定子,又以n1-n的速度截切转子。
由转子电流产生的转子旋转磁动势以n2?sn1 的速度截切转子,又以n2?n?n1 的速度截切定子,它与定子旋转磁动势的相对速度为(n2?n)?n1?0 。
7-4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?
答: 电动机稳定运行时,电磁转矩(Tem)与负载转矩(TL)平衡,当机械负载(即负载转矩)增加时,转
s?子转速n势必下降,转差率
n1?nn1增大。这样转子切割气隙磁场速度增加,转子绕组感应电动势
(E2s?sE2)及电流I2随之增大,因而转子磁动势F2增大。
根据磁动势平衡关系,与转子磁动势F2所平衡的定子负载分量磁动势F1L相应增大,而励磁磁动势F0基本不变,因而定子磁动势增大,定子电流I1随之增大。由于电源电压不变,则电动机的输入功率就随之增加,直至转子有功电流产生的电磁转矩又与负载转矩重新平衡为止。
7-5 为什么说异步电动机的功率因数总是滞后的,而变压器呢?
答: 异步电动机定,转子间的电磁关系尤如变压器,定子电流I1也由空载电流I0和负载分量电流I1L两
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。..部分组成:
1) 维持气隙主磁通和漏磁通,需从电网吸取一定的滞后无功电流(即为I0); 2) 负载分量电流取决于转子电路;
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
1?s'r2电阻s所消耗的功率来等效代替(因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)。
再加上转子绕组的漏阻抗,故转子电流只可能是滞后无功电流,则与转子平衡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总是滞后的。
变压器却不一定。与异步电动机相同的一点是其空载电流总是滞后无功电流,而变压器所带的电气负载有阻、感、容性的(而异步电动机在电路中模拟机械负载的只能是阻性的有功元件),当其负载容抗若大于变压器的感抗时,其功率因数就会超前。
1?s'r27-6 异步电动机等效电路中的附加电阻s的物理意义是什么?能否用电感或电容来代替,为什么?
答:异步电动机等效电路中的附加电阻实为代表机械负载(严格地说还包括机械损耗等) 的一个虚拟电
'2I2阻,用转子电流在该电阻所消耗的功率
1?s'r2s来等效代替总机械功率(包括轴上输出的机械功率和机
械损耗等).
因输出的机械功率及机械损耗等均属有功性质,因此,从电路角度来模拟的话,只能用有功元件电阻,而不能用无功元件电感或电容来等效代替。
7-7 异步电动机的电磁转矩与哪些因数有关,哪些是运行因素,哪些是结构因素? 答: 电磁转矩参数表达式
Temr2'm1pUs??r2'2'2?2?f1?(r1?)?(x1?x2)?s??
21电磁转矩Tem与①电源参数:电源电压U1频率f1,②电机本身参数:相数m1、极对数p、定、转子漏阻抗r1、r2’、x1、x2’; ③运行参数:转差率s有关。
其中U1、f1及s是运行因素,m1、p、r1、r2’、x1、x2’为结构因素。
7-8 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Tmax、Tst、Φ1、I1、I2、s及η有何影响?
Tem 答:因为Tem?U1,而sm与U1无关, 因而电源电压下降后其
2Tem---s曲线如图所示,曲线1为正常电压下的曲线,曲线3为 电压下降过多的曲线,曲线2为电压下降的曲线。
电机正常工作时,Tem?TL,稳定运行于a点,其对应转差 率为sa。
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b a 1 2 3 Tm Tm’ TL Tm’’
s 1
sm sb sa 0