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1、第五章 异步电机51 什么叫转差率?如何根据转差率来判断异步机的运行状态? 转差率为转子转速与同步转速之差对同步转速之比值 为发电机状态。 为电动机状态,为电磁制动状态。52 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时,电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样?怎样区分这两种运行状态? 发电机运行和电磁制动运行时,电磁转矩方向都与转向相反,是制动转矩;但发电机的转向与旋转磁场转向相同,转子转速大于同步速,电磁制动运行时,转子转向与旋转磁场转向相反。53 有一绕线转子感应电动机,定子绕组短路,在转子绕组中通入三相交流电流,其频率为,旋转磁场相对于转子以(为定、转子绕组极对数)沿顺时针方向旋转,问此时转子
2、转向如何?转差率如何计算? 假如定子是可转动的,那么定子应为顺时针旋转(与旋转磁场方向相同)但因定子固定不动不能旋转,所以转子为逆时针旋转。 (为转子转速)54 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多? 在额定电压时异步机空在电流标么值为30左右,而变压器的空载电流标么值为50左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙,使转子能在定子内圆内自动转动,这样异步机的磁路磁阻就较大,而变压器磁路中没有气隙,磁阻小,因此,相对变压器而言,异步电动机所需励磁磁动势大,励磁电流大。55 三相异步电机的极对数、同步转速、转子转速、定子频率、转子频率、转差率及转子磁动势相对于转子的转速之间的
3、相互关系如何?试填写下表中的空格。1500.03210005018006035600-50031000-0.24501 相对于转子的转速 相对于定子的转速56 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度。转子磁势是由转子三相(或多相)对称绕组感应的三相(或多相)对称电流产生的一个旋转磁势,这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定,当转子的转速为相对于转子的转速,转差率为时,转子电流的频率,则这个磁动势相对转子的转速为,它相对定子的转向永远相同,相对定子的转速为,即永远为同步速。57 试说明转子绕组折算和频率折算的意义,折算是在什么条件下进行的?绕组折算:将异步电机转子绕组折算成一个相数为,匝
4、数为,绕组系数为 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组,保持极对数不变。频率折算:用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子,在该静止转子回路中串入一个的模拟电阻,而定子方各物理量不变。折算的条件:保持转子磁动势不变,及转子上有功,无功率不变。58 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系,为什么负载增加时,定子电流和输入功率会自动增加,试说明其物理过程。从空载到满载,电机主磁通有无变化? 电磁势平衡方程式:知 当负载时,定子电流只有一个分量,用以产生磁时来抵消转子磁势的作用,虽然定转子无直接电联系,定子电流会自动增加的原因。 从空载到满载,由电势平衡方程式 基本不变,略有略有下降,故主磁通略为
5、下降。59 异步电动机的等效电路有哪几种?等效电路中的代表什么意义?能否用电感或电容代替? 等效电路 T形等效电路 形 准确P形等效电路(为复数) 换准确P形等效电路(为实数) 简化形等效电路(=1) 消耗在上的电功率就是电动机所产生的机械功率,它是有功功率,不能用电容或电感代替。510 异步电动机带额定负载运行时,若电源电压下降过多,会产生什么严重后果?试说明其原因。如果电源电压下降,对感应电动机的、有何影响? 负载不变 不变 如电压下降过多,为保持不变,易烧毁电机。 转矩不变, 为常数 不变 不变 (或者,成平方下降,而负载转矩不变)511 漏电抗大小对异步电动机的运行性能,包括起动电流、
6、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响?为什么? 漏电抗与成反比,与成正比512 某绕线转子异步电动机,如果(1)转子电阻增加一倍;(2)转子漏电抗增加一倍;(3)定子电压的大小不变,而频率由50Hz变为60Hz,各对最大转矩和起动转矩有何影响? (1)增加一倍,增加,不变 (2)增加一倍,减小,减小 (3)由50Hz变为60Hz,相当于增加,且分母增大了,减小513 一台笼型异步电动机,原来转子是插铜条的,后因损坏改为铸铝的,在输出同样转矩的情况下,下列物理量将如何变化? (1)转速; 而负载转矩不变,下降(2)转子电流; 负载转矩不变,基本不变,基本不变。(3)定子电流; 基本不变。 (4
7、)定子功率因数;(5)输入功率; 基本不变基本不变。(6)输出功率; (增大)(7)效率; 损耗减小(8)起动转矩; (9)最大电磁转矩。 不变514 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩,串入适当的电抗时,是否也有相似的效果?转子侧串入电抗,不能增大起动转矩串如电抗后虽然增大了,但下降总起来起动转矩仍然不能增大。515 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时,为什么起动电流很大而起动转矩不大?但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时,起动电流较小而起动转矩较大,为什么? 大的原因是:在刚启动时,转子处于静止状态,旋转磁场以较大的转速切割转子导环,在转子中产生较大的电势,因而
8、产生较大的电流,由磁势平衡关系,定子中也将流过较大的电流。 不大的原因是:在刚起动时,=0 ,=1,转子频率较高,转子电抗较大,转子边的功率因数很低,由 知,最初起动时,虽然较大,但因很低,仍然不大。 对深槽和双鼠笼异步电动机在起动时,有明显的集肤效应,即转子电流在转子导体表面流动,相等于转子导体截面变小,电阻增大,即相等于转子回路串电阻,使当起动完毕后,很小,没有集肤效应,转子电流流过的导体截面积增大,电阻减小,相当于起动时转子回路所串电阻去掉,减小了转子铜损耗,提高了电机的效率。516 绕线转子异步电动机在转子回路中串人电阻起动时,为什么既能降低起动电流又能增大起动转矩?试分析比较串入电阻
9、前后起动时的、是如何变化的?串入的电阻越大是否起动转矩越大?为什么? 绕线式转子串入电阻后,转子电流减小,定子电流也减小,但起动转矩增大,这是因为:在起动时,虽然串入导致减小,但却使得设串电阻前由于, 较大,接近正常运行时的主磁通,转子回路功率因数 增大,综合三个因素, 一般情况下,串入电阻后,和将变小,基本不变,严格地讲,随变小,会大一点(变小,),将明显提高明显增加, 因为最大为1,接近1时变化不大了,相反,电阻率大了,电流明显减小,反而会变小,并不是串电阻越大,起动转矩越大。517 两台同样的笼型异步电动机共轴连接,拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕组串联以后接至电网上,起动完毕后再
10、改接为并联。试问这样的起动方法,对起动电流和转矩的影响怎样? 通过串联起动,使每台电动机定子绕组电压为并联起动时候的因此为并联时的,为并联起动时的,而电网供给的起动电流为并联时的(电网供给的电流并联是一台起动电流的2倍)528 已知一台型号为JO2-82-4的三相异步电动机的额定功率为55kW,额定电压为380V,额定功率因数为0.89,额定效率为91.5%,试求该电动机的额定电流 529 已知某异步电动机的额定频率为50Hz,额定转速为970r/min,问该电机的极数是多少?额定转差率是多少? 极数为6极。 530 一台50Hz三相绕线式异步电动机,定子绕组Y联接,在定子上加额定电压。当转子
11、开路时,其滑环上测得电压为72V,转子每相电阻,每相漏抗。忽略定子漏阻抗压降,试求额定运行,时,(1)转子电流的频率; 转子电流的频率(2)转子电流的大小; 滑环上测得电压为72V,这是线电压,相电压为转子开路,且忽略定子漏阻抗压降,说明转子上的电压为 (3)转子每相电动势的大小; 转子开路时测得的转子感应电势为此时转子不转,即,当时 (4)电机总机械功率。 531 已知一台三相异步电动机的数据为:,定子联接,50Hz,额定转速,忽略不计,。试求:(1)极数; 解: P=2,即2P=4(2)同步转速; (3)额定负载时的转差率和转子频率; (4)绘出T型等效电路并计算额定负载时的、和。 定子电
12、流为(滞后) = 532 已知JO2-92-4三相异步电动机的数据为:,(定子联接),机械损耗。试用T型、较准确型和简化型三种等效电路计算额定负载时的定子电流、功率因数和效率,并对计算结果进行分析比较。 T型等效电路: 即 (滞后)为了求功率,要计算, 忽略。较准确P型电路533 某三相异步电动机,(线电压),4极,Y联接,。空载试验数据为:(线电压),机械损耗。短路试验中的一点为:(线电压),。试计算出忽略空载附加损耗和认为时的参数、和。空载试验: 忽略 或者 短路试验: 534 一台三相异步电动机的输入功率为10.7kW,定子铜耗为450W,铁耗为200W,转差率为s=0.029,试计算电
13、动机的电磁功率、转子铜耗及总机械功率。 电磁功率 535 一台JO2-52-6异步电动机,额定电压为380V,定子联接,频率50Hz,额定功率7.5kW,额定转速960r/min,额定负载时,定子铜耗474W,铁耗231W,机械损耗45W,附加损耗37.5W,试计算额定负载时, (1)转差率; (2)转子电流的频率; (3)转子铜耗; (4)效率;(5)定子电流。 (1) (2) (3) =7500+45+37.5=7582.5W (4)=474+316+213+45+37.5=1103.5W(5)536 一台4极中型异步电动机,定子联接,定子额定电流,频率50Hz,定子铜耗,转子铜耗,铁耗,机械损耗,附加损耗,。正常运行时,;起动时,由于磁路饱和与趋肤效应的影响,。试求: (1)额定负载下的转速、电磁转矩和效率;(2)最大转矩倍数(即过载能力)和起动转矩倍数。 解:(1)=200+0.98+