【正文】 心閉合，同時(shí)與原、副邊繞組交鏈，并在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。短路環(huán)中的電流也會(huì)產(chǎn)生磁通，而且，接觸器線圈產(chǎn)生的磁通為零時(shí)（變化率最大），短路環(huán)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)、產(chǎn)生的電流和磁通都達(dá)到最大，因此保證接觸器線圈電流“過(guò)零點(diǎn)”時(shí)鐵心產(chǎn)生的磁通和吸力不圍零，從而避免銜鐵的振動(dòng)。在“過(guò)零點(diǎn)”瞬間，鐵心產(chǎn)生的電磁吸力為零。若將其接到直流電路中，由于不能感應(yīng)出電勢(shì)，在相同大小的電壓下，將產(chǎn)生非常之大的電流（十幾甚或幾十倍于額定電流），這將使接觸器的線圈立即燒毀。因此，不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的磁勢(shì)保持不變。但是，銜鐵吸合前，磁路的磁阻大，線圈通過(guò)的電流大；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，線圈通過(guò)的電流?。ㄒ?yàn)榇艅?shì)IN=磁阻Φ，Φ不變而磁阻大，I就大；磁阻小，I就小）。此外，交流電磁鐵工作時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平衡電源電壓，起限流作用，為了使其有足夠的吸力，線圈的線阻應(yīng)較小，因而線徑較粗，匝數(shù)少。直流電磁鐵鐵心產(chǎn)生的吸力恒定不變，因此不需要設(shè)置短路環(huán)。具體如下： 鐵心構(gòu)造方面的不同：交流電磁鐵的鐵心由鋼片疊壓而成，且一般有短路環(huán)；直流電磁鐵的鐵心一般由整塊鑄鐵制成，且不設(shè)短路環(huán)。根據(jù)右手螺旋定則，在圖125所示的電路中，當(dāng)SA閉合時(shí)，線圈中的電流i將按圖中所示方向增加，產(chǎn)生的磁通在從下往上的方向上增加，因此自感電動(dòng)勢(shì)的方向是線圈的上端為正，下端為負(fù)。 答：所謂自感，有兩層意思：一是指線圈的自感現(xiàn)象；二是指自感系數(shù)（反映線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力，即自感系數(shù)L的數(shù)值）。⊙表示感應(yīng)大多數(shù)方向）。②直流電磁鐵產(chǎn)生的磁通是大小和方向都恒定不變的直流磁通，直流磁通不會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，因此沒(méi)有必要象交流電磁鐵那樣采用硅鋼片制造，為了使制造工藝簡(jiǎn)化，直流電磁鐵的鐵心就常常采用整塊鑄鐵制成。1為什么通電線圈套在鐵心上，它所產(chǎn)生的磁通會(huì)顯著增加？ 答：通電線圈未套在鐵心上時(shí)， 其產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過(guò)的磁路主要是空氣隙，磁阻很大，因此磁通一般較小。當(dāng)通電線圈套在鐵心上時(shí)，磁通所經(jīng)過(guò)的磁路有很大的一段是由鐵磁材料組成的，磁路的磁阻顯著下降，所以它所產(chǎn)生的磁通會(huì)顯著增加。1標(biāo)出圖123中通電導(dǎo)體A、B和C所受電磁力的方向。 答：（）①在圖(a)中磁場(chǎng)為左N右S，導(dǎo)體從上往下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即用⊙表示；②在圖(b)中磁場(chǎng)為右N左S，導(dǎo)體從下往上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即也用⊙表示；③圖(c) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)?96。 ①當(dāng)線圈通入變化的電流時(shí)，變化電流產(chǎn)生的磁通也是變化的，變化磁通在線圈本身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，即由于自身電流在自身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。當(dāng)SA打開時(shí)，線圈中的電流i將按圖中所示方向減少，產(chǎn)生的磁通在從下往上的方向上減少，因此自感電動(dòng)勢(shì)的方向是線圈的上端為負(fù)，下端為正。交流電磁鐵為了減少渦流損耗，鐵心的應(yīng)該由片間涂有絕緣材料的硅鋼片疊壓而成。 線圈結(jié)構(gòu)方面的不同：交流電磁鐵線圈是帶骨架的“矮胖形”線圈，線徑粗，匝數(shù)少；直流電磁鐵線圈是不帶骨架的“細(xì)長(zhǎng)形”線圈，線徑細(xì)，匝數(shù)多。而直流電磁鐵工作時(shí)不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為了限制通過(guò)線圈的電流，線圈的線阻應(yīng)較大，因而線徑較細(xì)，匝數(shù)多。若工作時(shí)交流電磁鐵的銜鐵不能完全吸合，將很容易使線圈因過(guò)熱而損壞。但是，銜鐵吸合前，磁路的磁阻大，磁勢(shì)不變，則產(chǎn)生的吸力小；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，磁勢(shì)不變，則產(chǎn)生的吸力大。1交流接觸器為什么要用短路環(huán)？ 答：簡(jiǎn)單地說(shuō)，交流接觸器用短路環(huán)是為了避免銜鐵的振動(dòng)。而交流接觸器的銜鐵是靠反力彈簧釋放的，工作時(shí)銜鐵是靠電磁吸力克服反力彈簧作用力而吸合的，因此若不采用短路環(huán)，在“過(guò)零點(diǎn)”銜鐵就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。也就是說(shuō)，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn)生的磁通同時(shí)為零，從而避免銜鐵的振動(dòng)的。它是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介，是變壓器的工作磁通，占總磁通的絕大部分。 漏磁通：主要沿非鐵磁材料閉合，僅與原邊繞組或者副邊繞組交鏈，在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。 主磁通由原邊繞組和副邊繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生，漏磁通僅由原邊或副邊繞組磁通勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生。③Xm是變壓器的勵(lì)磁電抗，反映了主磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng)。但一般變壓器設(shè)計(jì)時(shí)都讓其鐵心工作在半飽和區(qū)，在半飽和區(qū)再使磁通增加一倍，則勵(lì)磁電流（空載電流）將大大增加，使繞組的銅耗和鐵心損耗大大增加，變壓器將很快燒毀。2額定頻率為50Hz的變壓器接于頻率為60Hz的額定電壓上，以及額定頻率為60Hz的變壓器接于頻率為50Hz的額定電壓上，將對(duì)變壓器運(yùn)行帶來(lái)什么影響？50Hz和60Hz的變壓器能通用嗎？ 答：鐵心損耗與頻率有關(guān)，頻率增加鐵心損耗也增加。2一臺(tái)額定電壓為220/110V的變壓器，原、副邊繞組匝數(shù)NN2分別為2000和1000，若為節(jié)省銅線，將匝數(shù)改為400和200，是否可以？ 答：不可以。②相同負(fù)載時(shí)，變壓器短路阻抗值越大，其輸出電壓變化越大。電容性負(fù)載電流具有增磁作用（或者說(shuō)容性負(fù)載電流在變壓器的漏抗上產(chǎn)生了負(fù)的壓降值），其作用的體現(xiàn)是使副邊電壓升高。②短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。2=?2RL+j?2XL ?1=?2 218。這是因?yàn)槿菪载?fù)載使負(fù)載電流比副邊電壓的相位超前，超前的電流在變壓器短路阻抗上產(chǎn)生負(fù)的壓降值（或者說(shuō)，超前的電流具有增磁性質(zhì)）。2一臺(tái)50Hz的單相變壓器，若誤把原邊繞組接到與其額定電壓相同直流電源上，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：當(dāng)原邊接到直流電源上時(shí)，主磁通是恒定直流磁通，原、副邊繞組中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這是因?yàn)殡妷夯ジ衅髡＿\(yùn)行時(shí)，負(fù)載接電壓表，阻抗很大，接近于空載運(yùn)行。③副邊所帶的負(fù)載阻抗不能低于額定負(fù)載阻抗。若副邊開路，原邊電流完全用于勵(lì)磁，磁場(chǎng)變得很強(qiáng)，將在副邊感應(yīng)出很高的電壓，將擊穿絕緣，危及人身及設(shè)備安全。③副邊所帶的負(fù)載阻抗不能高于額定負(fù)載阻抗，否則也將影響互感器的測(cè)量精度。21一臺(tái)三相變壓器，其額定值為SN=1800kVA，U1/U2=6300/3150，Y/△連接，繞組銅損與鐵損之和為（+）kW，求：當(dāng)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cosj=。根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以判斷異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的關(guān)系，從而判斷異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，具體如下： 當(dāng)s＜0時(shí)，n＞n0，異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電（即第七章介紹的回饋或再生）制動(dòng)狀態(tài)； 當(dāng)s=0時(shí)，n=n0，異步電動(dòng)機(jī)處于理想空載運(yùn)行狀態(tài)； 當(dāng)0＜s＜1時(shí)，n＜n0，異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)； 當(dāng)s=1時(shí)，n=0，異步電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的瞬間； 當(dāng)s＞1時(shí)，n＜0，異步電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)（參見(jiàn)第七章）?！辈煌桩?dāng)，應(yīng)當(dāng)改為：“當(dāng)s＞1時(shí)，n＜0，異步電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)（參見(jiàn)第七章）。也就是說(shuō)，異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和處于反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系都是一樣的。a) 三相電流b) 方向題圖33 轉(zhuǎn)子接電源3如果將繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對(duì)稱三相電源上，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：若將繞線式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到電壓合適的對(duì)稱三相電源上，則繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)。3與同容量的變壓器相比較，異步電動(dòng)機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？ 答：異步電動(dòng)機(jī)的空載電流大，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使得產(chǎn)生額定磁通量的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)增大，相應(yīng)勵(lì)磁（空載）電流就大，約占額定電流的20%～40%（早期電機(jī)為20%～50%）；而變壓器主磁路是閉合的不含有氣隙，其勵(lì)磁電流也小的多，約占額定電流的3%～8%（早期變壓器為5%～10%）。從空載到滿載電機(jī)主磁通有無(wú)變化？ 答：異步電動(dòng)機(jī)的相量圖與變壓器相似，由相量圖可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子電流具有去磁性質(zhì)。當(dāng)電源電壓不變時(shí)，定子繞組的電流將自動(dòng)增加，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流的去磁作用。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。 ⑵折算的目的是：①由于轉(zhuǎn)子電路的電靈頻率隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（或電機(jī)的轉(zhuǎn)差率）變化而變化，難于直接進(jìn)行電氣分析。 ⑶進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實(shí)際繞組的①磁勢(shì)一樣，②產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)載阻抗只需要乘以變比的平方，便可以用等效電路計(jì)算，變壓器的輸出的電功率的性質(zhì)及功率因素完全取決于負(fù)載的性質(zhì)，可以是電阻性、電感性或電容性的。3異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生什么后果？試說(shuō)明其原因。 ⑵由于異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都與電源電壓的平方成正比，電源電壓下降20%，即下降了36%。31有些三相異步電動(dòng)機(jī)有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以連接成星形，也可連接成三角形。因此，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)標(biāo)出的額定電壓380/220V時(shí)，說(shuō)明其定子一相繞組的額定電壓為220V。若忽略勵(lì)磁電流，（令s=1）；（令s=1）。 ②如果電動(dòng)機(jī)的星形連接被誤接為三角形，則定子每相繞組的端電壓將為原額定電壓的倍，為了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓平衡，要求主磁通也要增加到為原來(lái)的倍，磁路將嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流大大增加，也會(huì)致使保護(hù)器件動(dòng)作或者燒毀繞組。注：若同時(shí)改變其兩個(gè)繞組的接線則電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫?huì)改變）。即，該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是6（個(gè)）極。） ⑵由三相異步電動(dòng)機(jī)的相量圖及磁勢(shì)平衡方程式可知，定子電流等于轉(zhuǎn)子電流與勵(lì)磁電流的相量和，要分析定子電流可以先分析轉(zhuǎn)子電流的情況。因此，當(dāng)電壓升高時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電流增大；③由于電源電壓不變，定、轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也基本不變，當(dāng)頻率升高時(shí)，主磁通減小，勵(lì)磁電流減小。分別在n=0、n=2n0/s=，求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速；(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速；(5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。 ⑴由于定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速多少無(wú)關(guān)，且定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相定子交流繞組產(chǎn)生的，三相交流繞組通過(guò)的是f=50Hz的三相交流電，因此定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為：n1=60f/p=6050/2=3000/2=1500r/min。再根據(jù)公式n2=60f2/p，就可分別求出在n=0、n=2n0/s=：①n2=60f2/p=1500r/min、②n2=500r/min、③n2=30r/min。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n21也與轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速多少無(wú)關(guān)，即與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速相等。 解：⑴求定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12： 由于n0=60f/p=6050/2=3000/2=1500r/min，nN=(1sN)n0=()1500=1500=1470r/min，而定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12為： n12N=n0nN=15001470=30(r/min) ⑵求額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N為： T2N=PN/WN=(60PN)/(2pnN)≈PN/nN=30000/1470=(N32一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)已知如下數(shù)據(jù)：PN=，UN=380V，nN=1420r/min，cosj=，h=81%，電源頻率f=50Hz，星形接法。 sN=(n0n)/n0=(15001420)/1500= f2=sNf=50=(Hz) 答：⑴定子繞組中的相電流Ip和電動(dòng)機(jī)的額定電流IN都約為5A， N 解：由于是三相四極電機(jī)，極對(duì)數(shù)p=2。m) 答：，一般起重用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，但也不會(huì)與其最大轉(zhuǎn)矩一樣大。因此為了保持發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率一定，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n就是必須是常數(shù)。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子有隱極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通過(guò)電刷和滑環(huán)加直流電流勵(lì)磁；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式兩種，自成回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生電流。 凸極式轉(zhuǎn)子有凸出的磁極，磁極的極性沿著轉(zhuǎn)子圓周按N、S相間的規(guī)律分布，磁極對(duì)數(shù)多、轉(zhuǎn)子的外徑大，產(chǎn)生的離心力大。4同步發(fā)電機(jī)在三相對(duì)稱負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電樞電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是否與勵(lì)磁繞組交鏈？它會(huì)在勵(lì)磁繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎？ 答：同步發(fā)電機(jī)電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是與勵(lì)磁繞組交鏈的。 電樞磁動(dòng)勢(shì)是由發(fā)電機(jī)負(fù)載后電樞繞組的交流電流產(chǎn)生的，雖然穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)與轉(zhuǎn)子也沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但一般磁通路徑不能保證與磁極的軸線重合，即存在一定的夾角。電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。 當(dāng)電網(wǎng)電壓U、頻率f恒定（即，參數(shù)Xd, Xq為常數(shù)），勵(lì)磁電流產(chǎn)生的空載電動(dòng)勢(shì)E0不變時(shí)，由同步電機(jī)的功角特性可知，在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi)，功角越大，輸出的有功功率也將越大；功角減小，則輸出的有功功率減小。4怎樣使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過(guò)渡到電動(dòng)狀態(tài)？其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化？ 答：當(dāng)同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組流過(guò)的電流有功分量與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組之間將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，其大小可由功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系得到：T=PM/Ω=mE0Usinθ/(ΩXS)。也就是說(shuō)同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)變成了電動(dòng)機(jī)，此時(shí)同步電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)空載狀態(tài)。 綜上所述，要使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過(guò)渡到電動(dòng)狀態(tài)，可以將其軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變成負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，同步電機(jī)就能夠自動(dòng)從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過(guò)渡到電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。 也就是說(shuō)，增加或減少同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)通過(guò)電樞反應(yīng)，產(chǎn)生使磁勢(shì)平衡的效應(yīng)，從而達(dá)到磁勢(shì)的新的平衡。41有一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，PN=500kW，UN=400V，Y形接法，cosj=(滯后)，單機(jī)運(yùn)行，電樞電阻不計(jì)，每相勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0=410V，求下列幾種負(fù)載下的電樞電流，并說(shuō)明電樞反應(yīng)的性質(zhì)：(1)；(2)每相