【正文】 化而變化，難于直接進(jìn)行電氣分析。 ⑵由于異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(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%。 ②如果電動機(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)電動勢與電源電壓平衡，要求主磁通也要增加到為原來的倍，磁路將嚴(yán)重飽和，勵磁電流大大增加，也會致使保護(hù)器件動作或者燒毀繞組。因此，當(dāng)電壓升高時，三相異步電動機(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)電動勢也基本不變，當(dāng)頻率升高時，主磁通減小，勵磁電流減小。由此可見，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速n21也與轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速多少無關(guān)，即與定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速相等。 解：由于是三相四極電機(jī)，極對數(shù)p=2。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子有隱極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通過電刷和滑環(huán)加直流電流勵磁；異步電動機(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)電勢產(chǎn)生電流。電樞繞組產(chǎn)生的磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。 綜上所述，要使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動狀態(tài)，可以將其軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變成負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，同步電機(jī)就能夠自動從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)。41一臺隱極式同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓為380V，定子繞組為Y接法，每相同步電抗為Xs=，發(fā)電機(jī)輸出電流為I=，發(fā)電機(jī)勵磁電勢E0=270V，cosj=(滯后)，若減少勵磁電流，使發(fā)電機(jī)勵磁電勢E0=250V，保持原動機(jī)輸入不變，并不計電樞電阻，試求：(1)改變勵磁電流前發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和無功功率；(2)改變勵磁電流后發(fā)電機(jī)輸出的有功功率、無功功率、功率因數(shù)和電樞電流。再由圖有：y=qj，因此，額定運(yùn)行情況下的功角qN為： qN=ψNjN=176。 =+=(W)≈36718(kW)=(MW) 答：⑴該凸極式水輪發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下的功角qN約為：176。由圖中可見，線段之間存在著關(guān)系為：tgψ=db/ab=(dc+bc)/ab。的情況，其電樞反應(yīng)性質(zhì)都是：既有交軸電樞反應(yīng)也有直軸去磁電樞反應(yīng)。也就是說同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)變成了電動機(jī)，此時同步電機(jī)工作在電動機(jī)空載狀態(tài)。 電樞磁動勢是由發(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)行時與轉(zhuǎn)子也沒有相對運(yùn)動，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。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)。 sN=(n0n)/n0=(15001420)/1500= f2=sNf=50=(Hz) 答：⑴定子繞組中的相電流Ip和電動機(jī)的額定電流IN都約為5A， N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。） ⑵由三相異步電動機(jī)的相量圖及磁勢平衡方程式可知，定子電流等于轉(zhuǎn)子電流與勵磁電流的相量和，要分析定子電流可以先分析轉(zhuǎn)子電流的情況。若忽略勵磁電流，（令s=1）；（令s=1）。3異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？試說明其原因。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。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機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對稱三相電源上，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：若將繞線式異步電動機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到電壓合適的對稱三相電源上，則繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動。21一臺三相變壓器，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=。這是因為電壓互感器正常運(yùn)行時，負(fù)載接電壓表，阻抗很大，接近于空載運(yùn)行。②短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。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，將對變壓器運(yùn)行帶來什么影響？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。 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)電動勢，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。短路環(huán)是用良導(dǎo)體焊接成的，將鐵心的一部分套住。 工作原理方面存在的差異：交流電磁鐵是恒磁通型的，直流電磁鐵是恒磁勢型的。②線圈的匝數(shù)與磁路導(dǎo)磁能力不同時，即使電流的大小和變化率相同，感應(yīng)的自感電動勢將是不同的，反映線圈產(chǎn)生自感電動勢能力的參數(shù)為自感系數(shù)L，簡稱自感?！洞半姎庠O(shè)備及系統(tǒng)》課后習(xí)題答案第1章 電與磁1鐵磁材料具有哪三種性質(zhì)？ 答：鐵磁材料具有“高導(dǎo)磁率”、“磁飽和”以及“磁滯和剩磁”等三種性質(zhì)。 在自感現(xiàn)象中感應(yīng)的自感電動勢方向與阻礙磁通變化的方向符合右手螺旋定則，即感電動勢總是力圖阻礙磁通和電流變化的。對于交流電磁鐵，只要電源電壓和頻率不變，因為U≈E=，其磁通基本不變，因此不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的吸力基本保持不變。接觸器工作時產(chǎn)生的交變磁通也通過被短路環(huán)套住的部分鐵心，且在短路環(huán)中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電流。由于漏磁通主要沿非鐵磁物質(zhì)閉合，所經(jīng)磁路是線性的，它與所交鏈繞組的電流成正比。但頻率增加，根據(jù)U≈E=，若電源電壓不變，則磁路的磁通Φ減少，勵磁電流減小，繞組的銅損耗略有減少；同理，60Hz的變壓器接于頻率為50Hz的額定電壓上，鐵耗有所減少，但磁路飽和程度增加，繞組的銅耗有所增加。③當(dāng)副邊帶電容性負(fù)載時有可能使電壓變化率為零。如果副邊繞組短路，則變成短路運(yùn)行，電流從空載電流變成短路電流，造成原副邊繞組電流均變得很大，會使互感器繞組過熱而燒毀。 解：(1)額定輸出電流：I2 N=SN/(U2N)=1800/()=(A) (2)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cosj=，副邊輸出的有功功率P2N： P2N=SNcosj=1800=1440kW (3)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cosj=： h=P2/P1100%=P2/(P2+pFe+pcu)100%=1440/(1440++)100%=﹪ 答：當(dāng)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cosj=﹪。當(dāng)此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的速度為n0；氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速為sn0，轉(zhuǎn)向也與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，如右圖(題圖33)所示。3三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時，如果轉(zhuǎn)子突然被卡住而不能轉(zhuǎn)動，試問這時電動機(jī)的電流有無變化？對電動機(jī)有何影響？ 答：如果轉(zhuǎn)子突然卡住，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢將突然增大，致使轉(zhuǎn)子電流突然增大，產(chǎn)生較大的電流沖擊和機(jī)械力矩的沖擊。如果電源電壓下降20%，對異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等各有何影響？ 答：⑴異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓下降過多，將使定、轉(zhuǎn)子電流都將增大較多，電機(jī)的銅損耗增加較多，可能使電機(jī)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，從而加速繞組絕緣的老化，甚至燒毀。而式3式318和式323都與其所帶負(fù)載的大小沒有任何關(guān)系。：①由于負(fù)載增大時，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流增大。 ⑷轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速n21等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2加上轉(zhuǎn)子（對定子的）轉(zhuǎn)速n。m；⑵。 柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)，一般屬于中、低速柴油機(jī)。而且隨著負(fù)載性質(zhì)的不同，這個夾角也會發(fā)生變化。工作在電動機(jī)狀態(tài)的同步電機(jī)，從電網(wǎng)輸入有功電功率，則電樞電流有功分量的方向變反。 答：。其中，線段ab=Ucosj，線段dc=IXq，線段bc=Usinj?？蛰d電勢E0約為： kV；⑵該機(jī)的最大電磁功率Pmax約為：；產(chǎn)生最大電磁功率時的功角q約為：176。而由題已知：jN=arc =176。兩種情況下，電樞反應(yīng)的性質(zhì)都是既有交軸電樞反應(yīng)也有直軸去磁電樞反應(yīng)。若在軸上帶上機(jī)械負(fù)載，則同步電機(jī)可以拖動機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)動，成為同步電動機(jī)正常運(yùn)行。4什么是同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)的效應(yīng)由什么決定？ 答：同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時，三相電樞繞組流過三相對稱電流，產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場，使氣隙合成磁場的大小和位置發(fā)生變化。4同步電機(jī)和異步電機(jī)在結(jié)構(gòu)上有哪些不同之處？ 答：常用的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)與異步電動機(jī)的定子基本結(jié)構(gòu)完全相同，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)卻區(qū)別較大。試計算：額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率sN、電流IN和轉(zhuǎn)矩TN，以及起動電流Ist、起動轉(zhuǎn)矩Tst、最大轉(zhuǎn)矩Tmax。因此，在三種情況時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速n21=n2+n分別為：①n21=n2+n=1500+0=1500r/min、②n21=n2+n=1000+500=1500r/min、③n21=n2+n=1470+30=1500r/min。因此，當(dāng)電壓升高時，三相異步電動機(jī)的定子電流增大；②由于電壓升高時，異步電動機(jī)的勵磁電流增大，且轉(zhuǎn)子電流由于電動勢E20的增大也相應(yīng)增大。否則當(dāng)接額定負(fù)載運(yùn)行時，繞組中電流將增加，超過額定值，致使保護(hù)器件動作或者燒毀繞組（因為T減小，轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)差率s將增加，由式39可知，I2將增大；由式312可知，Φ↓只有I2↑才能使T保持額定值與額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡）。從轉(zhuǎn)子電流計算公式看，轉(zhuǎn)子電流增大較多，同時引起定子電流有較大的增加。3在分析異步電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行哪些折算？為什么要進(jìn)行這些折算？折算的條件是什么？ 答：⑴在分析異步電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行的折算有：①頻率折算，②繞組折算。根據(jù)左手定則，定子繞組受力F方向為：A↓、X↑，而由于定子固定不動，轉(zhuǎn)子將受到相反方向力的作用，因此電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向都為逆時針方向。其定義式為s=(n0n)n0。這是因為電壓互感器的原邊所接電壓都是高電壓，為了避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及副繞組所連接的設(shè)備甚至人身安全。 答：①電壓平衡方程式為： 218。因此，在50Hz和60Hz的變壓器還是可以通用的。由于磁路基本上是線性的，故Xσ壓基本上為常數(shù)。也就是說，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn)生的磁通同時為零，從而避免銜鐵的振動的。若工作時交流電磁鐵的銜鐵不能完全吸合，將很容易使線圈因過熱而損壞。當(dāng)SA打開時，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，因此自感電動勢的方向是線圈的上端為負(fù)，下端為正。當(dāng)通電線圈套在鐵心上時，磁通所經(jīng)過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)生的磁通會顯著增加。 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)生自感電動勢的能力，即自感系數(shù)L的數(shù)值）。此外，交流電磁鐵工作時