【正文】 空載電勢(shì)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(shí)的功角q約為：176。/17+110002[(1/9)(1/17)]sin133176。將q=176。由于Y=cosq，即：1≤Y≤1，所以，結(jié)果為：cosq=Y=。17 =+=(V)≈(kV)⑵、最大電磁功率Pmax及產(chǎn)生最大電磁功率時(shí)的功角q 為了計(jì)算最大電磁功率，式（418）功角特性公式中，取電磁功率對(duì)q求導(dǎo)，并令其為0，可以求出最大電磁功率所對(duì)應(yīng)的功角： 0=3UE0cosq/Xd+3U2[(1/Xq)(1/Xd)]cos2q； U(XqXd)cos2q=XqXdE0cosq/Xd； U(XqXd)(cos2qsin2q)=XqXdE0cosq/Xd； U(XqXd)(2cos2q1)=XqXdE0cosq/Xd：設(shè)：cosq=Y，則：2U(XdXq)Y2+XqXdE0Y/XdU(XdXq)=0，將數(shù)據(jù)代入，有： 2110008Y2+179Y/17110008=0 176000Y2+150547Y88000=0； Y2+=0 Y=[177。由圖還可知道，額定運(yùn)行時(shí)空載電勢(shì)E0為： E0=UNcosqN+IdXd=UNcosqN+INsinψNXd=11000176。176。而由題已知：jN=arc =176。其中，線段ab=Ucosj，線段dc=IXq，線段bc=Usinj。 解：IN=8759000/(11000)=(A) cosj N=，則sinjN=⑴、額定運(yùn)行情況下的功角qN及空載電勢(shì)： 。⑵改變勵(lì)磁電流后發(fā)電機(jī)輸出的有功功率不變， kVar。 ⑴改變勵(lì)磁電流前發(fā)電機(jī)輸出的有功功率P和無(wú)功功率Q：cosj=，則sinj= P=UIcosj=380=(W) Q=UIsinj=380=(Var) ⑵改變勵(lì)磁電流后發(fā)電機(jī)輸出的有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)和電樞電流： 由于減少勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)E0=250V，保持原動(dòng)機(jī)輸入不變。雖然不用該數(shù)據(jù)也能對(duì)本題進(jìn)行正確的計(jì)算，但為了不使題目存在矛盾之處，應(yīng)該將題目中的“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)E0=270V”改為“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)E0=”。若考慮電樞電阻，為了使每相繞組電壓U為，U=380/=?！菊f(shuō)明】：由本題所給的發(fā)電機(jī)參數(shù)是不可能得到“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=，cosj=(滯后)”時(shí)，“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)E0=270V”的。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)。 答：。因此，在這兩種情況下，電樞反應(yīng)都是0＜y＜90176。 解：設(shè)，該同步發(fā)電機(jī)為隱極式同步發(fā)電機(jī)，三相負(fù)載都是三角形連接。而正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子與電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步（沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)），也就不會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、不會(huì)產(chǎn)生感生電流，因此也就不存在異步轉(zhuǎn)矩了。4具有異步起動(dòng)能力的同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，是否存在異步轉(zhuǎn)矩，為什么？ 答：具有異步起動(dòng)能力的同步電動(dòng)機(jī)之所以能夠產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是因?yàn)樵谄滢D(zhuǎn)子磁極上安裝有象鼠籠異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子相似的短路繞組。電動(dòng)機(jī)電樞繞組的電流相位將發(fā)生變化后，將使電樞反應(yīng)的去磁（或增磁）作用增加，從而使氣隙合成的總磁通維持基本不變的狀態(tài)。處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行的同步電機(jī)，與處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)時(shí)相比較，功角變成負(fù)值，電流的有功分量方向和產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向也都變反。若在軸上帶上機(jī)械負(fù)載，則同步電機(jī)可以拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)，成為同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。工作在電動(dòng)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。若在此時(shí)將原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)脫開(kāi)，在摩擦轉(zhuǎn)矩的作用下功角θ將變成負(fù)值，同步電機(jī)輸出的有功功率變成負(fù)值，即不但不輸出有功功率，反而從電網(wǎng)輸入有功電功率。若逐漸減小的原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，則功角θ減小，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也減少。也就是說(shuō)，功角q改變時(shí)有功功率將會(huì)改變，同時(shí)無(wú)功功率也將改變。有功功率與功角的章縣成正比。4功角q在時(shí)間上及空間上各表示什么含義？功角q改變時(shí)，有功功率如何改變？無(wú)功功率會(huì)不會(huì)變化？為什么？ 答：在時(shí)間上，功角是空載電勢(shì)與電壓之間的夾角；在空間上，功角是指主磁極軸線與氣隙合成磁場(chǎng)軸線之間的夾角。有了電樞反應(yīng)，同步發(fā)電機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)就由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共同產(chǎn)生。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(shí)，三相電樞繞組流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使氣隙合成磁場(chǎng)的大小和位置發(fā)生變化。而且隨著負(fù)載性質(zhì)的不同，這個(gè)夾角也會(huì)發(fā)生變化。 勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)是由直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的，與轉(zhuǎn)子沒(méi)有任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其磁通路徑與磁極的軸線重合，主要是鐵磁材料構(gòu)成，磁路的磁阻相對(duì)較小。由于發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，雖然電樞磁場(chǎng)與勵(lì)磁繞組交鏈，但交鏈的磁通不變化，所以不會(huì)在勵(lì)磁繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如船舶柴油發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)。在磁路上特點(diǎn)是氣隙不均勻，對(duì)著極?。ㄖ陛S方向）氣隙小，極間（交軸方向）氣隙大，也就是在磁極軸線位置（直軸）的磁路磁阻小，而在兩磁極中間位置（交軸）的磁路磁阻最大。常適用于高速運(yùn)行同步電機(jī)，如氣輪發(fā)電機(jī)和高速柴油機(jī)。4隱極式和凸極式同步發(fā)電機(jī)各有什么特點(diǎn)，各適用于哪些場(chǎng)合？ 答：一般隱極式轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)少，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，能夠承受較大的離心力。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(dòng)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。 柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)，一般屬于中、低速柴油機(jī)。對(duì)于某一同步發(fā)電機(jī)，由于其極對(duì)數(shù)p在電樞繞組繞制時(shí)已經(jīng)確定。因此，題目中的“過(guò)載系數(shù)l=Tmax/TN=，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT=Tst/TN=”可能有誤，最大可能是kT=Tst/TN=2。 【說(shuō)明】：⑴由于題目看，該電機(jī)應(yīng)該是起重用電機(jī)（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，～）；⑵本題可能是作者筆誤或印刷錯(cuò)誤。m，m) ⑥最大轉(zhuǎn)矩Tmax為：Tmax=lTN==(Nn0=60f/p=3000/2 =1500r/min，所以： ①額定轉(zhuǎn)差率sN為：sN=(n0n)/n0=(15001440)/1500= ②額定電流IN為：IN=PN/(UNhcosj)=5500/(380)=(A) ③額定轉(zhuǎn)矩TN為：TN=PN/nN=5500/1440=(N試計(jì)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(dòng)電流Ist、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst、最大轉(zhuǎn)矩Tmax。m；⑵。m) ⑵額定轉(zhuǎn)差率sN及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2：根據(jù)nN=1420r/min，f=50Hz，則可求出該電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，極對(duì)數(shù)p=2（方法參見(jiàn)316題和317題）。試計(jì)算：(1)定子繞組中的相電流Ip，電動(dòng)機(jī)的額定電流IN及額定轉(zhuǎn)矩TN；(2)額定轉(zhuǎn)差率sN及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2。m。m) ⑶求額定功率因數(shù)cosj為： cosj=P1N/(UNIN)=P2N/(hUNIN)=30000/(380)= 答：⑴定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是30r/min。3一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)PN=30kW，UN=380V，IN=，f=50Hz，sN=，h=90%，p=2，三角形接法，試求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(2)額定輸出轉(zhuǎn)矩及功率因數(shù)。 ⑸比較⑴和⑷的計(jì)算結(jié)果可以得出：轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間相對(duì)靜止。因此，在三種情況時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)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。 ⑷轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n21等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2加上轉(zhuǎn)子（對(duì)定子的）轉(zhuǎn)速n。根據(jù)f2=sf1，可以求出在n=0、n=2n0/s=：n=0時(shí)f2=50Hz、n=2n0/3時(shí)f2=50/3Hz、s==1Hz。 ⑵定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n1減去轉(zhuǎn)子對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n，因此，當(dāng)n=0、n=2n0/3[n=2n0/3=1000 r/min]、s=[n=n0(1s)=1500=1470 r/min]時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12分別為：①n=0時(shí)，n12=n1n=n0n=1500r/min；②n=1000r/min時(shí)，n12=n1n=n0n=15001000=500r/min；③n=1470r/min時(shí)，n12=n1n=n0n =15001470=30r/min。根據(jù)nN=1470r/min，f=50Hz，則可求出該三相異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p=2（方法參見(jiàn)316題和317題）。 答：計(jì)算交流繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)繞組本身轉(zhuǎn)速的公式為：n0=60f/p。31有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，nN=1470r/min，f=50Hz。又由于頻率升高時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗X20=2pfL20增大，E20基本不變，則轉(zhuǎn)子電流減小。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；②由于電壓升高時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流增大，且轉(zhuǎn)子電流由于電動(dòng)勢(shì)E20的增大也相應(yīng)增大。：①由于負(fù)載增大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流增大。（【注】：：當(dāng)f↑，n0也↑，整個(gè)機(jī)械特性向上平移；當(dāng)f↓，n0也↓，整個(gè)機(jī)械特性向下平移。 答：該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是6極。31一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明f=50Hz，nN=960r/min，問(wèn)該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是多少？ 解：由于異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為1％～9％，即sN≈～，通過(guò)sN、nN和n0之間的關(guān)系，以及n0、f和p之間的關(guān)系可以求出該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，具體過(guò)程如下： n0=nN/(1sN)=960/(～)=～ p=60f/n0=3000/(～)=～，而p只能為整數(shù)，∴p=3(對(duì)極)。這是因?yàn)?，單?dú)改變其任意一個(gè)繞組的接線時(shí)，流過(guò)該繞組電流方向變反，兩個(gè)繞組流過(guò)的電流相位關(guān)系發(fā)生變化（原來(lái)電流相位比另一繞組電流超前的繞組，單獨(dú)改變?nèi)我庖粋€(gè)繞組的接線后，該繞組電流相位變成滯后流過(guò)另一繞組的電流），而單相分相式電動(dòng)機(jī)兩個(gè)繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向總是從電流相位超前的繞組向電流相位滯后的繞組轉(zhuǎn)動(dòng)。31單相分相式電動(dòng)機(jī)如何改變其旋轉(zhuǎn)方向？罩極式電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向能否改變？ 答：改變單相分相式電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，可單獨(dú)改變其任意一個(gè)繞組的接線（即，將其兩根引線脫開(kāi)對(duì)調(diào)一下再接上。31