【正文】 小，則輸出的有功功率減小。電樞反應(yīng)的性質(zhì)（交磁反應(yīng)、直軸增磁反應(yīng)或直軸去磁反應(yīng)）與這兩個磁場在空間的相對位置有關(guān)，也就是與負載電動勢和電樞電流間的夾角（內(nèi)功角）有關(guān)，其實質(zhì)是與負載的性質(zhì)有關(guān)。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)。因此，分析電樞磁動勢的作用時，不能簡單地以其磁路參數(shù)進行分析，而應(yīng)該將其分解成直軸和交軸兩個方向上的磁通分量，然后再分別進行分析。 電樞磁動勢是由發(fā)電機負載后電樞繞組的交流電流產(chǎn)生的，雖然穩(wěn)定運行時與轉(zhuǎn)子也沒有相對運動，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。4同步發(fā)電機在對稱負載下運行時，氣隙磁場由哪些磁勢建立，它們各有什么特點？ 答：轉(zhuǎn)子直流勵磁磁動勢（機械旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢）和電樞磁動勢（電氣旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢），兩個磁動勢在氣隙中疊加，形成新的氣隙磁動勢（合成磁動勢）。4同步發(fā)電機在三相對稱負載下穩(wěn)定運行時，電樞電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是否與勵磁繞組交鏈？它會在勵磁繞組中感應(yīng)電動勢嗎？ 答：同步發(fā)電機電樞電流產(chǎn)生的磁場是與勵磁繞組交鏈的。一般適用于中、低速運行。 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，磁極對數(shù)多、轉(zhuǎn)子的外徑大，產(chǎn)生的離心力大。在磁路上的特點是其氣隙均勻。同步電機轉(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；異步電動機轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式兩種，自成回路的轉(zhuǎn)子導體感應(yīng)電勢產(chǎn)生電流。根據(jù)公式n=60f/p，若柴油機的轉(zhuǎn)速n為750r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為4；當n為600r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為5；當n為500r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為6；，發(fā)電機的極對數(shù)p為7；當n為375r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為8；當n為333r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為9；當n為300r/min時，發(fā)電機的極對數(shù)p為10。因此為了保持發(fā)電機輸出電壓的頻率一定，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n就是必須是常數(shù)。第4章 同步電機4同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為什么必須是常數(shù)？頻率為50Hz的柴油發(fā)電機應(yīng)該為多少極？ 答：同步發(fā)電機輸出的交流電的頻率f與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n存在如下關(guān)系：n=60f/p。一般起重用三相交流異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩較大，但也不會與其最大轉(zhuǎn)矩一樣大。m。m) 答：，m) ④起動電流Ist為：Ist=7IN=(A) ⑤起動轉(zhuǎn)矩Tst為：Tst=kTTN==(N 解：由于是三相四極電機，極對數(shù)p=2。32一臺三相四極鼠籠式異步電動機，已知其額定數(shù)據(jù)如下：PN=，UN=380V，nN=1440r/min，cosj=，h=%，過載系數(shù)l=，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT=，Ist/IN=7，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和電動機的額定電流IN都約為5A， N 解：⑴定子繞組中的相電流Ip，電動機的額定電流IN及額定轉(zhuǎn)矩TN： SN=PN/(hcosj)=2200/()≈3312(kVA) IN=SN/(UN)=3312/(380)=5(A)；∵星形接法，∴Ip=IN=5(A) TN=PN/WN=(60PN)/(2pnN)≈PN/nN=2200/1420=(N32一臺三相異步電動機已知如下數(shù)據(jù)：PN=，UN=380V，nN=1420r/min，cosj=，h=81%，電源頻率f=50Hz，星形接法。⑵ N 解：⑴求定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(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)磁場對轉(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=(N即，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速都等于0。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。對于題目給出的三種情況，n分別為0、1000r/min和1470 r/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。 ⑶轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場是轉(zhuǎn)子繞組的交流電流產(chǎn)生的，由于轉(zhuǎn)子電流的頻率隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而不同，因此應(yīng)先求出不同轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子電流頻率。 ⑴由于定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速多少無關(guān)，且定子旋轉(zhuǎn)磁場是三相定子交流繞組產(chǎn)生的，三相交流繞組通過的是f=50Hz的三相交流電，因此定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速為：n1=60f/p=6050/2=3000/2=1500r/min。為了計算旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該先求該三相異步電動機的極對數(shù)p。分別在n=0、n=2n0/s=，求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；(5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。因此，當頻率升高時，三相異步電動機的定子電流減小。因此，當電壓升高時，三相異步電動機的定子電流增大；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，當頻率升高時，主磁通減小，勵磁電流減小。而電源電壓不變則主磁通不變，勵磁電流不變。） ⑵由三相異步電動機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。31三相鼠籠式異步電動機在額定狀態(tài)附近運行，當(1)負載增大、(2)電壓升高、(3)頻率升高時，其轉(zhuǎn)速和定子電流分別有何變化？ 答：⑴根據(jù)三相異步電動機的固有機械特性、調(diào)壓人工機械特性和調(diào)頻人工機械特性，可以知道：①當負載增大時，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速有所下降；②當電壓升高時，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速有所上升；③當頻率升高時，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速也有所上升。即，該電動機的極數(shù)是6（個）極。電流相位關(guān)系發(fā)生變化，電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向就與原來的旋轉(zhuǎn)方向相反，電動機的轉(zhuǎn)向也就與原來的轉(zhuǎn)向相反，即單相分相式電動機的旋轉(zhuǎn)方向得到改變。注：若同時改變其兩個繞組的接線則電動機旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫淖儯?。因此，負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半（即T= TN）時，電動機的轉(zhuǎn)差率s和轉(zhuǎn)速n分別為： s≈sNT/TN== n=n0(1s)=500()=500=480(r/min) 答：該三相異步電動機負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半時的轉(zhuǎn)速約為480r/min。 ②如果電動機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，磁路將嚴重飽和，勵磁電流大大增加，也會致使保護器件動作或者燒毀繞組。31如果電動機的三角形連接誤接成星形連接，或者星形連接誤接成三角形連接，其后果將如何？ 答：①如果電動機的三角形連接誤接成星形，則定子每相繞組的端電壓下降為原來的1/，主磁通將大大減小，若要使流過電動機繞組不超過額定電流，由于式312可知，應(yīng)該減小電動機所帶的負載轉(zhuǎn)矩。若忽略勵磁電流，（令s=1）；（令s=1）。31三相異步電動機在滿載和空載下起動時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否一樣？ 答：三相異步電動機的機械特性與其所帶負載沒有任何關(guān)系，因此在滿載和空載下起動時，其起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都是一樣的。因此，當三相異步電動機標出的額定電壓380/220V時，說明其定子一相繞組的額定電壓為220V。因為對于已經(jīng)出廠的異步電動機，其磁路的磁通與相繞組感應(yīng)的電動勢基本確定，也就是說定子一相繞組的耐壓已經(jīng)確定。31有些三相異步電動機有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。而帶額定負載時定子電流主要成分是轉(zhuǎn)子電流分量，勵磁電流分量所占的比例較小，cosj2減小則定子電路的功率因數(shù)cosj1也將比額定電壓時對應(yīng)的數(shù)值有所減小。 ⑵由于異步電動機的最大轉(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%。這是因為異步電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，電壓下降電機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩減小，在額定負載小運行時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將明顯下降，轉(zhuǎn)差率將增加較多。3異步電動機帶額定負載運行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？試說明其原因。也就是說，機械功率的大小與電動機轉(zhuǎn)差率有關(guān)，性質(zhì)也是電阻上的 有功功率，不可能有電感性或者電容性的。變壓器負載運行時，變壓器的負載阻抗只需要乘以變比的平方，便可以用等效電路計算，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載的性質(zhì)，可以是電阻性、電感性或電容性的。兩者相同點主要是：形式一樣；變壓器的原邊和三相異步電動機定子邊都采用每相參數(shù)的實際值，而變壓器的副邊和異步電動機轉(zhuǎn)子都采用折合值。 ⑶進行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實際繞組的①磁勢一樣，②產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。即用一個靜止不動的繞組代替實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子繞組，而且兩個繞組對磁路的影響必須一樣。 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（或電機的轉(zhuǎn)差率）變化而變化，難于直接進行電氣分析。而根據(jù)磁勢平衡關(guān)系知，轉(zhuǎn)子電流增大定子電流也將增加，電機定、轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗增加，時間稍長繞組將過熱，若保護裝置不動作則可能燒毀繞組。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。 由于定子繞組的電阻和漏抗都較小，從異步電動機定子回路的電壓平衡方程式可知，定子電壓U1約等于定子繞組感應(yīng)的電勢U1≈E1=。當電源電壓不變時，定子繞組的電流將自動增加，以補償轉(zhuǎn)子電流的去磁作用。2/s可知：當負載增加時，轉(zhuǎn)子電流將增大。從空載到滿載電機主磁通有無變化？ 答：異步電動機的相量圖與變壓器相似，由相量圖可見，轉(zhuǎn)子電流具有去磁性質(zhì)。當定子繞組施加三相額定電壓，磁通仍為額定值，在磁路的磁阻增大的情況下，需要有很大的勵磁磁動勢，勵磁電流將大大超過額定電流，很快將使定子繞組燒毀。3與同容量的變壓器相比較，異步電動機的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？ 答：異步電動機的空載電流大，因為異步電動機磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使得產(chǎn)生額定磁通量的勵磁磁動勢增大，相應(yīng)勵磁（空載）電流就大，約占額定電流的20%～40%（早期電機為20%～50%）；而變壓器主磁路是閉合的不含有氣隙，其勵磁電流也小的多，約占額定電流的3%～8%（早期變壓器為5%～10%）。 在題圖33中，轉(zhuǎn)子繞組通入三相交流電流，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以n0(相對于轉(zhuǎn)子)或s n0 (相對于定子)的轉(zhuǎn)速按照a、b、c的相序順時針旋轉(zhuǎn)，切割定子繞組感應(yīng)電勢，產(chǎn)生電流如圖33 b)所示。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的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動。此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n高于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0；當s＞1時，異步電動機處于反接制動運行狀態(tài)。也就是說，異步電動機處于發(fā)電機運行狀態(tài)和處于反接制動運行狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系都是一樣的。3異步電動機處于發(fā)電機運行狀態(tài)和處于電磁(反接)制動運行狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？應(yīng)該怎樣分析，才能區(qū)分這兩種運行狀態(tài)？ 答：所謂制動，從字面上看就是“制止運動”，只有電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反才能制動。”不妥當，應(yīng)當改為：“當s＞1時，n＜0，異步電動機處于反接制動狀態(tài)（參見第七章）。其中，發(fā)電制動又稱為回饋制動或再生制動；反接制動則包括電源反接制動和倒拉反接制動。根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以判斷異步電動機轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的關(guān)系，從而判斷異步電動機的運行狀態(tài)，具體如下： 當s＜0時，n＞n0，異步電動機處于發(fā)電（即第七章介紹的回饋或再生）制動狀態(tài)； 當s=0時，n=n0，異步電動機處于理想空載運行狀態(tài)； 當0＜s＜1時，n＜n0，異步電動機處于電動運行狀態(tài)； 當s=1時，n=0，異步電動機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者電動機起動的瞬間； 當s＞1時，n＜0，異步電動機處于反接制動運行狀態(tài)（參見第七章）。第3章 異步電動機3什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率判斷異步電動機的運行狀態(tài)？ 答：所謂轉(zhuǎn)差率，就是轉(zhuǎn)差的比率，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)差與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的相對比率。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：當輸出電流為額定值、負載功率因數(shù)cosj=。試求：(1)原、副邊額定電流；(2)在額定工作情況下，原、副邊繞組中的電流；(3)已知原邊繞組匝數(shù)N1=600，問副邊繞組匝數(shù)N2為多少？ 解：(1)原、副邊額定電流：由于額定電流、額定電壓分別為線電流、線電壓，因此： I1N=SN/(U1N)=400000/(36000)=(A) I2N=SN/(U2N)=400000/(6000)=(A) (2)在額定工作情況下，原、副邊繞組中的電流：設(shè)，I1P、I2P分別為額定工作情況下原、副邊繞組中的電流。③副邊所帶的負載阻抗不能高于額定負載