第五章习题答案电机学

.5.1答：同步转速与转子转速之差与同步转速的比即为转差率，即11nnns；当10,01snn时，异步电机处于电动机状态；当0,1snn时，异步电机处于发电机状态；当1,0sn时，异步电机处于电磁制动状态。5.3答：当转子绕组中通以频率为1f的三相交流电流时，其合成的基波磁动势如以1n相对于转子顺时针旋转，也将相对于定子顺时针旋转，切割定子绕组，在定子绕组中感应电动势。由于定子绕组短接，定子绕组中将流过电流，产生电磁转矩，电磁转矩的方向与转子磁动势的转向相同，力图拉着定子与磁场同方向旋转，但定子固定于机座上，不能旋转。根据作用力等于反作用力，转子上受到一个逆时针方向的电磁转矩，转子将逆时针以略低于同步转速的速度旋转。转差率11nnns，n为转子逆时针旋转的转速。5.8答：异步电动机原运行于稳定状态，电磁转矩等于负载转矩。当负载增加时，电磁转矩小于负载转矩，电机将减速。转速降低，s转子的感应电动势22sEEs，转子电流随之增加，电磁转矩2'2cosICTmem亦随之增加，转速降低直至电磁转矩与负载转矩重新相平衡。根据异步电机的磁动势平衡方程式，转子电流增加，定子电流也将相应增加，电机的输入功率也随着负载的增加而增加。从空载到满载，电机的主磁通略有降低，基本不变。5.16答：绕线式转子异步电动机在转子中串入电阻起动时，由于转子回路的电阻增大，因此起动电流减小（因为2212''21)()(XXRRRUIxst）；由于起动电流减小，起动电流在定子漏阻抗上的压降减小，因此主磁通m增大；转子的功率因数2212222)()(cosXXRRRR随转子回路的电阻增大而增大，因此起动转矩ststmmemstICT2'2cos反而增大。串入的电阻并非越大越好，因为功率因数的增大是有限的最大趋向于1，而转子的电流随着所串电阻的增大趋向于0，故当所串电阻达到一定时，起动转矩达到最大，也即异步电机的最大电磁转矩，然后随着电阻的增大，起动转矩反而减小。5.17答：若起动时将两台电机的定子绕组串联，则每台电机定子绕组上的电压为并联时的一半，起动转矩减小为并联时的四分之一（起动转矩与电压的平方成正比），每台电机的起动电流减小为并联时的二分之一（起动电流与电压成正比），电源提供的起动电流为并联时的四分之一，因为并联时电源提供的电流为两台电机的起动电流之和。5.20答：单绕组变极调速是通过改变每相绕组的其中一半绕组中的电流方向，从而改变绕组的极对数，达到改变同步转速以改变转子的转速的目的。一台四极异步电机变为两极时，若外加电源电压的相序不变，电动机的转向将改变。四极和两极时三丰定子绕组在空中的关系如下：A相相轴B相相轴C相相轴两极时0º120º240º四极时0º240º480º＝120º＋360º两极时三相绕组在空间的关系为A相超前于B相120º，B相超前于C相120º，而当极对数变为四极时，三相绕组在空间的相位关系变为B相超前于A相120º，C相在战超于B相120º。三相交流绕组的合成磁场的转向为由电流超前相的相轴转向电流滞后相的相轴，因此变极后，如不改变电源电压的相序，电动机将反转。5.21答：恒转矩调速时，为了保证电机的主磁通不变，电源电压随频率成正比变化，同时当电源电压与频率成正比变化时，电动机的过载能力也不变。若电源频率降低而电压不变，由定子的电压平衡方程式mNkNfEU1111144.4可知，主磁通m增大，从而铁心过饱和，激磁电流0I增大，电机的功率因数增大，定子电流增大。5.24答：三相异步电动机在运行时若一相断线，电机能继续运行，但转速降低，定、转子电流增大。若起动时一相断线，则电机不能起动，因为当一相断线时，三相异步电动机相当于一台单相异步电动机起动，定子磁场为一脉振磁场，没有起动转矩，故不能起动。5.28解：该电动机的额定电流为：)(6.102cos3AUPINNNNN5.29解：39705060601Nnfp（对），该电动机为6极。（注意，p为极对数）03.0min/1000111nnnsrnN5.30解：（1）)(25004.012Hzsff)(663.13/7204.0)2(22VsEEs注：72V为转子绕组静睛不动时的线电动势，转子绕组均为Y接。22222222)(68.2)(sXXAsXREIsss转子旋转时漏VEs663.1)3(2)(28.3101)4(2221WRssImPmec5.31解：（1）由于异步电动机额定运行时，其额定转速略低于同步转速，故其同步转速为1500r/min，极数为4极。（2）同步转速为1500r/min。)(47.20493.0)3(1211HzsffnnnsNN)(82.5848.0cos)(6166)32cos(05.113803cos305.113I)(3238.60380)(3258.59T)4(1'2'2111111.1.11'2'21AIZZZIWIUPAIAZUIVUZZZZZZmmTmmT接，故定子线电流为由于定子绕组为量，以定子电压作为参考相型等值电路省略5.35解：（1）04.01000960100011nnns（线电流）)(86.15cos3)5(%87%100%100)(603.8)4()(316)(898.711)(5825.7)3(2)2(11111211212AUPIPPPPkWppPPWsPpkWPsPkWppPPHzsffNNFecuememcumecemadmecNmec5.36解：)(98.203)1(kWppPPadmecNmec%7.92)(75.215)(82.131655.9)(83.206min)/(3.1479)1(0138.0)1(::111121122PPkWppPPmNnPTkWpPPrnsnPppsssPpNfecuemememcumecemNmeccucumeccu注：电动机的额定为额定的输出功率。1.2)(2770)()(247.2)(6.3184)(4T955055.9W)(1.12919550)2(2'212'21'2211max2'21211211emmaxNemststxemstNemMxNNNTTKmNXXRRRUfpmTTTKmNXXRRUfpmkwmNnPT。，则系数为率的单位是，如果功，则系数为的单位是矩的公式中，如果功率在用功率和转速计算转5.37解：0373.011nnnsNN)(14802)(4.26459550)2(1496.0)1()1(2mNssssTkTemmNnPTkkssmmNMNNNMMNm　5.39解：)(3068)()(2135.0)(195.0)()(33)()(2'212''21'2211''212'212'2'212''21mNXXRRRRUfpmTkkRRRRXXIURIXXRRRUxemstieNN5.40解：0133.011nnnsNNsRRsRsN22267.01500400以下关系：，转子串电阻调速时有当负载为恒转矩负载时381.0)1(2RssRN