电机学2复习题

电机学2复习提纲•试述“同步”和“异步”的含义？•何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？•异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同容量变压器相比，为什么空载电流较大？•三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往往可以接成星形或角形。试问在什么情况下采用这种或那种接法？采用这两种连接方法时，电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？答：380/220V，Y/△接线的三相异步电动机，每相绕组所受的电压均为220V，故当电源线电压为380V时定子绕组接成Y接线，当电源电压为220V时，定子绕组接成△形接线。采用这两种接线时，相电压Uф相同，均为220V；相电流Iф=Uф/Z相同；效率ηN、功率因数cosφN,功率PN及转速nN均相等。因在相同相电压下，cosφN,PN及nN均取决于负载大小，当负载相同时，ηN、cosφN,PN及nN就相同。唯一不同的是线电压Ul和线电流Il不等，、。IIUUlYlY3,3•一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，Y/Δ接线，380/220伏，，，转/分，试求：（1）接成Y形或Δ形时的定子额定电流；（2）同步转速n1及定子磁极对数P；（3）带额定负载时转差率sN；8.0cosN8.0N1450Nn•解：(1)Y接时：UN=380VAUPINNNNN68.108.08.03803105.4cos33AUPINNNNN45.188.08.02203105.4cos33△接时：UN=220V•解：(2)•p=2•（3）额定转差率：160Nfnnp07.21450506060Nnfpmin/150025060601rpfn11150014500.03331500NNnnsn1.异步电动机在起动和空载运行时，为什么时候功率因数很低？当满载运行时，功率因数会提高？2.当异步电动机运行时，定子电动势的频率是多少？转子电动势的频率为多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子，又以什么速度切割转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度切割转子，又以什么速度切割定子？它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？3.说明异步电动机轴机械负载增加时，定、转子各物理量的变化过程怎样？4.为什么说异步电动机的功率因数总是滞后的，而变压器呢？5.异步电动机等效电路中的附加电阻的物理意义是什么？能否用电感或电容来代替，为什么？6.异步电动机的电磁转矩与哪些因数有关？7.异步电动机带额定负载运行时，且负载转矩不变，若电源电压下降过多，对电动机的Tmax、Tst、Φ1、I1、I2、s及η有何影响？8.通常的绕线式异步电动机，以下几种情况：各对最大转矩和起动转矩有何影响？（1）转子电阻增加；（2）转子漏抗增加；（3）定子电压大小不变，而频率由50Hz变为60Hz.9.一台鼠笼异步电动机原来转子导条是铜的，后因损坏改成铝条，在其它条件不变情况下，对起动性能有何影响？最大电磁转矩是否改变？若负载转矩不变，其转差率将如何变化？10.深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下起动，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？11.双鼠笼异步电动机两笼之间为什么一定要有缝隙？深槽式异步电动机转子槽为什么要做得深而窄？12.在绕线式异步电动机的转子回路中串接电抗器或电容器是否能改善起动性能？是否能用来调速？此时Tst、Tmax、sm和额定负载下的效率和功率因数如何变化？•一台六极异步电动机，额定功率PN=28千瓦，UN=380伏，f1=50Hz，nN=950转/分，额定负载时，，pcu1+pFe=2.2千瓦，pmec=1.1千瓦，pad=0，计算在额定时的sN、pcu2、ηN、I1和f2。88.0cos1解：输出功率：kWpppppPPcuFecumecad5.5)341.01675.02375.0045.0029.0(32.6)(1212%03.87%10032.65.5%1001PPN效率：041.08115.52375.02emcuPpskWpppPPcumecadem8115.52375.0045.0029.05.522电磁功率：转差率：转速：空载损耗：min/5.143825060)041.01(60)1()1(11rpfsnsnkWpppadmec074.0029.0045.00NmnpT49.05.1438074.09550955000NmnPT51.365.14385.59550955022NmnPTemem3715008115.5955095501解：输出功率：空载转矩：输出转矩：电磁转矩：NmTTTem3749.051.3602或：•三相异步电动机起动时，如电源一相断线，这时电动机能否起动，如绕组一相断线，这时电动机能否起动？Y、△接线是否一样？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果？•答：电源一相断线，电动机无论是Y接线或△接线，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，它产生脉动磁动势，可分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势，由于起动初瞬，转子是静止的，两个旋转磁动势以相同的速率截切转子绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁转矩，显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩为零，故无起动转矩，电动机不能起动。•如果绕组一相断线，对Y接电动机仍为单相运行，故也不能起动。而△接线电动机却成为两面相运行，它产生旋转磁动势，旋转磁动势有起动转矩，故能起动。•如果运行中电源或绕组一相断线，即使成单相运行，电动机仍能按原方向旋转（只要此时的电磁转矩仍大于负载转矩）。•上述各种情况，对电机都不利，若成单相运行，无法起动，呈堵转状态，电流急剧增大而会烧坏绕组。若运行中缺相，电机虽能继续旋转（若此时电磁转矩仍大于负载转矩），由于反向电磁转矩作用的结果，使总转矩减小（出力减小），若负载转矩不变，电机就处于过载状态，绕组过热，时间长同样会烧毁绕组。1.同步发电机是怎样发出三相对称正弦交流电的？2.有一台QFS-300-2的汽轮发电机，UN=18千伏，cosφN=0.85，fN=50赫兹，试求（1）发电机的额定电流；（2）发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率？3.同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？4.同步电机的电枢反应电抗与异步电机的什么电抗相似？指出它们的相似处？5.同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？6.为什么同步电抗的数值一般都较大（不可能做得较小），试分析下列情况对同步电抗的影响？1）电枢绕组匝数增加；2）铁心饱和程度增大；3）气隙加大；4）激磁绕组匝数增加。mRNfx227.同步发电机带上φ00的对称负载后，端电压为什么会下降？试用磁路和电路两方面分别加以分析？8.同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当时，这时的激磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什么此时求得的却是不饱和值，而在正常负载下却是饱和值？9.负载大小的性质对发电机外特性和调整特性有何影响？为什么？电压变化率与哪些因素有关？10.试述三相同步发电机准同步并网的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？11.同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？12.与无限大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率，试用功角特性分析说明？13.用功角特性说明与无限大电网并联运行的同步发电机的静态稳定概念？14.与无限大容量电网并联运行的同步发电机如何调节无功功率？5.什么是U形曲线？什么时候是正常激磁、过激磁和欠激磁？一般情况下发电机在什么状态下运行？16.一台同步电机，定子绕组施以三相对称电压，并保持恒定，试问：抽出转子与使转子以同步速沿电枢旋转方向旋转（激磁绕组开路）这两种情况下哪种情况定子电流大，为什么？）（）（。。。1111jxrIEU定子绕组施以三相对称低电压，将在绕组中产生三相对称电流并形成旋转磁场，定子侧的电动势方程式为：若忽略定子漏阻抗压降，上式为：上式表明，当电源电压U不变时，气隙磁通基本不变。产生气隙磁通的磁动势的大小主要取决于气隙磁通磁路的磁阻。当转子在同步速下沿电枢旋转磁场方向旋转并与抽出转子相比：前者气隙磁通路径上磁阻小而后者磁路的磁阻很大，产生同样大的磁通所需的电流前者就比后者的小。所以，抽出转子后电枢电流会很大044.4wfNKjEU）（。。有一台凸极同步发电机，，电枢电阻略去不计，试计算发电机额定电压、额定千伏安、（滞后）时发电机的空载电动势，并作出相量图。6.0,0.1**qdxx8.0cosN0*E解：以电压相量为基准相量000.**.44.1944.16.087.36101jxIjUEqNNON。＊＊00031.5687.3644.19000.*0.0000*.*44.1955.044.1931.56cos1cos56.70832.0)87.3631.5690(31.56sin1)90(sinNqNdIIII777.14.19777.16.044.1955.00.156.70832.001*00000.**.*.*.*0EjjxIjxIjUEqqddN＊例1一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗的标幺值为，，电枢电阻略去不计，试计算该机在额定电压、额定电流、(滞后)时激磁电动势的标幺值(不计饱和)解以端电压作为参考相量虚拟电动势为8.0cos*0E0.1*dX6.0*qX0EQEqI)(qddXXIjqXIjaRIdII0U即δ角为19．44°，于是电枢电流的直轴、交轴分量和激磁电动势分别为0EQEqI)(qddXXIjqXIjaRIdII0U例2有一台25000kW、10.5kV(星形联结)、(滞后)的汽轮发电机，从其空载、短路试验中得到下列数据，试求同步电抗。从空载特性上查得：相电压kV时，If0＝155A；从短路特性上查得：I＝IN＝1718A时，Ifk＝280A；从气隙线上得查得：If＝280A时，kV3/5.10U3/4.22U129303/224000VE解从气隙线上查出，If＝280A时，激磁电动势；在同一励磁电流下，由短路特性查出，短路电流I＝1718A；所以同步电抗为用标幺值计算时，，故从空载和短路特性可知，于是Xd(饱和)为*0'/'/IIIIINfkf