異步電機習題.pdf

《異步電機習題.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《異步電機習題.pdf（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第四章 異步電機4-1 感應電動機等效電路中的 2ss1 R? 有什么含義？能否用電抗或電容代替？為什么？答： 2ss1 R? 代表與轉子所產生的機械功率相對應的等效電阻，消耗在此電阻中的功率 2221 ss1m RI ? 將代表實際電機所產生的總機械功率；不能用電抗或電容代替。因為電抗電容會消耗無功功率，而電機轉子所產生的總機械功率為有功功率。4-2 感應電機轉速變化時，轉子磁勢相對于定子的轉速是否改變？相對轉子的轉速是否改變？ 答：轉子磁勢相對于轉子的轉速 nnsnpsf60pf60n 11122 ????? ，因而轉速變化轉子磁勢相對于轉子的轉速改變。轉子磁勢相對于定子的轉速1112 nnnnnsnn ?????? ， 1n 為定子磁勢相對于定子的轉速，不變。因而轉速變化時，轉子磁勢相對于定子的轉速恒為 1n 不變。4-3繞線型感應電動機，若（1）轉子電阻增加；（2）漏電抗增加；（3）電源電壓不變，但頻率由50Hz變?yōu)?0Hz；試問三種情況下最大電磁轉矩、啟動轉矩、啟動電流會有什么變化？ 答：最大轉矩 ? ?2212111 211max f2 pm21T ）（ ??? XXRR U ?????? ；啟動轉矩 ? ?2212211 2211st f2 pmT ）（）（ ??? XXRR RU ????啟動電流 221221 1stI ）（）（ ?? XXRR U ????因而（1）最大轉矩不變，啟動起動轉矩先增加后減小，啟動電流下降；（2）最大轉矩下降，啟動轉矩下降，啟動電流下降；（3）最大轉矩下降，啟動轉矩下降，啟動電流下降； 4-4 三相感應電動機運行時，若負載轉矩不變而電源電壓下降10%，對電機的同步轉速 1n ，轉子轉速n ，主磁通 m? ，功率因數 1cos? ，電磁轉矩 eT有何影響？答：同步轉速 p60fn 11 ? ，定子側的頻率及極對數都不變，因此同步轉速不變；電源電壓下降，輸出功率 NP 下降且 NT 不變， n9.55 NN PT ? ，因此轉子轉速下降；電源電壓決定主磁通的大小，因此主磁通下降；功率因數 1cos? 下降； 電磁轉矩 NTTT ?? 0e ,負載轉矩 NT ，因此電磁轉矩 eT不變。4-5 說明三相異步電動機等效電路中，參數 1R ， ?1X ， mR ， mX ， 2R ， 2X ?以及 2ss1 R? 各代表什么意義？答： 1R 表示定子繞組電阻； ?1X 表示定子繞組漏抗，表征定子繞組漏磁效應； mR表示激磁電阻，表征鐵心損耗； mX 表示激磁電抗，表征鐵心磁化性能； 2R 表示歸算到定子側的轉子繞組電阻； 2X ?表示歸算到定子側的轉子繞組漏抗； 2ss1 R?代表與轉子所產生的總機械功率相對應的附加等效電阻。4-6 感應電動機運行時，定子電流的頻率是多少？由定子電流產生的旋轉磁勢以什么速度切割定子和轉子？由轉子電流產生的旋轉磁勢基波以什么速度切割定子和轉子？兩個基波磁勢的相對運動速度多大？答：定子電流的頻率為 1f ，轉子電流頻率為 12 sff ? 。定子磁勢以同步速 1n 切割定子以 11 snnn ?? 的速度切割轉子；轉子磁勢相對于定子的轉速 1112 nnnnnsnn ?????? ，因而轉子磁勢以 1n 的速度切割定子，以s 1n 的速度切割轉子。定子轉子的基波磁勢相對于定子的速度都為 1n ，同步旋轉，相對靜止。4-8感應電動機帶負載運行，若電源電壓下降過多，會產生什么嚴重后果？如果電源電壓下降20%，對最大轉矩，啟動轉矩、轉子電流、氣隙磁通、轉差率有何影響（設負載轉矩不變）？答：最大轉矩 ? ?2212111 211max f2 pm21T ）（ ??? XXRR U ?????? ；啟動轉矩 ? ? 2212211 2211st f2 pmT ）（）（ ??? XXRR RU ????最大轉矩和啟動轉矩與電壓平方成正比。如果電源電壓下降過多，當啟動轉矩下降到小于負載轉矩時，電動機不能啟動。當最大轉矩下降到小于負載轉矩時，原來運行的電動機將停轉。電源電壓下降20%,最大轉矩和啟動轉矩下降到原來的64%。磁通下降到原來的80%，不考慮磁飽和的影響，空載電流下降到原來的80%，在負載轉矩不變的情況下，定子電流上升，轉速下降，轉差率上升。4-12 感應電動機在輕載下運行時，試分析其效率和功率因數都較額定負載時低的原因。如定子繞組為?聯結的感應電動機改為Y聯結運行，在輕載下其結果如何？此時所能負擔的最大負載必須少于多少？ 答：輕載時功率因數低的原因是由于輕載時定子負載電流小，定子電流主要取決于無功的勵磁電流，而在感應電動機中，由于空氣隙的存在，勵磁電流較大。效率低的原因是由于輕載在輸入的電功率中輸出的有功功率小，而不變損耗（鐵耗和機耗）所占的分量較大，因此效率低。輕載時如將?接改為Y接，由于相電壓只為原來的 3，因此，勵磁電流及鐵耗都大為減少，功率因數及效率將顯著改善。此時最大負載轉矩必須小于?聯接時電動機的最大電磁轉矩的。 4-14 分析轉差率對感應電動機效率的影響。 答：電動機從空載到滿載運行時，主磁通和轉速變化較小，鐵損耗和機械損耗可視為不變損耗，而定轉子的銅損耗則與定轉子的電流的平方成正比，為可變損耗。電機的效率跟損耗有關，損耗越多，效率越低。當負載從零逐漸開始增加時，轉差率s從0開始增加。空載時效率為0，隨著s的增大，總損耗先增加的緩慢，效率上升很快，達到峰值后，由于銅損耗跟電流的平方成正比，超過一定值，使得銅損耗上升很快，效率就下降。4-17 當主磁通確定之后，異步電動機的激磁電流大小與什么有關？有人說根據任意兩臺同容量異步電動機激磁電流的大小，便可比較其主磁通的大小，此話對嗎？為什么？答：當主磁通確定之后，異步電動機的勵磁電流大小與定、轉子之間的氣隙大小有密切關系，氣隙大的磁阻大，根據磁路歐姆定律，磁動勢=磁通磁阻，在磁通確定時，磁阻大則磁導小，激磁電抗小，勵磁電流大，所以一般異步電動機氣 隙較小，以使勵磁減小。在主磁通相同時，氣隙大小不同，勵磁電流大小就不同，即不同大小的勵磁電流可產生相同的主磁通。所以，根據勵磁電流的大小便可比較其主磁通的大小，此話是不對的。4-19 三相異步電動機的啟動電流與外加電壓、電機所帶負載是否有關？關系如何？是否啟動電流越大啟動轉矩也越大？負載轉矩的大小會對啟動過程產生什么影響？答： 221221 1stI ）（）（ ?? XXRR U ???? 啟動電流與外加電壓成正比關系，與負載大小無關。若電機參數不變，則啟動電流越大，啟動轉矩? ? 2212211 2211st f2 pmT ）（）（ ??? XXRR RU ???? 也越大。負載轉矩的大小會對起動時間的長短產生影響。4-23 一臺50Hz、8極的三相感應電動機，額定轉差率 Ns =0.043，問該機的同步轉速是多少？當該機運行在700r/min時，轉差率是多少？當該機運行在800r/min時，轉差率是多少？當該機在啟動時，轉差率是多少？解：同步轉速 min/75045060f60n1 rp ????該機運行在700r/min時 067.0750700750n700ns 11 ????? 當該機運行在800r/min時 067.0750800750n700ns 11 ??????當該機在啟動時 17500750n 0ns 11 ?????4-24 一臺三相四極50Hz感應電動機， W75kPN ? ， 1450r/minnN ? ， V380UN ? ，A160IN ? ，定子Y接法。已知額定運行時，輸出轉矩為電磁轉矩的90%，Cu1p = Cu2p ，W2.1kpCu2 ? 。試計算額定運行時的電磁功率、輸入功率和功率因數。 解：同步轉速 min/150025060f60n1 rp ????額定轉差率為 0333.0150014501500n1450ns 11N ?????由題意有 9.0mme2 ????? PPPPTT NN因而總機械功率為 WPP N 833339.0750009.0m ???電磁功率為 WPP N 862030333.01 83333s1 me ????? 轉子銅損耗為 WPP N 2870862030333.0s eCu2 ????輸入功率為 WPPPP F 911732100862032870eeCu11 ???????功率因數為 866.01603803 911733cos 11 ????? NNIUP?4-28 一臺三相異步電動機，額定電壓為380V，Y聯結，頻率為50Hz，額定功率為28kW，額定轉速為950r/min，額定負載時的功率因數為0.88，定子銅損耗及鐵損耗共為2.2kW，機械損耗為1.1kW，忽略附加損耗，計算額定負載時的：（1）轉差率；（2）轉子銅損耗；（3）效率;(4)定子電流；（5）轉子電流的頻率。 解：轉差率為 05.010009501000n950ns 11 ?????總機械功率為 WPP N 291001100280001100m ?????轉子銅損耗為 WPPC 15322910005.01 05.0s1s mu2 ??????電磁功率為 WPP C 3063205.01532su2e ???輸入功率為 WPPPP F 32832220030632eeCu11 ??????效率為 %3.85%1003283228000%100 1 ????? PPN?定子電流為 AUPI NN 69.5688.03803 32832cos3 11 ????? ?轉子電流頻率為 z5.25005.0sff 12 H????4-31 設有一臺380V、50Hz、1450r/min、15kW的三角形聯結的三相感應電動機，定子參數與轉子參數如折算到同一邊時可認為相等， ??? 0.724R 21 R ，每相漏抗為每相電阻的4倍， ??9R m ， ?? 4.72Xm ，并且電流增減時漏抗近似為常數。試求：（1）在額定運行時的輸入功率，電磁功率，全機械功率以及各項損耗。（2）最大電磁轉矩，過載能力，以及出現最大轉矩的轉差率。（3）為了在啟動時得到最大轉矩，在轉子回路中應接入的每相電阻，并用轉子電阻的倍數表示之。解：要求出額定運行時的各種功率及損耗，須先求出定子電流相電流 1?I 、轉子電流折算值 ?2I 、以及勵磁電流 ?mI ?？赏ㄟ^異步電動機的T形等效電路求得。由題意可知， ??? 0.724R 21 R ， ????? 2.89640.724X 21 X , ??9Rm , ?? 4.72Xm 額定轉差率為 3330.00051 50145001n nns 11N ????? ，極對數p=2； 因而有（1） ????? j2.8960.724jZ 111 XR ????? j72.49jZ mmm XR ??????? j2.89621.742j2.8960.03330.724jsZ 222 XRN因此可求待求電流設 ?03801 ???U ??? ?29.06-17.61429.0621.574 0380 j72.49j2.89621.742 j2.89621.742j72.49j2.8960.724 03802m 2m1 11 ????? ??? ???? ????? ?? ））（（ZZ ZZZ UI功率因數為 0.874cos29.06-coscos iu1 ??? ?）（ ??? ?13.961--15.785- 12m m2 ???? ?? IZZ ZI ?89.282-4.74612m 2m ???? ?? IZZ ZI因為該電動機為三角形連接欸，因此相電壓等于線電壓=380V.上面求得的 1?I 為定子側的相電流。因此，在額定運行時，輸入功率為 WIUP 17549.890.87417.6143803cos3 1111 ?????? ?定子鐵耗為 WRIP 608.1694.74633 2m2mFe ?????定子銅耗為 WRIP 673.870.72417.61433 2121Cu1 ?????電磁功率為 WPP 16267.86608.16-673.87-17549.89P-P- FeCu11e ???轉子銅耗 WPP WRIP N 541.1916267.860.0333s 541.190.72415.78533 eCu1 2222Cu1 ???? ?????或總（全）機械功率為 WPP WRIP NNN 15726.1416267.860.0333-1s-1 15726.140.7240.03330.0333-115.7853ss-13 eCu1 2222m ???? ?????? ）（）（或 空載損耗為 WPP 726.1415000-15726.14P- Nm0 ???（2）最大轉矩為 ? ?? ?m210.17 2.8962.8960.7240.724502 3802321 f2 pm21T 22 2 2212111 211max ?? ???? ??? ???? N XXRR U ）（ ）（? ? ??額定轉矩為 m98.7931450150009.55n9.55TN ????? NP NN過載能力為 2.1498.193210.17k maxm ??? NTT最大轉矩的臨界轉差率為 0.124 2.8962.8960.724 0.724s 22 22121 2m? ??? ??? ）（ ）（ ?? XXR R（3）為了在啟動時得到最大轉矩，在轉子回路中應接入的每相電阻設為 2R ，將最大轉矩的數值代進去啟動轉矩的公式并代入已知參數? ?2212211 2211st f2 pmT ）（）（ ??? XXRR RU ????即可求得 2R 的數值、自行求解。