电动机定子端电压U的变化对电动机运行的性能影响

合集下载

陈伯时《电力拖动》思考题答案

第2 章三、思考题2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。

特点略。

2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。

答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。

其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。

因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。

电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。

2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。

若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。

2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。

因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。

同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响

工作研究—52—同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响姜巍（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002）摘要：同步电动机转子的励磁方式通常采用电励磁的方式，由于整流桥故障或电机转子断线，就会导致转子失磁，另外电网频率的变化也会对正常带载运行的电机产生非常大的影响，下面对在这两种常见情况分别发生时在电机内部产生的影响进行分析，以便读者对这一现象有更直观的了解，有一定的实际使用指导意义。

关键词：频率变化；转子失磁；附加转矩；过电流引言由于电力系统波动，会导致作用于电机端的频率发生变化，另外励磁系统中带有无刷励磁结构，旋转整流模块安装在电机转子上，散热变差，这就导致额定运行时对电机的各项性能产生非常重要的影响，严重时可能导致停机事故的发生，影响实际的生产，下面我们具体分析这两种情况对电机性能的影响情况，频率在哪些范围内可以短暂运行、哪些情况必须停机排除故障。

1转子失磁对同步电动机的影响同步电动机正常运行时，定子旋转磁场拉着转子磁场以同步转速运转，这种驱动性质的同步电磁转矩与转子轴上的机械负载转矩相平衡。

失磁时，转子磁场衰减，同步电磁转矩减小，由于负载转矩不变，转子开始减速，出现失步，此时转子就和定子旋转磁场有了相对运动，在阻尼绕阻和励磁绕组(不开路时)以及转子表面感应出交流电流，这个电流与定子旋转磁场相互作用产生异步电磁转矩，异步电磁转矩为驱动转矩，拖动转子以低于同步转速的速度旋转，进入异步运行状态。

定子电流升高并出现波动定子电流升高可以这样理解:电动机失磁后，由于它所拖动的机械负载不变，定子电流中的有功分量几乎不变；而同步电动机的气隙较大，异步运行时，需从电网吸取大量的无功电流来励磁，因此，定子电流可能超过额定值。

定子过电流一般不会很大，约为额定电流的1.2倍左右。

定子电流波动的原因是由于转子中的交流电流以及转子的直轴、交轴磁路不对称所引起。

异步运行时，转子励磁绕组中感应出一个频率为sf 1的单相交流电流，这个电流产生脉动磁场，该磁场可以分解为两个转向相反的旋转磁场，其中一个以相对于转子为sn 1的转速与转子同向旋转，另一个以相对于转子为sn 1的转速逆转子转向旋转。

电源电压频率对电动机运行的影响

电源电压频率对电动机运行的影响
电源电压低于电动机的额定电压时，就会引起定子铁芯旋转磁场减弱，而旋转磁场的减弱又会使转子绕组感应电流减小，由于电动机的转矩是由转子绕组感应电流和旋转磁场相互作用产生的。

所以这两方面的降低将使转矩大大降低，严重时电动机可能起动困难或不能起动。

正常运行中，电压降低后，由于所带负载不变，电动机就会因转矩减小而转速变慢，这会使转子绕组切割磁力线的速度加快而增加感应电流和定子电流，有时造成过电流运行，时间长了，电动机就会过热甚至烧毁。

电源电压高于电动机的额定电压时，电动机的励磁电流就会随着外加电压的升高而增加，其结果会使电动机的铁损增大和功率因数降低，对电动机运行同样不利。

因此，电动机运行在额定电压下较为适宜，一般不超过额定电压的±7%。

假如一台电动机在额定电压、额定负载下工作，如果负载再增加，电动机转速就会因受到阻力而慢下来，这时转子绕组切割磁力线的速度加快，而使转子绕组和定子绕组电流增加形成过热，严重时甚至被烧毁。

当负载减小时使电动机的转速加快，转子绕组感应电流和定子电流就会因此而减小。

电动机空载运行时，定子电流基本全是励磁电流，这对电动机本身没有什么害处，但会降低电网功率因
数，加大电能损耗和降低设备利用率，对经济运行同样不利。

电源频率过低会使电动机铜损增加，转速、效率和功率因数降低，加速电动机的绝缘老化，缩短使用寿命。

11级电机与拖动复习题

11级电机与拖动复习题电机与拖动基础复习题第三章直流电机一、单项选择题1.直流电动机的电刷的功用是( )。

a.清除污垢b.引入直流电压、电流c.引出直流电压、电流d.引出交流电压2.发电机的用途是将( )转换为( )，电动机的用途是将( )转换为( )。

a.机械能b.电能3.直流电动机的机械特性是指电动机( )与( )的关系。

a.转差率Sb.主磁通φc.电机转速nd.电枢电流Iae.电磁转矩Tem4.直流电动机的铁损是指电枢铁心的( )损耗和( )损耗。

a.电枢绕组b.摩擦损耗c.涡流d.磁滞e.电压损耗f.杂散损耗5.直流发电机的理论基础是( )定律。

a.基尔霍夫b.全电流c.电磁感应d.欧姆6.直流电机作发电机运行时a. E a<="" p="">b. E a<="" p="">c. E a>U，T em与n方向相反d. E a>U，T em与n方向相同7. 直流电机由主磁通感应的电动势存在于( )a. 励磁绕组b. 电枢绕组c. 换向极绕组d. 励磁绕组和换向极绕组8．要改变并励直流电动机的转向，可以（）a．增大励磁b．改变电源极性c．改接励磁绕组与电枢的联接d．减小励磁9.直流并励电动机起动时，起动电阻应置于a.零位置b.中间位置c.最大位置d.任意位置10.直流电动机的额定功率是指直流电动机在额定运行时，其轴上( )a.输入的机械功率b.输出的机械功率c.输入的电磁功率d.输出的电磁功率11.直流发电机电枢导体中的电流是( )a.直流b.脉动直流c.交流d.无法确定12．并励直流发电机是指：（）a. 励磁绕组和电枢绕组并联b.励磁绕组和换向极绕组并联c.换向极绕组和电枢绕组并联d.励磁绕组和起动电阻并联13. 和交流电机相比，直流电机的优点是：（）：a.直流电机的结构比交流电机简单b.直流电机便于调速c.直流电机维护比交流电机简单d.直流电机的输出功率比交流电机大14．直流发电机的电刷装置的作用是（）a. 将励磁电源引出励磁绕组b.将励磁电源送入电枢绕组c. 整流并将电枢绕组的感应电势引出d.以上均不对 16．直流发电机的工作原理基于（）a.基尔霍夫定律b.电磁感应定律c.电磁力定律d.欧姆定律 17.左手定则用于判定（）a.正在做切割磁力线运动的导体产生感应电势的方向b. 通电线圈的磁力线方向c. 处在磁场中的载流导体受力方向d.以上三点都不是二、判断题1.直流电动机的换向极的作用是为了改变电动机的旋转方向.( )2.直流发电机和交流发电机都是将机械能转换为电能的装置.( )3.直流电动机机械特性的斜率与电枢电阻成正比，电枢电阻大，其机械特性的斜率也大，机械特性就软。

电机学第一到四章自测题参考答案

第一章自测题参考答案（一）填空题l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。

2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。

3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。

4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。

5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。

6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。

7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。

8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a Ra增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。

（二）判断题l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。

（×）2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（√）3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（×）4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。

（×）5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。

如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。

电机拖动自动控制课后答案

第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。

电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。

2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。

负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。

3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。

3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。

在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。

现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。

因给定电压Un*不变。

因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。

由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。

4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。

电机学第三版课后习题答案解析

电机学第三版课后习题答案变压器1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0，产生励磁磁动势F 0，在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。

1-2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？答：不会。

因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。

1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。

性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。

1-4一台220/110伏的变压器，变比221==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。

于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增，铜损耗120r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。

电力拖动自动控制系统习题

电力拖动自动控制系统习题一、填空1、变（）调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控（）。

2、在直流闭环调速系统中，通常在电动机轴上安装一台（）引出与转速成正比的（）。

3、对于调速系统的转速控制，归纳起来有以下三个方面：（）、（）、（）。

4、闭环系统与开环系统相比，反馈闭环控制主要有以下几个方面的优越性：机械特性（）、静差率（）、调速范围（）。

5、闭环调速系统的调速精度依赖于（）和（）精度。

6、直流调速系统要达到无静差调速，要采用（）规律。

7、直流调速系统的双闭环调速系统指的是（）负反馈和（）负反馈。

8、双闭环调速系统中设置了（）调节器和（）调节器。

9、转速、电流双闭环调速系统（）调节器的输出作为（）调节器的输入，再用（）调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。

10、调节器的工程设计过程通常分成两步：第一步选择调节器的（），第二步选择调节器的（）。

11、设计多环控制系统的一般原则是从（）开始，一环一环地逐步向（）扩展。

12、直流三环调速系统就内环的反馈参数而言，有带（）内环和带（）内环两类。

13、在直流电动机可逆调速系统中，可逆线路有两种方式：（）可逆线路和（）可逆线路。

14、励磁反接可逆线路只适用于对快速性要求（），正反转（）的大容量可逆线路。

15、直流脉宽调速变换器有不可逆和可逆两类，可逆变换器又有（）式、（）式、（）式等多种电路。

16、直流脉宽调速变换器的结构型式有（）型、（）型等类型。

17、从能量转换的角度上看，可以把异步电动机的调速系统分成转差功率（）型、（）型、（）型等三大类型。

18、当异步电动机电路参数不变时，在一定转速下，电动机的电磁转矩Te与定子电压U的（）成正比。

19、从结构上看静止变频装置可分为（）变频和（）变频两类。

20、从变频电源的性质上看。

不论是交-交变频还是交-直-交变频，都可分为（）变频器和（）变频器两大类。

21、电压源交-直-交变频器适应于（）拖动，稳频稳压电源。

电机学试卷及参考答案

20 ～20 学年度第学期《电机学》试卷（A 卷）评分标准及考核说明适用专业年级：考试形式：开（）、闭（）卷注：学生在答题前，请将密封线内各项内容准确填写清楚，涂改及模糊不清者、试卷作废。

一．[教师答题时间：6分] 填空题（每空1分，共18分） 1. [三基类] 一台三相两极汽轮发电机: Q 1=60,y I =5/6τ, 采用60°相带双层叠绕组，该绕组的每极每相槽数q=10,槽距角α=6电角度，线圈节距Y 1=25槽2. [三基类]一台三相变压器的额定电压U 1N /U 2N =10000/400V,绕组为Y/Δ-11接法，则其变比为 14.43 。

3．[三基类] 交流电机采用分布绕组目的是改善磁动势波形和电动势波形4. [三基类] 变压器负载运行时，若负载增大，其铁损为不变，铜损为增大。

5．[三基类] 三相异步电动机拖动恒转矩负载从基频向下的变频调速时，为了保持磁通不变，应保持定值 1f U x 的条件。

6. [三基类] 三相异步电动机运行于转差率s=0.02时，电磁功率为10kw ，其转子铜损耗应为0.2 kw ，机械功率应为 9.8 kw 。

7．[三基类] 直流电机电枢绕组元件流过的电流是交流电流，流过正负电刷的电流是直流电流。

8．[三基类] 频率为50Hz 的二十四极交流电机，其旋转磁势的同步转速为 250 r/min ，如果频率降为40Hz ，同步转速为 200 r/min 。

9．[三基类]他励直流电动机的三种电气制动的方法分别为能耗制动和反接制动和回馈制动。

二．[教师答题时间：6分]选择题（每题2分，共20分）1．[三基类]电压互感器的副绕组必须牢固接地，副绕组绝对不允许 A 。

A. 短路B.开路2．[三基类]8极直流电动机采用单波绕组时，并联支路数为 C 。

A.8B.4C.23. [三基类] 异步电动机等效电路中附加电阻21r S S '-上消耗的功率为 B 。

电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第五六七章

第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大电动机机械特性越软，调速范围越大吗答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。

电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。

5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。

由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。

当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。

然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。

当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。

在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。

在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。

5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式为什么所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。

5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

电动机电压允许波动范围

电动机电压允许波动范围电动机作为一种常见的动力设备，在各行各业中都扮演着重要角色。

而电动机的正常运行离不开稳定的电压供应。

电动机电压允许波动范围是指电动机能够正常运行的电压范围，过高或过低的电压都有可能导致电动机损坏甚至发生故障。

首先，我们来了解一下电动机的基本原理。

电动机通过电流流过线圈产生的旋转磁场，来实现动力输出。

在正常运行过程中，电压的稳定性对于电动机的运行非常重要。

电动机电压过高会导致电动机内部产生过大的电流，在长时间高电压的作用下，电机内部可能会出现过热现象，从而引发电机线圈短路、绝缘老化等问题。

同时，过高的电压还可能使电动机的额定转速超过标准范围，对电机负载系统带来不利影响。

因此，电动机电压过高一定程度上会减少电机的寿命，并且降低其效率。

另一方面，电动机电压过低同样会使得电动机无法正常运转。

如果电机供电电压过低，将导致电流不足，使得电机无法产生足够强的旋转磁场，进而无法正常工作。

此外，过低的电压还有可能使电机产生异响、振动等现象，影响电机的正常运行和使用。

鉴于电动机对电压的敏感性，电动机电压允许波动范围成为了必要的措施。

根据国家相关标准，电动机电压允许波动范围通常在正负百分之五之间。

这个范围保证了电动机的正常运行，并且对电压波动产生的不良影响做出了限制。

针对电压过高或过低的情况，我们可以采取一些措施来保护电动机的正常运行。

例如，电动机过高电压问题可以通过额外安装稳压装置进行稳定供电。

对于电动机电压过低的问题，我们可以采取增加供电电源、增加电源线圈截面积等方法来解决。

此外，针对电动机电压的管理，我们还可以采用监测系统和保护装置等手段。

通过合理设置电动机的电压监测点，及时掌握电压波动情况，并通过保护装置实现对电动机的过压、过流等问题进行保护，从而提高电动机的可靠性和安全性。

综上所述，电动机电压允许波动范围对于电动机的正常运行非常重要。

过高或过低的电压都会对电动机产生负面影响，甚至导致电机损坏。

电动机的效率、功率因数及其影响因素知识分享

电动机的效率、功率因数及其影响因素一、什么是电动机的功率因数？异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视在功率（即容量等于三倍相电流与相电压的乘积）中，真正消耗的有功功率所占比重的大小，其值为输入的有功功率P1与视在功率S之比，用cos ψ来表示。

cosψ=P/S电动机在运行中，功率因数是变化的，其变化大小与负载大小有关，电动机空载运行时，定子绕组的电流基本上是产生旋转磁场的无功电流分量，有功电流分量很小。

此时，功率因数很低，约为0.2左右，当电动机带上负载运行时，要输出机械功率，定子绕组电流中的有功电流分量增加，功率因数也随之提高。

当电动机在额定负载下运行时，功率因数达到最大值，一般约为0.7-0.9。

因此，电动机应避免空载运行，防止“大马拉小车”现象。

二、什么是电动机的输入功率和输出功率电动机从电源吸取的有功功率，称为电动机的输入功率，一般用P1表示。

而电动机转轴上输出的机械功率，称为输出功率，一般用P2表示。

在额定负载下，P2就是额定功率Pn。

电动机运行时，内部总有一定的功率损耗，这些损耗包括：绕组上的铜（或铝）损耗，铁芯上的铁损耗以及各种机械损耗等。

因此输入功率等于损耗功率与输出功率之和，也就是说，输出功率小于输入功率。

三、什么是电动机的效率电动机内部功率损耗的大小是用效率来衡量的，输出功率与输入功率的比值称为电动机的效率，其代表符号为η1、三相交流异步电动机的效率：η=P/（√3*U*I*COSφ）其中，P—是电动机轴输出功率U—是电动机电源输入的线电压I—是电动机电源输入的线电流COSφ—是电动机的功率因数2、电动机的输出功率：指的是电动机轴输出的机械功率3、电动机的输入功率：指的是电源给电动机输入的有功功率：P=√3*U*I*COSφ（KW）其时，这个问题有些含糊，按说电动机的输入功率应该指的是电源输入的视在功率：S==√3*U*I 这个视在功率包括有功功率(电动机的机械损耗、铜损、铁损等)、无功功率。

电力拖动(期末)问答题

1 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能答：直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看为一阶惯性环节。

直流PWM变换器的时间常数Ts等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。

因fc 通常为kHz级，而f通常为工频（50或60Hz）为一周内，m整流电压的脉波数，通常不会超过20，故直流PWM变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。

2试推导出静差率和调速范围关系式简述静差率和机械特性硬度区别。

答：静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。

3 转速单闭环调速系统有哪些特点改变给定电压能否改变电动机的转速为什么如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速为什么如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种干扰的能力（已验证）答：转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节，转速反馈环节由转速检测装置和电压放大器构成，可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范围。

改变给定电压能改变电动机转速。

因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转速。

调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。

因为改变转速反馈系数则改变实际转速反馈电压，而给定电压不变，则电压偏差改变，从而电力电子变换器输出电压改变，即电动机电枢电压改变，转速改变。

若测速发电机励磁发生变化，则反馈电压发生变化，当给定电压一定时，则电压偏差发生变化，从而转速改变。

故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。

4为什么用积分控制的调速系统是无静差的在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压△U=0 时，调节器的输出电压是多少它决定于哪些因素答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统存在静差的根本原因。

(整理)本科习题解答12

0第12章习题解答（Page 238~241）本章内容包括同步发电机并网运行的条件与方法、同步发电机的功角特性、并网后的有功和无功调节、同步电动机和调相机等。

由于电力系统是同步发电机并网形成的，因此，本章内容既是整个《电机学》课程的核心，又是电力系统的基础，必须认真掌握。

12-1 同步发电机与电网理想并联的条件是什么？如果任一个条件不满足，会产生什么后果？采取什么措施才能令该条件满足？【解】理想并网条件是，待并网电机端电压0E 与电网端电压U 的大小、频率、相位、相序相同。

如果任何一个条件不满足，则电机将出现电流冲击，具体看：若电压大小不同，则稳定后电机将发出无功功率；若相位不同，则并网后总是趋于二者相位一致，这种现象被称为“自整步作用”；若频率不同，则当频率相差不大时，电机会被电网“牵入同步”，频率相差大则电机始终处于过渡过程，电流一直很大，有烧毁的危险；若相序不同，则绝对禁止并联。

用调节励磁电流方法可以电压大小相同条件得到满足；调节原动机转速可以使频率相同条件得到满足；交换发电机任意两个出线端可以使相序相同条件得到满足；相位相同条件可以在频率略有不同的前提下，通过相位指示器（如灯光、同步表等）来确定相位何时相同。

12-2 什么是“无限大”电网？并联在该电网上的同步发电机会受到什么约束？【解】单台同步发电机的容量远小于电网总装机容量，这样的电网就称为“无限大”电网。

并在该电网上的同步发电机，其输出端电压的大小和频率将受到电网约束而保持不变。

12-3 功率角δ在时间和空间上各有什么物理意义？并联运行的同步发电机其电磁功率P δ与功角δ有什么关系？如果是单台电机运行，电磁功率P δ与功角δ关系会改变吗？单机与并联运行二者有何不同？（以隐极机为例）【解】物理意义是：功率角δ是时间相量励磁电动势0E 超前于电压U 的时间相位差；功率角δ是空间相量主极基波励磁磁动势1f F 引前与定子等效合成磁动势S F 的空间相位差。

电机及电力拖动课后习题答案

For personal use only in study and research; not for commercial use《电机与拖动基础》课后习题第一章习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。

（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。

直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。

换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。

机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。

电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。

电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。

有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。

电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。

换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。

2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。

解：电动机η⋅=N N N I U P ，故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3．一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。

解：发电机N N N I U P =，故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N 7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。

电力拖动自动控制系统运动控制系统课后参考答案第五六七章

思考题5-1对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电动机机械特性越软，调速范围越大吗？答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为o<s<s m 所以调速范围不大。

电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m不变。

5-2异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定？答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。

由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。

当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g使) 4.44 N S金讪常值，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控f 1制方式。

然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。

当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压U s E g。

在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。

在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速” 方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。

5-4 基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

答：恒压频比控制：恒压频比控制最容易实现，它的变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。

电压偏移对负荷运行影响分析及解决方法

参考文献：［1］孙丽君，胡祥培，王征 . 车辆路径规划问题及其求解方法研究进展［J］. 系统工程，2006，24（11）：31-37.
2017 年第 2 期
பைடு நூலகம்
21
技术平台
科技经济市场
x'20——转子不转动时转子漏磁电抗折算到定子（Ω）； p——施转磁场的磁极对数； S——异步电动机转差率； m1——定子绕组相数。上式中 S=SN 时，M=MN 转矩为额定转矩；S=Sm 时， M=Mm 转距为最大转矩；S=1 时，M=Mst 转距为起动转矩。当 p、m1、ω1、r1、r'2、x1、x'20为常数时，转矩 MN、Mm、 Mst 正比 U1 的平方。电动机的转矩随着端电压的降低而减小，如端电压低于额定电压 10%，转矩为额定转矩的 81%；端电压低于额定电压 20%，转矩为额定转矩的 64%。过低的电压电动机将不能起动，运转中的电动机将过负荷运行、转速降低电流增大，若不及时停机，将烧损电动机。 2.2 对电热源的影响用于升温的电热源产生的热量、加热系数、温度与端电压的关系为：电热设备产生的热量：电热设备的加热系数：电热设备的运行温度：式中U——电执设备端电压；R——电热设备电阻值。电热源设备产生的热量、加热系数、温度等正比电热设备端电压平方。当电热设备端电压低于额定电压 10% 时，温度为额定温度的 81%；电压低于额定电压 20% 时，温度为额定温度的 64%。过低的电压电热源的温度达不到规定温度。 2.3 对电光源的影响。用于照明的电光源按发光机理分为热辐射光源和气体放电光源两种。端电压的变化引起光通量、功率、使用寿命、启动电流等参数变化，规定热辐射光源电压偏移不宜大于 ±2.5%，气体放电光源电压偏移不宜大于 ±5%。如电压偏移对白炽灯的影响，当端电压低于额定电压 10% 时，使用寿命延长 2~3 倍，发光率下降 30% 以上，灯光明显变暗，亮度降低，严重影响人的视力健康及降低工作效率。 3 解决方法根据变电所低压配电室电压测量值、负荷端电压测量值分析产生电压偏移的主要原因，确定解决的方法。变电所低压配电室电压测量值低于电网额定电压值、负荷端电压测量值偏移量大于允许值，产生电压偏移主要原因是变电所电源电压偏低而使变压器二次侧电压低于额定电压，使负荷端电压偏移量大于允许值。减小负荷端电压偏移量的方法可将变压器的分接开关换接到 -5% 分接头。调整变压器分接开关后距变压器较近负荷端电压不得高于额定电压的 +5%。变电所低压配电室电压测量值高于或等于电网额定电压值，负荷端电压偏移量大于允许值，产生电压

滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、同步、异步

保持原动机输入转矩不变,1）当正常励磁时，功率因数角φ=0度，发电机只输出有功功率，不输出无功功率；2）当过励磁时，励磁电动势增大，输出的有功功率不变，而功率角δ减小，增强了静态稳定能力，同时发电机输出感性无功功率，无功为正值，电枢电流增加了纯感性无功电流而变大，功率因数角φ为正值，这种运行状态称为“迟相”运行；3）当欠励磁时，励磁电动势减小，输出的有功功率不变，功率角δ向90度方向增大，发电机的静态稳定性下降，同时发电机向电网输出容性无功功率，无功为负值，电枢电流加入了纯容性无功电流而变大，功率因数角φ为负值，这种运行状态称为“进相”运行。

调节并网的同步发电机向电网输送无功功率大小和性质的运行方式称为调相运行。

空载不输出有功功率，专门来调节向电网输送无功功率的同步电机，称为调相机。

功率因数角φ，指发电机端电压与电枢电流的相位差角。

功率因数角φ取决于负载的性质，当电流比电压滞后时，功率因数角φ为正，当电流比电压超前时，功率因数角φ为负。

电枢反应作用的性质取决于励磁电动势和电枢电流之间的相位差角ψ，ψ称为内功率因数角。

功率角δ是励磁电动势（即内电动势，是吗？）超前于发电机端电压的（时间）相位差。

内电动势超前于端电压时，δ为正值。

其大小表示发电机输出功率的大小；有关系ψ=φ+δ。

内电动势，是由励磁磁动势和感应出的电枢磁动势共同作用产生的电动势。

提高发电机的功率因数对发电机的运行有什么影响？发电机的功率因数提高后，【cosφ提高后，无功功率减小，有功功率增大，使得功率角δ向90度增大，降低了静态稳定性】根据功角特性，发电机的工作点将提高，发电机的静态稳定储备减少，发电机的稳定性降低。

因此，在运行中不要使发电机的功率因数过高。

如下图所示，功率角δ=θ，当00 <θ<900 时，发电机是静态稳定的；当900 <θ<1800 时，发电机是静态不稳定的。

θ=900时为静态稳定极。

发电机进相运行受哪些因素限制.当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高,要求发电机少发无功甚至吸收无功,此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行.制约发电机进相运行的主要因素有:(1) 系统稳定的限制(2) 发电机定子端部件温度的限制(3) 定子电流的限制(4) 厂用电电压的限制为什么汽轮发电机进相运行时,定子端部铁芯严重发热?汽轮发电机运行时,定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的,其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间,转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的,因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外,励磁绕组紧靠护环,因此它的漏磁场主要经护环闭合,当进相运行时,由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱,于是护环的饱和程度下降,减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组,从而使定子端部漏磁场增大,铁笋加大,致使定子端部铁芯严重受热.什么叫发电机的无功？交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要提高功率因数,容性负载就要用感性负载补偿,反之亦然在电网的总负载中，即要求供给有功功率，又要求供给无功功率。

电动机的效率、功率因数及其影响因素

精品电动机的效率、功率因数及其影响因素一、什么是电动机的功率因数？异步电动机的功率因数是衡量在异步电动机输入的视在功率（即容量等于三倍相电流与相电压的乘积）中，真正消耗的有功功率所占比重的大小，其值为输入的有功功率P1 与视在功率 S 之比，用 cos ψ来表示。

cos ψ=P/S电动机在运行中，功率因数是变化的，其变化大小与负载大小有关，电动机空载运行时，定子绕组的电流基本上是产生旋转磁场的无功电流分量，有功电流分量很小。

此时，功率因数很低，约为0.2 左右，当电动机带上负载运行时，要输出机械功率，定子绕组电流中的有功电流分量增加，功率因数也随之提高。

当电动机在额定负载下运行时，功率因数达到最大值，一般约为 0.7-0.9 。

因此，电动机应避免空载运行，防止“大马拉小车”现象。

二、什么是电动机的输入功率和输出功率电动机从电源吸取的有功功率，称为电动机的输入功率，一般用P1 表示。

而电动机转轴上输出的机械功率，称为输出功率，一般用 P2 表示。

在额定负载下， P2 就是额定功率 Pn。

电动机运行时，内部总有一定的功率损耗，这些损耗包括：绕组上的铜（或铝）损耗，铁芯上的铁损耗以及各种机械损耗等。

因此输入功率等于损耗功率与输出功率之和，也就是说，输出功率小于输入功率。

三、什么是电动机的效率电动机内部功率损耗的大小是用效率来衡量的，输出功率与输入功率的比值称为电动机的效率，其代表符号为η1、三相交流异步电动机的效率：η=P/ （√ 3*U*I*COSφ）其中， P—是电动机轴输出功率U—是电动机电源输入的线电压I—是电动机电源输入的线电流COSφ—是电动机的功率因数2、电动机的输出功率：指的是电动机轴输出的机械功率3、电动机的输入功率：指的是电源给电动机输入的有功功率：P=√ 3*U*I*COSφKW（）其时，这个问题有些含糊，按说电动机的输入功率应该指的是电源输入的视在功率：S== √3*U*I 这个视在功率包括有功功率(电动机的机械损耗、铜损、铁损等)、无功功率。

直流电动机端电压u和感应电动势e的关系

直流电动机端电压u和感应电动势e的关系直流电动机是一种将直流电能转换为机械能的设备。

在直流电动机中，电压与感应电动势之间存在关系。

感应电动势是指在电机中产生的感应电动势，是由于电导体在磁感应强度的作用下产生的涡流所引起的。

感应电动势的大小与磁感应强度、导体长度、导体的速度以及磁场的角度等因素有关。

首先，我们需要了解直流电动机的基本结构。

直流电动机由定子和转子两部分组成。

定子是静止不动的部分，其中包含定子线圈，也就是电枢线圈。

转子是活动的部分，通常是由永磁体构成，也可以是由线圈构成的。

当外部电源施加给直流电动机时，会产生一定的电势差，也就是电压。

这个电压会通过电枢线圈，从而在导体中产生电流。

而电流在导体中流动时，会产生磁场。

当转子开始旋转时，转子中的磁场与定子中的磁场发生相互作用。

这个相互作用导致了磁感应强度的变化，从而在定子线圈中产生感应电动势。

感应电动势的大小可以根据法拉第电磁感应定律来计算。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化率成正比。

磁通量的大小可以通过磁感应强度和定子线圈中的匝数来计算。

而磁感应强度的大小又与电压有关。

所以，根据上述分析，可以得出直流电动机端电压u和感应电动势e之间的关系如下：e ∝ (u / N) * π * D * l * sinθ其中，e表示感应电动势，u表示电压，N表示定子线圈中的匝数，D表示转子的直径，l表示导体长度，θ表示磁场的角度。

从上式可以看出，感应电动势与电压呈正比关系，而与其他因素（如匝数、直径、长度和角度）有关。

需要注意的是，上述关系只是一个近似的描述，实际情况可能会因为电动机的具体结构、材料和工作条件而有所差异。

因此，在具体的设计和分析中，需要考虑更多因素的影响。

总结起来，直流电动机的端电压u与感应电动势e之间存在一定的关系，具体关系可以通过对电机的结构、工作原理和电磁感应定律的分析得出。

这个关系有助于我们理解电动机的工作原理，并在设计和分析中进行合理的选择和优化。