电动机教案

（1）Tmax不变、Tst增加 （2） Tmax减小、Tst减小 （3） Tmax减小、Tst减小
Tst
Tmax
X 1 X 2 2f1 R1 R2
2

m1 pU12 R2
2

m1 pU12 2 4f1 R1 R12 X1 X 2
《电机学》 第六章 同步电机
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《电机学》 第六章 同步电机
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答：起动时串联，运行中并联。 正常运行的一台电机I1st、T1st； 运行时并联：2I1st、2T1st。 启动时串联：每台电压为1/2UN,起动电流1/2I1st（降 低了1/4）；每台电机的起动转矩1/4T1st（降低了 1/4） 。 这样的起动相当于降压起动。
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（1）sN＝0.0167 PemN＝pcu2/sN=3I22R2/sN=107784.4W TemN= PemN/Ω1=686.2N.m （2）s=0.2533 Tem恒定调速，R2/sN=(R2+RΩ) /sN RΩ=0.2135
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一台50Hz交流电机，通入60Hz的三相对称交流电流，输出 转矩不变不变。分析Xm、Im、cosφ1、n、n1、sm、Tmax、Ist、 Tst、η 、温升。
④ R2↑→s↑(s∝R2)：cosφ 2不变、cosφ 1不变 ⑤外加电压不变→Φ m不变→I2不变，I1不变。 ⑥s↑→pCu2↑→η ↓。 ⑦ U1、I1不变，cosφ 1不变 P m U I cos 不变
1 1 1 1 1
' R2 /s cos 2 2 R2 2 ( ) X2 s
5 5 答： m m I m I m cos 1 6 6 f1 X m ( 2f1Lm ), m 饱和程度 Lm
( f1 n1 6 n1 ) n 5
sm 1/ f1 Tmax 1/ f12
I st : f1 X1 X 2 I st Tst
5.3 有一绕线式异步电动机，定子绕组短路，在转子绕 组接入三相交流电流，共频率为f1，旋转磁场相对于转 子以n1=60f1/p(p为定、转子绕组极对数)沿顺时针方向 旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？
答：转向为逆时针方向。 当转子绕组通入三相交流电流时，将产生旋转磁 场，同步转速为n1，旋转磁场为顺时针方向，那么定 子绕组便产生感应电动势和感应电流，此电流在磁场 的作用下又会产生电磁转矩（顺时针方向），但因定 子不能转动，故反作用于转子，使得转子向逆时针方 向旋转。
pCu 2
sTem sPem 1
Tem CM m I 2 cos2
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5.13一台笼型异步电动机，原转子铜条改为铝条，如输出同 样的功率，试问对sN、cosφ 1、η N、I1N等都有何影响？
① ② ③
答：将转子铜条改为铝条，相当于转子电阻R2增大。 R2↑→Ist↓→ Tst↑、sm↑，Tmax不变。 P2不变，由图s↑，n↓ R2↑，外加电压不变，无功不变，输出功率不变，电 机从电网吸收的有功功率不变，忽略电机损耗，可以 认为cosφ 1基本不变。
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5.9 异步电动机等效电路中的附加电阻的物理意义是 什么？能否用电抗或电容代替这个附加电阻？ 答：异步电动机等效电路中的附加电阻为代表总机功 率的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所消耗的功 率来等效代替总机械功率（包括轴上输出的机械功率 和机械损耗、附加损耗等）。 因输出的机械轴功率和机械损耗等均属有功性质， 因此，从电路角度来模拟的话，只能用有功元件电阻， 而不能用无功元件电感或电容来等效代替。
Tem
P2
s
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④ s↑→pCu2↑→η ↓→P1↑ ⑤ P1↑→I1↑→I2↑
P 1 m1U1 I1 cos1
P2 P 1
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答：转子回路串入电抗，可以使起动电流下降，转子 功率因数角增大，功率因数降低，使得起动转矩下降 很多。一般采用定子串电抗降压起动。
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（1）sN＝0.03733 km=2.13=1/2(sm/s+s/sm)→→sm=0.15 （2）s=0.02代入， Tem=Tmax/[(1/2)(sm/s+s/sm)]=1465N.m
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Y内外断线，效果一样，单相运行，磁势都成为脉振磁势。 可以继续运行，但不能再起动。 ∆外断线，脉振磁势：可以继续运行，但不能再起动。 Δ 形绕组内部断线，旋转磁势：可以继续运行，也可以再 起动。 如果Tmax>T2，则电动机还能继续运行，由于电动机的负载不 变，定子电流会超过额定值，转速↓，噪音↑，长时间运 行会烧坏电机。 如果Tmax<T2，电动机的转子会停转，由于这时电源电压仍加 在电机上，定、转子电流将很大，如果不及时切断电源， 将有可能烧毁运行相的定子绕组。
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5.10 三相异步电动机带额定负载运行时，如果负载转 矩不变，当电源电压降低时，电动机的Φ m、Tmax、Tst、 I2和s（n）如何变化？
答：最严重的是停机事故(T2>Tem)，若无保护及时切断 电源，将过热烧坏； Φ m∝U→下降； 电机在稳定运行时，Tem=T2＋T0，若T2不变，Tem物理 表达式知→I2； Tmax、Tst∝U2→下降； s增大；n下降
I st U1 ( R1 R2 ) 2 ( X 1 U1 X 2 ) 2 Z k
m1 pU12 R2 Tst 2 2 2f1 R1 R2 X 1 X 2


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《电机学》 第六章 同步电机
答： （1）若令UX/f1=UX/f1 ，调频调压同时进行。 则m不变，kM不变，电机过载能力不变。 （2）磁路过饱和→励磁电流增大→功率因数降低
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5.11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能，包括起动 电流、起动转矩、最大转矩、功率因数有何影响？ 答: X↑→Ist↓； Tmax、Tst∝1/X→X↑→Tmax↓、Tst↓↓ ； cosφ 1：电阻有功成分↓，电抗无功成分↑→功率 因数变差。
m1 pU12 Tmax ) 4f1 ( X 1 X 2
I st U1 ( R1 R2 ) 2 ( X 1
X2 R2
U1 X 2 ) 2 Z k
2 arctg1
m1 pU12 R2 Tst 2 X 1 X 2 2 2f1 R1 R2


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《电机学》 第六章 同步电机
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5.13一台笼型异步电动机，原转子铜条改为铝条，如输出同 样的转矩，试问对sN、cosφ 1、η N、I1N等都有何影响？ 答：铝较铜的电阻率大，将转子铜条改为铝条，转子电阻 R2增大。 ① R2↑→Ist↓→Tst↑、sm↑，Tmax不变。 ② TL不变，s↑，n↓ ③ P2∝n，n↓→P2↓
m1 pU12 Tmax ) 4f1 ( X 1 X 2
m1 pU12 R2 Tst 2 X 1 X 2 2 2f1 R1 R2
Tem 2s Tmax sm


P2 T2
R2 sm X 1 X 2
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5 5 Bm m 5 0.7 6 6 2 pFe f1 Bm ( 1.3) ( ) pFe 6 ( 6 f )1.3 1 5
I m I1 pCu

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m1 pU12 R2 Tst 2 2 X 1 X 2 2f1 R1 R2


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《电机学》 第六章 同步电机
5.12 绕线异步电动机，若（1）转子电阻增加一倍（2）转 子漏电抗增加一倍（3）定子电压的大小不变，而频率由 50Hz变为60Hz，分别对Tmax、Tst有何影响。
《电机学》 第六章 同步电机 15
电动机的转向取决于旋转磁场的转向。电容运转电动 机是将电容器接入一相绕组，使该相绕组的电流超前 没有接入相绕组的电流一个角度，气隙中形成一个旋 转磁场，方向为超前电流转向滞后电流相。需要正反 转的电容运转电机一般两相绕组对称，电容器接入不 同相，就可以有不同转向。再有，只要将任一个绕组 两端对调接线即可。 罩极电机是利用短路环的作用，产生旋转磁场，旋转 方向从未罩极转向罩极端，对于己经制造好的罩极电 机，无法改变旋转方向。