电机学2考试复习题讲解

• 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。
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？
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？
电枢电流的直轴、交轴分量和激磁电动势分别为

Iq

0

I

Id


E0
EQ

j Id(Xd Xq)


j I Xq
U

I Ra
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U 10.5 / 3 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，U 22.4 / 3 kV 解 从气隙线上查出，If＝280A时，激磁电动 势 E0 22400 / 3V 12930 ；在同一励磁电流下，由
有一台凸极同步发电机， xd* 1.0, xq* 0.6 ，电 枢电阻略去不计，试计算发电机额定电压、额 定千伏安、cosN 0.8 （滞后）时发电机的空载电
动E势*0 ，并作出相量图。
解：以电压相量为基准相量
.
。
.
E＊ON

U
＊ N

j
I
* N
x
* q
100

j1 36.87 0
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， cosφ N=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？
• 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， cos1 0.88 ，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 解f2：。输出功率：
P2 P1 ( pad pmec pcu2 pFe pcu1 ) 6.32 (0.029 0.045 0.2375 0.1675 0.341) 5.5kW
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？
效率： PN 100 % 5.5 100 % 87.03%
P1
6.32
电磁功率：
Pem P2 pad pmec pcu2 5.5 0.029 0.045 0.2375 5.8115 kW
转差率：
s pcu2 0.2375 0.041 Pem 5.8115

0.5519.440
.
.
.
.
E0*

U
* N

j
I
* d
x
* d

j
I
* q
x＊q
100 j0.832 70.560 1.0 j0.5519.440 0.6
1.77719.40
E0* 1.777
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
X
* q
• 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。
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？
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：
。
。
。
U （ E1） I（1 r1 jx1）
若忽略定子漏阻抗压降，上式为：
。
。

U （ E） j4.44 fNK w 0
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
0.6
1.4419.44 0
19.440 36.870 56.310
.
.
I
* d

I
* N
sin


(900



)
1 sin
56.310

(900

56.310

36.87)
0.832

70.560
.
I
* q

IN
cos
1
cos56.310 19.440
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？
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η N、功率因数cosφ N, 功率PN及转速nN均相等。 因在相同相电压下，cosφ N,PN及nN均取决于负载大 小，当负载相同时，η N、cosφ N,PN及nN就相同。
0.49Nm
输出转矩：
T2
9550 P2 n
9550 5.5 1438.5
36.51Nm
电磁转矩：
Tem
9550
Pem n1
9550
5.8115 1500
37 Nm
或：
Tem T2 T0 36.51 0.49 37 Nm
• 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？
。
唯一不同的是线电压Ul和线电流Il不等，
UlY 3UY , Il 3I
• 一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，Y/Δ接线， 380/220伏，cos N 0.8 ，N 0.8 ，nN 1450 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；
• 解： (1)Y接时： UN=380V
IN
PN

3U N cosNN
4.5 103
10.68A
3 380 0.8 0.8
△ 接时： UN=220V
IN
PN

3U N cosNN
4.5 103
18wenku.baidu.com45A
3 220 0.8 0.8
• 解： (2)
nN

n1

60 f p
p 60 f 60 50 2.07 nN 1450
•
p=2
n1

60 f p
60 50 2
1500 r / min
• （3）额定转差率：
sN

n1 nN n1
1500 1450 1500
0.0333
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？

0，.6
X
* d
1.0，电枢电阻略去不计，
试计算该机在额定电压、额定电流、cos 0.8 (滞后)
时激磁电动势的标幺值E0* (不计饱和)
解 以端电压作为参考相量
虚拟电动势为

Iq

0

I

Id


E0
EQ

j Id(Xd Xq)


j I Xq
U

I Ra
即δ角为19．44°，于是
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？
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？
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？
转速：
n
(1 s)n1

(1 s) 60 f1 p

(1 0.041) 60 50 2
1438 .5r / min
空载损耗：
p0 pmec pad 0.045 0.029 0.074 kW
空载转矩：
T0
9550 p0 n
9550 0.074 1438.5
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。
x 2f N 2
Rm
7.同步发电机带上 φ>00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？
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， I f 0 / I fk I ' / I N I '*
于是Xd(饱和)为