第3篇——电机作业(第8,9,10,11章)

第三篇异步电机

第8章

8.1为什么感应电动机的转速一定低于同步速，而感应发电机的转速则一定高于同步转速？如果没有外力帮助，转子转速能够达到同步速吗？

n<（异答因为异步电动机的转向n与定子旋转磁场的转向1n相同，只有1n

步电动机），即转子绕组与定子旋转磁场之间有相对运动，转子绕组才能感应电

n=，则转子绕组与定子旋转动势和电流，从而产生电磁转矩。若转速上升到1n

磁场同速、同向旋转，两者相对静止，转子绕组就不感应电动势和电流，也就不产生电磁转矩，电动机就不转了。而感应发电机的转子用原动机拖动进行工作，进行机电能量的转换，转速只有高于同步转速，才能向外送电。如果没有外力的帮助，转子转速不能达到同步转速。

8.2简述异步电机的结构。如果气隙过大，会带来怎样不利的后果？

答异步电机主要是由定子、转子两大部分组成，定、转子中间是空气隙，此外，还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。如果气隙过大，会造成产生同样大小的主磁场时所需要的励磁电流的增大，由于励磁电流是无功电流，所以会降低电机的功率因数，减少电机的效率。

8.3 感应电动机额定电压、额定电流，额定功率的定义是什么?

U是指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V；

答额定电压N

额定电流N I

是指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A；额定功率N P是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kw。

8.4绕线转子感应电机，如果定子绕组短路，在转子边接上电源，旋转磁场相对转子顺时针方向旋转．问此时转子会旋转吗？转向又如何?

答会旋转。因为旋转磁场相对转子顺时针方向旋转时，根据电磁感应，在定子侧，会产生转矩企图带动定子旋转，但是定子不能动，则反作用于转子，使转子以转速n旋转，转向为逆时针。

答当转子转动时，转子电流的有效值为

σσ2222222jsx r E s jx r E I s s s

+=+= 转子电流的频率

s f n n n pn n n p pn f 11111226060)(60=-=-==

相应的转子绕组中的电动势为 22sE E s =，转子漏抗为σσ22sX s X =，和静止时相比，转子转动时的参数和转差率成正比。

9.2 感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动？

答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势

2F 相对于转子绕组的转速为12sn n =。由于转子本身相对于定子绕组有一转速

n ，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F

的转速为n n +2。而111112n n n n n n n sn n n =+-=+=+，所以，感应电动机转速变化时，定、转子磁势之间没有相对运动。

9.3 当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动，试证

明之．

答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势

2F 相对于转子绕组的转速为12

sn n =。由于转子本身相对于定子绕组有一转速n ，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F 的转速为n n +2。而

111112n n n n n n n sn n n =+-=

+=+，该式不论转差率为何值时均成立。只不过当感应电机在发电状态运行时1n n >时，

11n n n s -=为负，2F 的转向与定子旋转磁动势1F 的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的与定

子旋转磁动势1F 转向相反，s ＞1。所以，当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动。

9.4用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边的各种量数？定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗？

答 我们知道异步电动机定、转子之间没有电路上的联结，只有磁路的联系，这点和变压器的情况相类似。从定子边看转子只有转子旋转磁动势2F 与定子旋

转磁通势1F

起作用，只要维持转子旋转磁动势的大小、相位不变，至于转子边的电动势、电流以及每相串联有效匝数是多少都无关紧要。根据这个道理，我们设想把实际电动机的转子抽出，换上一个新转子，它的相数、每相串联匝数以及绕组系数都分别和定子的一样（新转子也是三相、1N 、1N k ）。这时在新换的转

子中，每相的感应电动势为2

E '、电流为2I '，转子漏阻抗为σ222x j r z '+'='，但产生的转子旋转磁动势2F

却和原转子产生的一样。虽然换成了新转子，但转子旋转磁动势并没有改变，所以不影响定子边，从而也就不会影响定子边的各种量数。不会。

答 因为感应电机有气隙段，气隙段磁阻很大。

9.8感应电机定子、转子边的频率并不相同，相量图为什么可以画在一起？根据是什么？

答 因为在这里进行了除匝数、相数折算外，还对转子边的频率进行了折算。本来电动机旋转时能输出机械功率，传给生产机械。经过转子频率的折算，把电

动机看成不转，用一个等效电阻'21R s s -上的损耗代表电动机总的机械功率，这

样就实现了相量图可以画在一起的分析方法。根据的原则就是保持折算方在折算前后的磁动势不变。

9.9 一台三相异步电动机：,33.1,min 1455,380,101Ω====r r n V U KW P N N N

Ω=Ω=Ω=Ω=

Ω=90,4.4,43.2,7,12.1'21'2m m X X X r r σσ.定子绕组为∆接

法，试计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率

A A A A I I I N 00000

2182.3048.1155.8521.455.8521.402.1068.9-∠=-∠=-∠+-∠=+'= 功率因数

86.082.30cos cos 0==ϕ 输入功率 W W I U P

N 1123986.048.113803cos 311=⨯⨯⨯==ϕ 效率 %0.8911239/1010/31=⨯==P P N N

η

第10章

10.1 什么叫转差功率？转差功率消耗到哪里去了？增大这部分消耗，异步电动机会出现什么现象？

答 在感应电机中，传送到转子的电磁功率中，s 部分变为转子铜耗，（1-s ）部分转换为机械功率。由于转子铜耗等于,M sP 所以它亦称为转差功率。增大这一部分消耗，会导致转子铜耗增大，电机发热，效率降低。

10.2 异步电动机的电磁转矩物理表达式的物理意义是什么？

答 电磁功率M P 除以同步机械角速度1Ω得电磁转矩1M

P T =Ω，经过整理为

221cos ϕI C T T Φ=，从上式看出，异步电动机的电磁转矩T 与气隙每极磁通1Φ、转子电流2I 以及转子功率因数2cos ϕ成正比，或者说与气隙每极磁通和转子电流的有功分量乘积成正比。

10.3异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果？

答 当N L T T T ==时，若电源电压下降过多，因为21U T m ∝，则电磁转矩下降更

多,会造成定、转子电流急速增大，则定子、转子铜耗增大，且其增加的幅度远远大于铁耗减小的幅度，故效率下降，甚至电动机停转。若无保护，则绕组会因