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2-3 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?PN3UNcos?N?NPN3UNcos?N?N?4.5?1033?380?0.8?0.8?10.68A
△ 接时： UN=220V IN??4.5?1033?220?0.8?0.8?18.45A
(2) nN?n1?60f p60f60?50??2.07 取p=2 nN1450磁极对数 p?同步转速n1?60f60?50??1500r/min p2(3) 额定转差率 s?n1?nN1500?1450??0.0333 n115002-4一台三相四极异步电动机，150kW，50Hz，380V，Y接法，额定负载时pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加损耗pad=1.1kW。试求
1. 额定运行时的转速、转差率； 2. 额定运行时的电磁功率和电磁转矩；
3. 如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻
使电机的转速降低10％，问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？
解：（1）额定运行时的转速为nN?60f?1500(r/min) p 专业知识分享
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Pi?PN?Pmec?Pad?153.7(kW)
由
P1?s?i可解得s?0.0145 sPcu2（2）电磁功率为Pm?PN?Pmec?Pad?Pcu2?155.9(kW) 电磁转矩为Tm?PmPm??0.1055(NM) ?nN(1?s)（3）串入电阻后的转速为n'?nN(1?s)(1?0.1)?1330(r/min) 此时的转差率为s'?1500?1330?0.1133
1500由于T保持不变，转子电流不变，电磁转矩也不变，接入电阻后，转子铜耗为
'Pcu2?s'PM?17.6635(kW)
'Pcu?Pcu2则串入的电阻值为原电阻值的倍数为2?7.0289
Pcu22-5 当异步电动机运行时，定子电动势的频率是f1，，转子电动势的频率为f2， 由定子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切定子，又以什么速度截切转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子，又以什么速度截切定子？，它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？ 答：
由定子电流产生的定子旋转磁动势以n1的速度截切定子，又以n1-n的速度截切转子。 由转子电流产生的转子旋转磁动势以n2?sn1 的速度截切转子，又以n2?n?n1 的速度截切定子，它与定子旋转磁动势的相对速度为(n2?n)?n1?0 。
2-6一台4极异步电动机，额定功率PN=5。5千瓦， f1=50Hz，在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32千瓦，pcu1=341瓦，pcu2=237.5瓦，pFe=167.5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，试绘出该电机的功率流程图，标明电磁功率、总机械功率和输出功率的大小，并计算在该运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁转矩 。 解：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效率：??
PN5.5100%?100%?87.03% P16.32电磁功率：
Pem?P2?pad?pmec?pcu2?5.5?0.029?0.045?0.2375?5.8115kW
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转差率：s?pcu20.2375??0.041 Pem5.811560f160?50?(1?0.041)?1438.5r/min p2转速：n?(1?s)n1?(1?s)空载损耗：p0?pmec?pad?0.045?0.029?0.074kW 空载转矩：T0?9550p00.074?9550?0.49Nm n1438.5P25.5?9550?36.51Nm n1438.5输出转矩：T2?9550电磁转矩：Tem?9550Pem5.8115?9550?37Nm n11500或 Tem?T2?T0?36.51?0.49?37Nm
2-7 正序电流产生的旋转磁场以什么速度截切转子，负序电流产生的旋转磁场以什么速度
截切转子？当三相异步电动机在不对称电压运行时，转子电流会有哪几种频率？
答：正序分量电流产生的旋转磁场以n1-n的速度截切转子，负序分量电流产生的旋转磁场以n1+n速度截切转子。
―n1 n1 三相异步电动机在不对称运行时，电机内部 只有正序和负序分量电流，它们分别产生正序和负
序旋转磁动势，前者在转子绕组感应电动势和电流， 其频率为
n p(n1?n)?sf1，后者在转子绕组感应电动
60p(n1?n)?(2?s)f1.
60势和电流，其频率为：
同步电机
3-1 试述三相同步发电机准同期并列的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？
答： 条件是：（1）待并发电机的电压Ug与电网电压Uc大小相等； （2）待并发电机的电压相位与电网电压相位相同； （3）待并发电机的频率fg与电网频率fc相等； (4) 待并发电机电压相序与电网电压相序一致； 若不满足这些条件：
条件（1）不满足，发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压900（即无功性质）的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形；
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条件（2）不满足发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压一相位角的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形，同时，冲击电流的有功分量还会在发电机的转轴上产生冲击机械扭转矩，使机轴扭曲变形，大的冲击电流还会使电枢绕组过热； 条件（3）不满足，发电机在并列时会产生拍振电流，在转轴上产生时正、时负的转矩，使电机振动，同时冲击电流会使电枢绕组端部受冲击力而变形，还会使电枢绕组发热； 条件（4）不满足的发电机绝对不允许并列，因为此时发电机电压Ug和Uc恒差1200，△U恒等于3Ug，它将产生巨大的冲击电流而危及发电机，也可能使发电机不能牵入同步。 3-2 凸极同步电机分析中运用到多种电抗的参数，请分别比较以下各组电抗的大小，并简述原因。
（1）不饱和同步电抗与饱和同步电抗； （2）交轴同步电抗与直轴同步电抗； （3）漏抗与保梯电抗。 答：（1）不饱和同步电抗 > 饱和同步电抗。原因(要点)：磁路不饱和，则磁导大，则不饱
和同步电抗大；(可以从多个角度分析)
（2）交轴同步电抗 < 直轴同步电抗。原因(要点)：直轴气隙小，则磁阻小(磁导大)，则直
轴同步电抗大；
（3）漏抗 < 保梯电抗。原因(要点)：实际零功率因数曲线和理论零功率因数曲线相比，前
者磁路的总磁阻大于后者的(，为了获得同样的气隙磁通，必须加大励磁磁势)，因此前者曲线比后者更下倾一些，由此得出的电抗三角形中代表INXP(与INX?相对应)的线段要更长一些。故 XP > X? 。
。.
3-3 有一台三相汽轮发电机，PN=25000千瓦，UN=10.5千伏，cos?N?0.8（滞后），Y接线，同步电抗x?2.13,ra?0 。试求额定负载下发电机的空载相电动势E0、E0与U之间的夹角?及E0与I之间的夹角?。
解：外功率因数角 ??arccos0.8?36.87
..?*t.?0以电压相量为基准，即U?1?0 空载电动势和功角
***EO?U?jINxt?1?00?j1??36.870?2.13?2.844?36.80 .。＊N..*0??36.80E0?EUN/3?2.844?10.5/3?17.25kV内功率因数角 ??????36.8?36.87?73.7
000*0
3-4同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有
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何影响？
[答]：同步电机有负载后，电枢绕组电流产生的磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的性质由空载电势E0和电枢电流I的夹角即内功率因数角所决定。直轴电枢反应是增磁或去磁作用，交轴电枢反应使得合成磁场与主磁极磁场在空间形成一定的相位差，使主磁场扭歪，同时交轴磁势与合成磁场之间的相互作用形成了电磁转矩。
.3-5一台汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗X*s=0.8，该机并联于大电网。试求：
（1）额定运行时的功角?；
（2）如果保持激磁不变，输出有功功率减半，求此时的电枢电流及功率因数。 解：设UN*?1?0?V,则IN*?1??36.87?V
（1）E0*?UN*?jIN*xs*?1?0??j1??36.87?*0.8?1.48?j0.64?1.61?23.4?(V) ??23.4? （2）P*?E0*U*sin?xs*即0.81.61?sin? 20.8 则??11.46? 即E0?1.61?11.46?
则jI*xs*?E0*?UN*?1.61?11.46??1?0.58?j0.32?0.662?28.9? I*?E0*?UN*0.662?28.9???0.828??61.1?
jxs*j0.8
则
I*?0.828cos??cos61.1??0.483直流电机
4-1 直流电机有哪些激磁方式？各有何特点？不同的激磁方式下，负载电流、电枢电流与激磁电流有何关系？ I 答： 他励
Ia If 并励
I If U 自励 串励
Ia 复励
Uf U 并励
Ia=If+I
If=U/Rf
他励
I=Ia If=Uf/Rf
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电机学第三版课后习题答案解析
