广东海洋大学电机学答案(张广溢)_习题答案(10-20章)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1MP 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电路参数：Ω=⨯==951.1)3/5.19(3605)3/(32211k k k I p rΩ=Ω-Ω=-='628.0963.0951.112r r r kΩ===95.73/5.195.893/11k k k I U ZΩ=-=-=71.7951.195.72222k k k r Z xΩ==='≈855.32/71.72/21k x x x σσΩ=⨯==1.21)3/5.5(3639)3/(3220I p r Fe m Ω===7.1193/5.53803/010I U Z Ω=⨯-=-=1.22)3/5.5(3156824)3/(322000I p p r mΩ=-=-=64.1171.227.1192220200r Z xΩ=-=-=8.113855.364.11710σx x x mKW P Hz f V U N N 5.7,50,38011===827.0cos ,m in 9621==N N r n ϕ，定子绕组D 接。

定子铜损耗W 470，铁损耗W 234,机械损耗W 45，附加损耗W 80。

计算在额定负载时解038.01000962100011=-=-=n n n s N NHzf s f N 9.150038.012=⨯==由adm M N N ad m cu N M p p P s P p p p P P +++=+++=2，得Ws p p P P N ad m N M 7926)038.01/()80457500()1/()(=-++=-++=WW P s p M N cu 3017926038.02=⨯==%9.862344707926750011=++=++==Fe cu M N N N p p P P P P ηAU I N N N N N 85.15869.0827.03803cos 3111=⨯⨯⨯==ηϕ10.6 一台三相极异步电动机，有关数据为：A I V U kW P N N N 25.7,380,311===，定子绕组Y 接，Ω=01.21r 。

空载试验数据：W p A I W p V U m 11,64.3,246,380001====。

短路试验数据为：W p A I V U k k k 470,05.7,100111===。

假设附加损耗忽略不计，短路特性为线性，且'21σσx x ≈，试求：（1）m m x r x x r ,,,,212σσ''之值；（2）N 1cos ϕ及N η之值。

解 （1）电路参数：因为：Ω=15.3k r ；所以：Ω=-='14.112r r r k ；118.193kk kZ I ==Ω227.56k k k x Z r =-=Ω；12/2 3.78k x x x σσ'≈==Ω，因为：10060.33Z I ==Ω；0025.913mp p r I -==Ω2200060.0x Z r =-=Ω；所以：01 3.90m r r r =-=Ω；0156.22m x x x σ=-=Ω（2） 1111cos 0.763NN N N U I ϕ==，1/82.5%N N N P Pη==第11章11.1在额定转矩不变的条件下，如果把外施电压提高或降低，电动机的运行情况（ϕηcos ,,,,21n P P ）会发生怎样的变化？ 答 设额定电压运行时为B 点。

在额定转矩 不变的条件下，如果把外施电压提高，则转 速n 增加，如图中A 点，输出功率2P 增大， 输入功率1P 将会增加。

由于电压提高，铁耗 增大，但定、转子电流减小，铜耗减小，且 后者更显著，故效率提高。

而由于电压提高， 磁通增大，空载电流增大，功率因数降低。

如果把外施电压降低，则转速n 下降，如图 中C 点，2P 减小，输入功率1P 将会减小。

的幅度远大于铁损减小幅度，故效率η下降。

电压下降，空载电流也会下降，功率因数ϕcos 上升。

11.2 为什么异步电动机最初起动电流很大，而最初起动转矩却并不太大？答 起动时，因为0,1n s ==，旋转磁场以同步转速切割转子，感应出产生很大的电动势和电流，因为电流平衡关系，引起于它平衡的定子电流的负载分量也跟着增加，所以异步电动机最初起动电流很大，但是，起动时的2cos ϕ很小，转子电流的有功分量就很小，其次，由于起动电流很大，定子绕组的漏抗压降大，使感应电动势1E 减小，这样，1Φ也减小，所以，起动时，1Φ小，电流的有功分量也小，使得起动时的起动转矩也不大。

11.3 在绕线转子异步电动机转子回路内串电阻起动，可以提高最初起动转矩，减少最初起动电流，这是什么原因？串电感或电容起动，是否也有同样效果？答 （1）因为起动时：12's s I I ==，很明显，转子回路内串电阻起动，可减少最初起动电流，同时，电阻增加，2cos ϕ增加；起动电流减小，感应电动势1E 增加，1Φ增加，所以可以提高最初起动转矩。

（2）串电感，增大了转子回路阻抗 ，由式2st 212211)()(x x x r r U I st '+'++'+=σσ可见，可减小起动电流； 同时，它也增大了转子回路阻抗角222arctanr x x st+=ϕ，2cos ϕ减小，使转子电流有功分量减小，进而使起动转矩减小得更多，所以使得起动性能变差，不能达到同样的效果。

至于转子回路串联电容器（如容抗不过分大），则转子回路阻抗减小，起动电流增大，虽然可使2cos ϕ增大，起动转矩增大。

因此，无论是串电抗器还是电容器，都不能全面改善起动性能。

11.4起动电阻不加在转子内，而串联在定子回路中，是否也可以达到同样的目的？ 答 不能。

虽然将起动电阻加在定子回路中，会降低加在定子上的起动电压，从而使实现起动电流的降低，但是因为12U T st ∝，所以在降低起动电流的同时起动转矩也在降低，而答 绕线式异步电动机转子为三相对称绕阻，因此在起动或运行时，无论是形连接或△形连接，其每相绕组感应电动势是相等的。

而每相绕组的漏阻抗和等效的虚拟电阻21r s s'-又相同，所以每相绕组电流相等，那么由转子电流所形成的电磁转矩和由磁动势平衡关系所决定的定子电流就与转子绕组的上述接线无关，因此它不影响电动机的起动和运行性能。

11.7 简述绕线转子异步电动机转子回路中串电阻调速时，电动机内所发生的物理过程。

如果负载转矩不变，在调速前后转子电流是否改变？电磁转矩及定子电流会变吗？答 如图3-9所示：改变转子回路串入电阻值的大小，当拖动恒转矩负载，且为额定负载转矩，即N L T T =时，电动机的转差率由N s 分别变为321,,s s s ，显然，所串电阻越大，转速越低。

已知电磁转矩为 22cos ϕI T m Φ∝，当电源电压一定时，主磁通基本上是定值，转子电流2I 可以维持在它的额定值工作，根据转子电流：222222222222σσx s r r E x s r E I I s NN +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==从上式看出，转子串电阻调速对，如果保持 电机转子电流为额定值，必有=+=s r r s r N 122常数当负载转矩N L T T =时，则有3322221122s R r s R r s R r s r S S S N +=+=+=式中321,,s s s 分别是转子串入不同的电阻1S R 、2S R 、3S R 后的转差率。

绕线式异步电动机转子回路串电阻如果负载转矩不变，从上面的分析可以看出，在调速前后转子电流、电磁转矩及定子电流不会发生改变。

11.8在绕线转子回路中串入电抗器是否能调速？此时()s f T =曲线，ϕcos 等性能会发生怎样的变化？答 由式 []2'212111211max )(4x x r r f pU m T +++=π 2'2121'2)(r r x x s m ++=答 铝的电阻率比铜大，故转子由铜条改为铝条，实为增加转子绕组电阻2r ，N s 增大，转速减小，输出功率减小，而电动机从电网吸取的有功功率基本不变。

由于转差率s 增大，故转子铜损em cu sP p =2增加，1I 稍有增大，故定子铜损也稍大，而铁损不变，机械损耗因s 增大n 减小而稍有减小，但其减小幅度不及转子绕组铜损增大幅度，故总损耗增加，效率降低。

而转子电阻改变不影响电机从电网吸取的励磁功率，故无功功率不变，所以1cos ϕ基本不变。

总之，鼠笼异步电动机转子由铜条改为铝条后，其工作动性能变差。

鼠笼异步电动机转子由铜条改为铝条后（仍保持1<m s ），其起动转矩增大，起动电流减小，起动性能得到改善。

11.10 变频调速有哪两种控制方法，试述其性能区别。

答 变频调速时，从基频向下调有两种控制方法。

1.保持11/f E =常数的恒磁通控制方式时，频率下降，机械特性向下平移，即各条特性彼此平行，硬度较高，最大电磁转矩不变，过载能力强。

调速性能最好，属恒转矩调速方式。

2.从基频向下变频调速，采用保持11/f U =常数的近似恒磁通控制方式时，频率下降时，机械特性最大转矩略有下降，机械特性接近平行下移。

显然保持11/f U =常数时的机械特性不如保持11/f E =常数时的机械特性，特别在低频低速的机11/f U =常数的控制方式简单。

11.11 有一台三相异步电动机，m in 1460,380r n V U N N ==，定子绕组Y 形联接，转子为绕线式.已知等效电路的参数为Ω==Ω==06.0,02.0'21'21σσX X R R 。