異步電機習題.pdf
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第四章 異步電機4-1 感應(yīng)電動機等效電路中的 2ss1 R? 有什么含義?能否用電抗或電容代替?為什么?答: 2ss1 R? 代表與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應(yīng)的等效電阻,消耗在此電阻中的功率 2221 ss1m RI ? 將代表實際電機所產(chǎn)生的總機械功率;不能用電抗或電容代替。因為電抗電容會消耗無功功率,而電機轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總機械功率為有功功率。4-2 感應(yīng)電機轉(zhuǎn)速變化時,轉(zhuǎn)子磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速是否改變?相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是否改變? 答:轉(zhuǎn)子磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 nnsnpsf60pf60n 11122 ????? ,因而轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)子磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速改變。轉(zhuǎn)子磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速1112 nnnnnsnn ?????? , 1n 為定子磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速,不變。因而轉(zhuǎn)速變化時,轉(zhuǎn)子磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速恒為 1n 不變。4-3繞線型感應(yīng)電動機,若(1)轉(zhuǎn)子電阻增加;(2)漏電抗增加;(3)電源電壓不變,但頻率由50Hz變?yōu)?0Hz;試問三種情況下最大電磁轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流會有什么變化? 答:最大轉(zhuǎn)矩 ? ?2212111 211max f2 pm21T )( ??? XXRR U ?????? ;啟動轉(zhuǎn)矩 ? ?2212211 2211st f2 pmT )()( ??? XXRR RU ????啟動電流 221221 1stI )()( ?? XXRR U ????因而(1)最大轉(zhuǎn)矩不變,啟動起動轉(zhuǎn)矩先增加后減小,啟動電流下降;(2)最大轉(zhuǎn)矩下降,啟動轉(zhuǎn)矩下降,啟動電流下降;(3)最大轉(zhuǎn)矩下降,啟動轉(zhuǎn)矩下降,啟動電流下降; 4-4 三相感應(yīng)電動機運行時,若負載轉(zhuǎn)矩不變而電源電壓下降10%,對電機的同步轉(zhuǎn)速 1n ,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n ,主磁通 m? ,功率因數(shù) 1cos? ,電磁轉(zhuǎn)矩 eT有何影響?答:同步轉(zhuǎn)速 p60fn 11 ? ,定子側(cè)的頻率及極對數(shù)都不變,因此同步轉(zhuǎn)速不變;電源電壓下降,輸出功率 NP 下降且 NT 不變, n9.55 NN PT ? ,因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降;電源電壓決定主磁通的大小,因此主磁通下降;功率因數(shù) 1cos? 下降; 電磁轉(zhuǎn)矩 NTTT ?? 0e ,負載轉(zhuǎn)矩 NT ,因此電磁轉(zhuǎn)矩 eT不變。4-5 說明三相異步電動機等效電路中,參數(shù) 1R , ?1X , mR , mX , 2R , 2X ?以及 2ss1 R? 各代表什么意義?答: 1R 表示定子繞組電阻; ?1X 表示定子繞組漏抗,表征定子繞組漏磁效應(yīng); mR表示激磁電阻,表征鐵心損耗; mX 表示激磁電抗,表征鐵心磁化性能; 2R 表示歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組電阻; 2X ?表示歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組漏抗; 2ss1 R?代表與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總機械功率相對應(yīng)的附加等效電阻。4-6 感應(yīng)電動機運行時,定子電流的頻率是多少?由定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢以什么速度切割定子和轉(zhuǎn)子?由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢基波以什么速度切割定子和轉(zhuǎn)子?兩個基波磁勢的相對運動速度多大?答:定子電流的頻率為 1f ,轉(zhuǎn)子電流頻率為 12 sff ? 。定子磁勢以同步速 1n 切割定子以 11 snnn ?? 的速度切割轉(zhuǎn)子;轉(zhuǎn)子磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速 1112 nnnnnsnn ?????? ,因而轉(zhuǎn)子磁勢以 1n 的速度切割定子,以s 1n 的速度切割轉(zhuǎn)子。定子轉(zhuǎn)子的基波磁勢相對于定子的速度都為 1n ,同步旋轉(zhuǎn),相對靜止。4-8感應(yīng)電動機帶負載運行,若電源電壓下降過多,會產(chǎn)生什么嚴重后果?如果電源電壓下降20%,對最大轉(zhuǎn)矩,啟動轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電流、氣隙磁通、轉(zhuǎn)差率有何影響(設(shè)負載轉(zhuǎn)矩不變)?答:最大轉(zhuǎn)矩 ? ?2212111 211max f2 pm21T )( ??? XXRR U ?????? ;啟動轉(zhuǎn)矩 ? ? 2212211 2211st f2 pmT )()( ??? XXRR RU ????最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比。如果電源電壓下降過多,當啟動轉(zhuǎn)矩下降到小于負載轉(zhuǎn)矩時,電動機不能啟動。當最大轉(zhuǎn)矩下降到小于負載轉(zhuǎn)矩時,原來運行的電動機將停轉(zhuǎn)。電源電壓下降20%,最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩下降到原來的64%。磁通下降到原來的80%,不考慮磁飽和的影響,空載電流下降到原來的80%,在負載轉(zhuǎn)矩不變的情況下,定子電流上升,轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)差率上升。4-12 感應(yīng)電動機在輕載下運行時,試分析其效率和功率因數(shù)都較額定負載時低的原因。如定子繞組為?聯(lián)結(jié)的感應(yīng)電動機改為Y聯(lián)結(jié)運行,在輕載下其結(jié)果如何?此時所能負擔的最大負載必須少于多少? 答:輕載時功率因數(shù)低的原因是由于輕載時定子負載電流小,定子電流主要取決于無功的勵磁電流,而在感應(yīng)電動機中,由于空氣隙的存在,勵磁電流較大。效率低的原因是由于輕載在輸入的電功率中輸出的有功功率小,而不變損耗(鐵耗和機耗)所占的分量較大,因此效率低。輕載時如將?接改為Y接,由于相電壓只為原來的 3,因此,勵磁電流及鐵耗都大為減少,功率因數(shù)及效率將顯著改善。此時最大負載轉(zhuǎn)矩必須小于?聯(lián)接時電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩的。 4-14 分析轉(zhuǎn)差率對感應(yīng)電動機效率的影響。 答:電動機從空載到滿載運行時,主磁通和轉(zhuǎn)速變化較小,鐵損耗和機械損耗可視為不變損耗,而定轉(zhuǎn)子的銅損耗則與定轉(zhuǎn)子的電流的平方成正比,為可變損耗。電機的效率跟損耗有關(guān),損耗越多,效率越低。當負載從零逐漸開始增加時,轉(zhuǎn)差率s從0開始增加??蛰d時效率為0,隨著s的增大,總損耗先增加的緩慢,效率上升很快,達到峰值后,由于銅損耗跟電流的平方成正比,超過一定值,使得銅損耗上升很快,效率就下降。4-17 當主磁通確定之后,異步電動機的激磁電流大小與什么有關(guān)?有人說根據(jù)任意兩臺同容量異步電動機激磁電流的大小,便可比較其主磁通的大小,此話對嗎?為什么?答:當主磁通確定之后,異步電動機的勵磁電流大小與定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙大小有密切關(guān)系,氣隙大的磁阻大,根據(jù)磁路歐姆定律,磁動勢=磁通磁阻,在磁通確定時,磁阻大則磁導小,激磁電抗小,勵磁電流大,所以一般異步電動機氣 隙較小,以使勵磁減小。在主磁通相同時,氣隙大小不同,勵磁電流大小就不同,即不同大小的勵磁電流可產(chǎn)生相同的主磁通。所以,根據(jù)勵磁電流的大小便可比較其主磁通的大小,此話是不對的。4-19 三相異步電動機的啟動電流與外加電壓、電機所帶負載是否有關(guān)?關(guān)系如何?是否啟動電流越大啟動轉(zhuǎn)矩也越大?負載轉(zhuǎn)矩的大小會對啟動過程產(chǎn)生什么影響?答: 221221 1stI )()( ?? XXRR U ???? 啟動電流與外加電壓成正比關(guān)系,與負載大小無關(guān)。若電機參數(shù)不變,則啟動電流越大,啟動轉(zhuǎn)矩? ? 2212211 2211st f2 pmT )()( ??? XXRR RU ???? 也越大。負載轉(zhuǎn)矩的大小會對起動時間的長短產(chǎn)生影響。4-23 一臺50Hz、8極的三相感應(yīng)電動機,額定轉(zhuǎn)差率 Ns =0.043,問該機的同步轉(zhuǎn)速是多少?當該機運行在700r/min時,轉(zhuǎn)差率是多少?當該機運行在800r/min時,轉(zhuǎn)差率是多少?當該機在啟動時,轉(zhuǎn)差率是多少?解:同步轉(zhuǎn)速 min/75045060f60n1 rp ????該機運行在700r/min時 067.0750700750n700ns 11 ????? 當該機運行在800r/min時 067.0750800750n700ns 11 ??????當該機在啟動時 17500750n 0ns 11 ?????4-24 一臺三相四極50Hz感應(yīng)電動機, W75kPN ? , 1450r/minnN ? , V380UN ? ,A160IN ? ,定子Y接法。已知額定運行時,輸出轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩的90%,Cu1p = Cu2p ,W2.1kpCu2 ? 。試計算額定運行時的電磁功率、輸入功率和功率因數(shù)。 解:同步轉(zhuǎn)速 min/150025060f60n1 rp ????額定轉(zhuǎn)差率為 0333.0150014501500n1450ns 11N ?????由題意有 9.0mme2 ????? PPPPTT NN因而總機械功率為 WPP N 833339.0750009.0m ???電磁功率為 WPP N 862030333.01 83333s1 me ????? 轉(zhuǎn)子銅損耗為 WPP N 2870862030333.0s eCu2 ????輸入功率為 WPPPP F 911732100862032870eeCu11 ???????功率因數(shù)為 866.01603803 911733cos 11 ????? NNIUP?4-28 一臺三相異步電動機,額定電壓為380V,Y聯(lián)結(jié),頻率為50Hz,額定功率為28kW,額定轉(zhuǎn)速為950r/min,額定負載時的功率因數(shù)為0.88,定子銅損耗及鐵損耗共為2.2kW,機械損耗為1.1kW,忽略附加損耗,計算額定負載時的:(1)轉(zhuǎn)差率;(2)轉(zhuǎn)子銅損耗;(3)效率;(4)定子電流;(5)轉(zhuǎn)子電流的頻率。 解:轉(zhuǎn)差率為 05.010009501000n950ns 11 ?????總機械功率為 WPP N 291001100280001100m ?????轉(zhuǎn)子銅損耗為 WPPC 15322910005.01 05.0s1s mu2 ??????電磁功率為 WPP C 3063205.01532su2e ???輸入功率為 WPPPP F 32832220030632eeCu11 ??????效率為 %3.85%1003283228000%100 1 ????? PPN?定子電流為 AUPI NN 69.5688.03803 32832cos3 11 ????? ?轉(zhuǎn)子電流頻率為 z5.25005.0sff 12 H????4-31 設(shè)有一臺380V、50Hz、1450r/min、15kW的三角形聯(lián)結(jié)的三相感應(yīng)電動機,定子參數(shù)與轉(zhuǎn)子參數(shù)如折算到同一邊時可認為相等, ??? 0.724R 21 R ,每相漏抗為每相電阻的4倍, ??9R m , ?? 4.72Xm ,并且電流增減時漏抗近似為常數(shù)。試求:(1)在額定運行時的輸入功率,電磁功率,全機械功率以及各項損耗。(2)最大電磁轉(zhuǎn)矩,過載能力,以及出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率。(3)為了在啟動時得到最大轉(zhuǎn)矩,在轉(zhuǎn)子回路中應(yīng)接入的每相電阻,并用轉(zhuǎn)子電阻的倍數(shù)表示之。解:要求出額定運行時的各種功率及損耗,須先求出定子電流相電流 1?I 、轉(zhuǎn)子電流折算值 ?2I 、以及勵磁電流 ?mI ??赏ㄟ^異步電動機的T形等效電路求得。由題意可知, ??? 0.724R 21 R , ????? 2.89640.724X 21 X , ??9Rm , ?? 4.72Xm 額定轉(zhuǎn)差率為 3330.00051 50145001n nns 11N ????? ,極對數(shù)p=2; 因而有(1) ????? j2.8960.724jZ 111 XR ????? j72.49jZ mmm XR ??????? j2.89621.742j2.8960.03330.724jsZ 222 XRN因此可求待求電流設(shè) ?03801 ???U ??? ?29.06-17.61429.0621.574 0380 j72.49j2.89621.742 j2.89621.742j72.49j2.8960.724 03802m 2m1 11 ????? ??? ???? ????? ?? ))((ZZ ZZZ UI功率因數(shù)為 0.874cos29.06-coscos iu1 ??? ?)( ??? ?13.961--15.785- 12m m2 ???? ?? IZZ ZI ?89.282-4.74612m 2m ???? ?? IZZ ZI因為該電動機為三角形連接欸,因此相電壓等于線電壓=380V.上面求得的 1?I 為定子側(cè)的相電流。因此,在額定運行時,輸入功率為 WIUP 17549.890.87417.6143803cos3 1111 ?????? ?定子鐵耗為 WRIP 608.1694.74633 2m2mFe ?????定子銅耗為 WRIP 673.870.72417.61433 2121Cu1 ?????電磁功率為 WPP 16267.86608.16-673.87-17549.89P-P- FeCu11e ???轉(zhuǎn)子銅耗 WPP WRIP N 541.1916267.860.0333s 541.190.72415.78533 eCu1 2222Cu1 ???? ?????或總(全)機械功率為 WPP WRIP NNN 15726.1416267.860.0333-1s-1 15726.140.7240.03330.0333-115.7853ss-13 eCu1 2222m ???? ?????? )()(或 空載損耗為 WPP 726.1415000-15726.14P- Nm0 ???(2)最大轉(zhuǎn)矩為 ? ?? ?m210.17 2.8962.8960.7240.724502 3802321 f2 pm21T 22 2 2212111 211max ?? ???? ??? ???? N XXRR U )( )(? ? ??額定轉(zhuǎn)矩為 m98.7931450150009.55n9.55TN ????? NP NN過載能力為 2.1498.193210.17k maxm ??? NTT最大轉(zhuǎn)矩的臨界轉(zhuǎn)差率為 0.124 2.8962.8960.724 0.724s 22 22121 2m? ??? ??? )( )( ?? XXR R(3)為了在啟動時得到最大轉(zhuǎn)矩,在轉(zhuǎn)子回路中應(yīng)接入的每相電阻設(shè)為 2R ,將最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值代進去啟動轉(zhuǎn)矩的公式并代入已知參數(shù)? ?2212211 2211st f2 pmT )()( ??? XXRR RU ????即可求得 2R 的數(shù)值、自行求解。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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