电机学第二次作业1.doc

电机学第二次作业
陈嘉杰 电气工程及其自动化

1、 变压器中主磁通和漏磁通有什么区别？指出激励各磁通的磁动势。
答：区别：1、在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。
2、在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。
3、在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ与I1呈线性关系。
4、在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。
空载时，有主磁通0.φ和一次绕组漏磁通σφ1.，它们均由一次侧磁动势0.F激励。 负载时有主磁通0.φ，一次绕组漏磁通σφ1.，二次绕组漏磁通σφ2.。主磁通0.φ由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即2.1.0.FFF+=激励，一次绕组漏磁通σφ1.由一次绕组磁动势1.F激励，二次绕组漏磁通σφ2。由二次绕组磁动势2.F激励。

2、 变压器并联运行时，希望满足哪些理想条件？如何达到理想的并联运行？
答：理想的并联应能满足下列条件：
(1)、空载时，并联的变压器之间没有环流。
(2)、负载时，能够按照各变压器的容量合理地分担负载；
(3)、负载时各变压器所分担的电流应为同相。
要达到理想并联运行，各台并联运行的变压器应满足：
(1)、各变压器的额定电压与电压比应当相等。
(2)、各变压器的联结组号应相同；
(3)、各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

3、 异步电机在建立等效电路时要进行哪些归算？为什么？
答：1、频率的归算。
2、绕组的归算。
保证归算前后转子对定子的电磁效应不变，即转子磁动势总的视在功率，转子铜耗及转子漏磁场储能均保持不变。功率也必须保证归算前后相等。

4、 一台异步电动机，原设计频率50HZ, 现将其接在相同电压的60HZ的电网上，其漏电抗和空载电流会怎么变化？

5、 为什么异步电动机无论处于何种运行情况其功率因数总是滞后？
答：异步电机的定子，在三相电的作用下产生一个旋转磁场，转子在磁场作用下就开始转动，把电能转换为机械能输出了。
电机的定子，就是一个大的电感线圈，电感在交流电中，就会使电流相对与电压来说而发生滞后（详细理论分析请见电工原理等等）。
所以，异步电机的功率因数总是滞后的。

6、 为什么串电阻启动时不仅可以减小异步电动机的启动电流，且可以增大启动转矩？所串电阻是否越大越好？
答：从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得2cosϕ提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势1E增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、2cosϕ成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和2cosϕ增加，使起动转矩增加了。如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。

7、 异步电机调速时为什么要求电源电压也随之变化？
答：在等效电路中，是励磁电流，如果它变小，励磁作用减弱(即旋转磁场变小)，异步电动机的带载能力迅速下降；如果它变大，属于过励磁，使定子、转子铁芯磁过饱和，电动机的铁损大大上升，造成电机发热．甚至烧毁。所以，异步电动机的词速过程中，必须保持励磁电流基本不变。要保持励磁电流基本不变，=常数。所以，变频调速是通过改变电源频率(电源电压也随之改变，保持=常数)来改变异步电动机的同步转数。从而达到改变异步电动机转数的目的，并保持了励磁电流基本不变。

8、 同步电机的电枢旋转式和磁极旋转式有何不同？为什么大容量同步电机采用磁极旋转式？
答：磁极旋转式，以电枢为定子，磁极为转子。使磁极旋转，激磁电流通过集电环送入激磁绕组。旋转电枢式应用于小容量同步电机。
由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较方便。电枢绕组电压高、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便。故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，为旋转磁极式。

9、 同步发电机中阻尼绕组有什么作用？
答：阻尼绕组在结构上相当于在转子励磁绕组外叠加的一个短路鼠笼环，其作用也相当于一个随转子同步转动的“鼠笼异步电机”，对发电机的动态稳定起调节作用。发电机正常运行时，由于定转子磁场是同步旋转的，因此阻尼绕组没有切割磁通因而也没有感应电流。当发电机出现扰动使转子转速低于定子磁场的转速时，阻尼绕组切割定子磁通产生感应电流，感应电流在阻尼绕组上产生的力矩使转子加速，二者转速差距越大，则此力矩越大，加速效应越强。反之，当转子转速高于定子磁场转速时，此力矩方向相反，是使转子减速的。因此，阻尼绕组对发电机运行的动态稳定有良好的调节作用。

10、 分别画出凸极式和隐极式同步发电机的相量图。

隐极式同步电动机的相量图和等效电路

凸极式同步发电机的相量图

11、 为什么凸极同步电机的直轴电枢反应电抗比交轴电枢反应电抗大？
答：在凸极电机中沿电枢圆周的气隙是很不均匀的，分析其电枢反应时，要用双反应理论，即 把 电枢反应磁动势分解成垂直和平行于电动势0E&的两个分量adFv和aqFv，它们分别产生直轴电枢反应磁通adΦ和交轴电枢反应磁通aqΦ，相应的电流也分解成两个分量。因此adadaddEFI∝Φ∝∝或E=，daddIEX=adadaddEFI∝Φ∝∝或 aqqaqXIE=，qaqqIEX=由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导要大得多，同样大小的电流产生的磁通和相应的电动势也大德多，所以电抗aqaqXX>。

12、 同步发电机并网运行的条件及方法。
答：并车前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：
①、双方应有一致的相序；②、双方应有相等的电压；③、双方应有同样或者十分接近的频率和相位。
方法：灯光明暗法、灯光旋转法、自整步法。

13、 怎么改变他励直流发电机输出端的极性？
答：改变直流电压U的极性（Rf=0，可调直流源输出预置在U=U min）。改变直流电源U的极性后，重新通电并观察转向。

14、 怎么判别直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？
答：当端电压U大于电枢电势Ea时，直流电机运行于电动机状态，当端电压U小于电枢电势时，直流电机运行于发电机状态。

15、 为什么串励直流电动机不能空载运行，而复励电动机可以空载运行？
答：串励直流电动机空载运行时，电枢电流很小，则电动机转速将趋于无限大，可能导致转子破坏。串励电动机空载运行时，转速很高，会产生“飞车”事故。
复励电动机由于有串励绕组，不会使电动机空载时出现“飞车”现象，电机可以空载运行。