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华南理工大学电机学第四章思考题 PAGE 6 4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速高于旋转磁场的转速，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？ 【答】 感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩的方向与转子的转向相反，即电磁转矩属于制动性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】 假设转子中频率为的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为 不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T形等效电路中为什么能把它们画在一起？ 【答】 主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为的等效转子先代替电阻为的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的转子磁动势，经过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相同，却可在T型等效电路中画在一起。 4-6 感应电动机等效电路中的代表什么?能否不用电阻而用一个电抗去代替？为什么？ 【答】 是代表与归算到定子边的转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，从数量上看，等效代替了电机轴上的功率。转差率的大小代表电机的运行状态：电动机状态，，，，代表电动机轴上输出一个机械功率；发电机状态，，，，代表发电机上输入一个机械功率；电磁制动状态，，表示旋转磁场的转向与转子转向相反，电磁转矩方向与转子转向相反，同样表示，，电机轴上将产生一个制动作用的机械功率。它不能用一个电抗去代替。因为电动机输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件——电阻表示。 4-7 感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其原因和物理过程。 【答】 负载增大时，电机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增大，转子磁动势也增大，由磁动势平衡关系可知，定子磁动势也增大，所以定子电流就会增大。 4-8 为什么感应电动机的转子铜耗称为转差功率？ 【答】 因为电磁功率传送到转子后，在转子绕组中要消耗的铜耗，即转子铜耗与电磁功率和转差率成正比，故转子铜耗也称为转差功率。 4-9 为什么感应电动机的功率因数总是滞后的，试说明其原因。 【答】 感应电动机定、转子间的电磁关系犹如变压器，电子电流也由空载电流和负载分量电流 两部分组成。 ① 维持气隙主磁通和漏磁通，需从电网吸收一定的滞后无功电流； ② 负载分量电流取决于转子电路。 由等效电路可知，电动机轴上输出的机械功率（还包括机械损耗等）只能用转子电流流过虚拟的附加电阻所消耗的功率来代替，因为输出的机械功率是有功的，故只能用有功元件——电阻来等效代替。再加上转子绕组的漏阻抗，故转子电流只可能是滞后无功电流，则与转子平衡的定子负载分量也只能是滞后的无功电流，因此异步电动机的功率因数总是滞后的。 4-10 感应电动机驱动额定负载运行时，若电源电压下降过多，往往会使电机严重过热，甚至烧毁，试说明其原因。 【答】 由于，又， 负载不变，则不变，降低，则导致升高，铜耗增大。所以当电压下降过多时，会使电机过热甚至烧损。分析此过程也可从曲线来考虑，↓→↓→↓，造成电机堵转或“爬行”，从而烧损。 如图所示，电源电压下降过多，曲线与负载的机械特性将失去交点，即机组因而停转。而此时电源电压仍然加在电机上，电机处于堵转状态，也就是短路状态。虽然电源电压较低，但短路电流仍然很大，故电机将严重过热甚至烧毁。若曲线与负载的机械特性仍有交点，那交点的横坐标即必然很大。此时转子铜耗很大，故电机将严重过热甚至烧毁。 4-11 试说明笼型转子的极数和相数是如何确定的，端环的漏阻抗是如何归并到导条中去的。 【答】 （1）笼型转子的极数取决于气隙磁场的极数，而本身并没有固定的极数。一个处于两极气隙磁场里的笼型转子由于旋转磁场先后切割处在不同位置的导条，在每根导条中将感生不同的电动势，由于导条和端环具有电阻和漏抗，所以导条电流要滞后导条电动势一个阻抗角，导条电流所产生的转子磁动势的基波幅值在电流分布在轴线上。由于导条内的电流分布取决于气隙主磁场的极数，故笼型转子的极数与产生它的定子磁场的极数恒相一致，且定、转子磁动势波始终保持相互静止。 （2）设气隙磁场为正弦分布，则