电磁转矩的方向和性质例题分析VIP免费

4-1把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n高于旋转磁场的转速ns，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Te的方向与转子的转向相反，即电磁转矩Te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Te平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩Te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f1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f1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ns=60f1/p；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩Te，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为ns−n。4-3三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？【答】不变。因为转子所产生的磁动势F2相对于转子的转速为n2=60f2/p=s60f1/p=sns=Δn，而转子本身又以转速n在旋转。因此，从定子侧观看时，F2在空间的转速应为Δn+n=(ns−n)+n=ns，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速ns，在空间保持相对静止。4-4频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？【答】频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，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R2/s的等效转子先代替电阻为R2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1−ssR2'代表什么?能否不用电阻而用一个电抗去代替？为什么？【答】1−ssR2'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，Pi=m2I'22R2'1−ss等效代替了电机轴上的功率。转差率s的大小代表电机的运行状态：电动机状态，00，Pi>0，代表电动机轴上输出一个机械功率；发电机状态，s<0，1−ssR2'<0，Pi<0，代表发电机上输入一个机械功率；电磁制动状态，s>1，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1−ssR2'<0，Pi<0，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F1¿=Fm¿＋（－F2¿）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Pe传送到转子后，在转子绕组中要消耗的铜耗pCu2=m2I'22R2'=sPe即转子铜耗与电磁功率Pe和转差率s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I1¿也由空载电流I0¿和负载分量电流I1L¿两部分组成。①I0¿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I1L¿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1−ssR2'所...