電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 第2版 (許建國 著) 高等教育出版社 第四章 課后答案

第四章4.1如果電源頻率是可調(diào)的,當(dāng)頻率為50Hz及40Hz時(shí),六極同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各是多少?解:==六極同步電動(dòng)機(jī)P=3,當(dāng)=50HZ時(shí),;當(dāng)=40HZ時(shí),4.2同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中是否存在感應(yīng)電動(dòng)勢?在起動(dòng)過程中是否存在感應(yīng)電動(dòng)勢?為什么?答:同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中不存在感應(yīng)電動(dòng)勢。正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對切割運(yùn)動(dòng),所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中存在感應(yīng)電動(dòng)勢,因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對切割運(yùn)動(dòng),所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。4.3為什么異步電動(dòng)機(jī)不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行而同步電動(dòng)機(jī)能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行?答:若異步電動(dòng)機(jī)以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行,則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,兩者之間沒有相對切割運(yùn)動(dòng),在轉(zhuǎn)子繞組中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,沒有電流,沒有電磁轉(zhuǎn)矩,異步電動(dòng)機(jī)不能運(yùn)行,所以異步電動(dòng)機(jī)不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,而轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電產(chǎn)生恒定磁場,只有當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時(shí),同步電動(dòng)機(jī)才能產(chǎn)生固定方向的電磁轉(zhuǎn)矩,從而帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行;如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速,則產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是交變的,時(shí)而是順時(shí)針方向,時(shí)而是逆時(shí)針方向,平均電磁轉(zhuǎn)矩為零,所以同步電動(dòng)機(jī)只能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。4.4為什么要把凸極同步電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢和電樞電流分解為直軸和交軸兩個(gè)分量?答:凸極同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子具有明顯突出的磁極,使得定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是不均勻的,這給分析工作帶來困難。為便于分析,在轉(zhuǎn)子上放置垂直的兩根軸,即直軸和交軸,直軸與轉(zhuǎn)子軸線重合,交軸與轉(zhuǎn)子軸線垂直,這樣使得沿直軸或交軸方向的磁路是對稱的,同時(shí)由于直軸與交軸互相垂直,計(jì)算直軸方向的磁通時(shí)不必考慮交軸磁動(dòng)勢的影響,同樣,計(jì)算交軸方向的磁通時(shí)也不必考慮直軸磁動(dòng)勢的影響,可使計(jì)算工作簡化,所以常把凸極同步電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢和電樞電流分解為直軸和交軸兩個(gè)分量。4.5何謂直軸同步電抗?何謂交軸同步電抗?和相比哪個(gè)大一些?答:直軸同步電抗是表示同步電動(dòng)機(jī)定子電流的直軸分量在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢大小的電抗,交軸同步電抗是表示定子電流的交軸分量在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢大小的電抗,和相比,大。4.6何謂同步電動(dòng)機(jī)的功角?怎樣用功角來描述同步電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)?解:同步電動(dòng)機(jī)外接電源電壓與勵(lì)磁磁動(dòng)勢在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之間的相角稱為同步電動(dòng)機(jī)的功角。功角為正，表明超前,同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài);功角為負(fù)，表明滯后,同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。4.7什么是同步電動(dòng)機(jī)的功角特性?同步電動(dòng)機(jī)在什么功角范圍內(nèi)才能穩(wěn)定運(yùn)行?答:同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率隨功角的變化規(guī)律稱為同步電動(dòng)機(jī)的功角特性。當(dāng)<<時(shí)同步電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。4.8隱極同步電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)=2,在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的功角為多大?解:隱極同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性為T=sin當(dāng)=時(shí),T==設(shè)同步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的功角為,則有=4.9為什么同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在過勵(lì)狀態(tài)?答:同步電動(dòng)機(jī)的的功率因素隨勵(lì)磁電流的大小而變化:正常勵(lì)磁時(shí)功率因素等于1;過勵(lì)狀態(tài)時(shí),勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁,定子電流在相位上超前電源電壓,同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電阻電容性負(fù)責(zé),可以改善電網(wǎng)的功率因素,所以同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在過勵(lì)狀態(tài)。4.10一臺三相六極同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率=250kW,額定電壓=380V,額定功率因數(shù)cos=0.8,額定效率=90%,定子每相電阻=0.025Ω,定子繞組為星形聯(lián)結(jié)。試求:(1)額定運(yùn)行時(shí)定子輸入的功率;(2)額定電流;(3)額定運(yùn)行時(shí)電磁功率;(4)額定電磁轉(zhuǎn)矩。解:(1)額定運(yùn)行時(shí)定子輸入的功率=(2)=(3)=-==277.8-20.87=256.923KW(4)=4.11一臺隱極同步電動(dòng)機(jī),額定電壓=6000V,額定電流=72A,額定功率因數(shù)cos=0.8(超前),定子繞組為星形聯(lián)結(jié),同步電抗=50Ω,忽略定子電阻。當(dāng)這臺電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí),且功率因數(shù)cos=0.8(超前)時(shí),試求:(1)空載電動(dòng)勢;(2)功角;(3)電磁功率;(4)過載倍數(shù)。解:(1)cos=0.8忽略電阻的隱極同步電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式為,由超前,所以就有==(3)忽略定子電阻時(shí)=(4)過載倍數(shù)=4.12三相輸電線,線電壓為10000V,接有總功率為P=3000kW、cos=0.65的感性負(fù)載。另外還接有一臺額定功率為4000kW的同步電動(dòng)機(jī),該同步電動(dòng)機(jī)輸出功率為2500kW,總損耗為P=40kW。如果使這臺同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行,使輸電線的cos=1,試求:(1)同步電動(dòng)機(jī)的輸入電流I;(2)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù);(3)同步電動(dòng)機(jī)的視在功率S解:同步電動(dòng)機(jī)的有功功率為=2500+40=2540KW電網(wǎng)接總功率為P=3000kW、cos=0.65的感性負(fù)載時(shí),負(fù)載從電網(wǎng)吸收的線電流為==其中無功電流為包括同步電動(dòng)機(jī)在內(nèi),電網(wǎng)供給的有功功率為=3000+2540=5540KW當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行,使輸電線的cos=1時(shí),原負(fù)載的無功電流由同步電動(dòng)機(jī)提供,即同步電動(dòng)機(jī)的無功功率為同步電動(dòng)機(jī)的視在功率為同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為(超前)同步電動(dòng)機(jī)的線電流這樣,由計(jì)算得到:(1)同步電動(dòng)機(jī)的輸入電流(2)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)(超前)(3)同步電動(dòng)機(jī)的視在功率S=4330.44KVA4.13一工廠變電所變壓器容量為2000kV·A,該廠電力設(shè)備平均負(fù)載為1200kW,cos=0.65(滯后),今欲添一臺額定功率為500kW、cos=0.8(超前)、=95%的同步電動(dòng)機(jī),試求當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿載時(shí):(1)全廠總功率因數(shù)是多少?