有关?这些因素中哪些是由构造决定的,哪些是由运行条件决定的?
答: 幅值
Fm1?0.9NKw1Ip
单相绕组基波磁动势幅值大小: 与一条支路匝数N、绕组系数Kw1、磁极对数p及相电
流I有关,其中N、Kw1及p 由构造决定,I由运行条件决定。
幅值位置: 恒于绕组轴线上,由绕组构造决定。 频率: 即为电流频率,由运行条件决定。
6-12总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置、转向和转速各与哪些因素有关?这些因素中哪些是由构造决定的,哪些是由运行条件决定的?
答:幅值
Fm1?1.35NKw1Ip
三相合成基波圆形旋转磁动势幅值大小,其决定因素与单相基波磁动势同。
空间位置:沿气隙圆周旋转。当哪相电流最大,三相合成基波圆形旋转磁动势就转至哪相绕组轴线上,绕组由构造决定,电流由运行条件决定。
转速:
n1?60fp
转速与电流频率f及磁极对数p 有关,p由构造决定,f由运行条件决定。 转向: 与电流相序有关(与电流相序一致),由运行条件决定。
6-13 一台50Hz的交流电机,今通入60Hz的三相对称交流电流,设电流大小不变,问此时基波合成磁动势的幅值大小、转速和转向将如何变化?
60?1.2倍50答: 本题题意为频率增加(增加)
由上题知,基波合成磁动势幅值大小及转向与频率无关 。而转速n1与频率成正比,故
转速增加1.2倍。
6-14 一交流电机如图6-17,当在不动的转子上的单相绕组中通入50Hz交流电流后,将在定子绕组中感应电动势。如果将定子三相绕组短接,问此时绕组中通过的电流产生的合成磁动势是脉动还是旋转的,为什么?
答: 在不转的转子单相绕组中通以正弦交流电流产生脉动磁动势,它可以分解为大小相等
60f(原脉动磁动势最大幅值的一半)、转速相同(p)而转向相反的两个旋转磁动势,它们
分别切割定子三相绕组,在三相绕组中感应出大小相等(因两旋转磁动势的幅值相等)、频率相同(因切割速度相等)而相序相反(因转向相反)的三相对称感应电动势,分别称为正序电动势和负序电动势。由于定子三相绕组首端短接,则正序电动势产生正序电流,流过定
子绕组产生正向旋转磁动势,负序电动势产生负序电流,流过定子绕组产生反转旋转磁动势,这两磁动势 大小相等、转速相同、转向相反,叠加结果,其空间合成磁动势为一脉动磁动势。
6-15试分析图6-18情况下是否会产生旋转磁动势,转向是顺时针还是逆时针? 答: 图(a) 旋转磁动势, 转向:逆时针方向 图(b) 旋转磁动势, 转向:顺时针方向
图(c) 脉动磁动势
图(d) 旋转磁动势, 转向:逆时针方向 图(e)旋转磁动势, 转向:顺时针方向 图(f) 旋转磁动势, 转向:顺时针方向 6-16 若在对称的两相绕组中通入对称的两相交流电流iA?Imcos?t,iB?Imsin?t,试用数学分析法和物理图解法分析其合成磁动势的性质? 答:由数学分析:(以基波合成磁动势为例)
由单相绕组磁动势幅值
Fm?0.9NKw1Ip知:由于两相绕组匝数相同,两相电流大小相
等,故两相绕组磁动势幅值相等,其表达式分别为:
?
fA1?Fm1cos?tcosx ?fB1?Fm1sin?tcos(所以:
???x?)?Fm1sin?tsinx?2?
??x?Fm1sin?tsinx????????Fm1?cos?tcosx?sin?tsinx??Fm1cos(?t?x)?????
f1?fA1?fB1?Fm1cos?tcos故为旋转磁动势。
由图分析:假设电流由首端流入为正⊕
IA IB ① ② ③ ④ ⑤ t1 t2 t3 t4 t5
Y A t1 . X . A Y X B Y A t3 t2 Y X A t4 Y B X A X B . t5 B B 可见,合成磁动势为旋转磁动势(转向由电流超前相iA转到滞后相iB)。
5y??6,每相串联匝数N=72,6-17一台三相异步电动机,2P=6,Z=36,定子双层迭绕组,
当通入三相对称电流,每相电流有效值为20A时,试求基波三相合成磁动势的幅值和转速?
q?解:每极每相槽数
Z36??22pm6?3
p?36003?3600?1???300Z36 槽距角
用空间电角度表示节距
?1?y??5?1800?15006
基波短距系数
Ky11500?sin?sin?0.96622
?1q?2?300sinsin2?2Kq1??0.9660?30qsin2?sin22基波分布系数
基波绕组系数 Kw1?Ky1Kq1?0.966?0.966?0.933 三相基波合成磁动势幅值
Fm1?1.35NKW172?0.933I?1.35?20?604.6安匝/极p3
旋转磁场转速
n1?60f60?50??1000r/minp3
6-18 有一三相对称 交流绕组,通入下列三相交流电流:
ia?141sin314t??0?ib?141sin(314t?120)?i?141sin(314t?1200)(1)?c ?ia?141sin314t??ib??141sin314t)?ic?0(2)? ia?141sin314t??0?ib??70.4sin(314t?60)?i??122sin(314t?300)(3)?c
定性分析其合成磁动势的性质(包括转向)。
答: (1)iA、iB、iC为三相对称电流,则三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势,转向与相序一致(A-B-C)。
(2) (2) 原三相电流正方向如图(a)所设: IA IA A
A
IB B I BC B C IC
(b) (a)
因iC=0, W相相当于开路,则A、B两相绕组串联,又iA= -iB,则A、B两相电流方向如图(b)所示。它相当于一相绕组通入一相正弦交流电流,故其合成磁动势为脉动磁动势。
(3) iA、iB、iC为三相不对称电流,故合成磁动势为椭圆形旋转磁动势 。转向为A--C--B---A。
第七章 三相异步电动机运行原理
7-1 异步电动机的气隙为什么要尽可能地小?它与同容量变压器相比,为什么空载电流较大? 答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流),从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的,故气隙越小,电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质,故减小励磁电流,相应就能提高电机的功率因数。
异步电动机与变压器一样,均为交流励磁的电机。它们U1---E1---υ0----I0的分析思路相同。在容量和电压相同的情况下,异步电动机和变压器的主磁通υ0基本相同,又由磁路欧
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