产生感应电动势并在转子绕组中产生相应的电流
《电机学》习题解答(吕宗枢)09章.docx
第 9 章思考题与习题参考答案9.1试比较异步电动机中主磁通和漏磁通的区别。
答: 主磁通是由基波旋转磁动势产生的基波旋转磁通，它经主磁路（定子铁心—气隙—转子铁心—气隙—定子铁心）而闭合。
其穿过气隙而同时交链定子、转子绕组，并分别在定子、转子绕组中产生感应电动势。
转子感应电动势产生的转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，异步电动机从而实现将定子侧的电能传递给转子并转换成机械能输出。
因此，主磁通起能量传递和转换的媒介作用。
漏磁通不穿过气隙，它只与自身绕组相交链。
漏磁通包括槽部漏磁通和端部漏磁通。
另外由高次谐波磁动势所产生的高次谐波磁通虽然穿过气隙，但是对转子并不产生有效转矩，与槽部漏磁通和端部漏磁通具有同样的性质，所以也将其作漏磁通处理，称为谐波漏磁通。
由于漏磁通路径磁阻很大，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不参与能量传递和转换。
9.2和同容量的变压器相比，为什么三相异步电动机的空载电流较大？答：变压器的主磁路由铁心构成，其磁阻很小，建立一定的主磁通所需要的磁动势很小，即励磁电流很小，通常为额定电流的2%～ 10%。
异步电动机的主磁路除了定、转子部分为铁心外，还有两段空气隙，这使得主磁路的磁阻很大，建立一定的主磁通所需要的磁动势就很大，即励磁电流很很大，通常为额定电流的20%～ 50%。
所以和同容量的变压器相比，三相异步电动机的空载电流较大。
9.3增大异步电动机的气隙，对空载电流、漏抗有何影响?答：增大异步电动机的气隙，主磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
气隙增大后，漏磁面积增加，单位电流产生的漏磁通增加，漏抗增大。
9.4异步电动机空载和负载时的气隙主磁通是否变化，为什么？答：主磁通几乎不变化。
虽然异步电动机空载运行时，气隙主磁通仅由定子励磁磁动势F0产生，而负载运行时，气隙主磁通由定子磁动势F1和转子磁动势 F2共同产生，但是因为外施电压U 1不变，根据U1 E1 4.44 fNk w1可知，空载和负载时的主磁通基本是同一数值。
交流电机是怎样发电的原理
交流电机是怎样发电的原理交流电机是一种将电能转化为机械能的装置。
它通过改变电磁场的方向和大小，实现电能到机械能的转换。
其工作原理基于两个重要的原理：法拉第电磁感应定律和安培力定律。
首先，让我们来看一下法拉第电磁感应定律。
根据这个定律，当导体处于变化磁场中时，会产生感应电动势。
在交流电机中，通过用直流电通电的绕组产生磁场，然后将可转动的导体（称为转子）放置在磁场中。
当通过绕组的电流改变时，磁场也会随之改变，从而在转子上产生感应电动势。
接下来，让我们考虑安培力定律。
根据安培力定律，当导体内有电流通过时，会受到一个力的作用。
在交流电机中，当电流通过绕组时，产生的磁场与转子上的磁场相互作用，产生一个力，使转子运动。
由于交流电的特殊性质，电流的方向会反转，因此产生的力也会随之反转。
综合上述两个原理，交流电机的工作可以分为两个关键的步骤：电流通过绕组产生磁场，磁场与转子上的磁场相互作用产生力。
具体来说，交流电机通常由一个固定部分（称为定子）和一个可旋转部分（称为转子）组成。
定子是一个由若干线圈（绕组）组成的结构。
通过绕组引入交流电，电流会通过线圈产生磁场。
由于电流会随着时间变化而反转，磁场也会随之变化。
这样，在定子中产生的磁场会跟随着电流的变化而变化。
转子一般由一个或多个导体组成。
它可以是一块铁芯，也可以是一系列金属棒。
当通过定子绕组的电流改变时，定子中的磁场也会随之改变。
然后，定子中的磁场与转子上的磁场相互作用，产生一个力矩，使转子开始旋转。
为了保持转子运转，需要不断改变绕组中的电流方向。
这可以通过给绕组供应交流电来实现。
当电流方向改变时，磁场的方向也改变。
根据安培力定律，这种变化会产生一个与之相反的力矩，使转子继续旋转。
总之，交流电机通过电磁感应定律和安培力定律实现电能到机械能的转换。
通过电流通过绕组产生磁场，磁场与转子上的磁场相互作用产生力，使转子开始旋转。
然后，通过交变电流的方向改变这个过程，使转子保持持续旋转。
简述感应电动机的工作原理
简述感应电动机的工作原理感应电动机是一种常见的交流电动机，它利用变化的电磁场感应在转子中产生转矩，并将电能转化为机械能，实现电动机的工作。
感应电动机工作原理相对复杂，主要包括磁通、感应电动势和转矩三个方面。
首先，磁通是感应电动机工作的基础。
感应电动机中的磁通是通过电源交流电的变化产生的。
当电源施加在电动机的固定部分-定子上时，通过定子绕组产生的磁场会控制转子中的磁场。
定子绕组与转子的磁场通过电磁感应作用产生转矩。
定子绕组固定在定子铁心上，而转子则可以自由旋转。
定子磁场中的磁通称为主磁通。
然后，感应电动机是基于法拉第电磁感应定律工作的。
根据这个定律，当导体或导线在磁场中运动时，将会在其两端产生感应电动势。
感应电动机中，转子上的绕组接收到通过定子绕组产生的交流磁场，并在绕组中产生感应电动势。
根据Lenz定律，感应电动势的方向与主磁通的变化方向相反。
最后，通过转矩，感应电动机将电能转化为机械能。
感应电动机的转矩实际上是由感应电动势产生的。
由于感应电动势的方向与主磁通的变化方向相反，所以转子绕组上的感应电动势会产生一个与主磁通的变化方向相反的磁通，称为次磁通。
次磁通与主磁通的叠加形成了一个转矩，这个转矩驱动转子旋转。
感应电动机的转矩由两个因素决定：其一是主磁通的变化程度，其二是导体和磁场之间的角度。
主磁通的变化程度越大，产生的感应电动势和转矩也越大。
角度是导体和磁场之间夹角的大小，角度越大，转矩也越大。
感应电动机的工作原理可以通过数学公式表示。
转子上感应电动势的大小可以用公式E = kωBsin(ωt)表示，其中E表示感应电动势，k表示绕组的处理系数，ω表示角频率，B表示磁场的强度，t表示时间。
转矩的大小可以用公式T = k‘IBsin(ωt)表示，其中T表示转矩，k‘表示转矩的系数，I表示电流的大小。
另外，感应电动机的运行需要根据不同的转速来确定磁场的变化频率。
磁场的频率等于电源的频率，通常情况下是50Hz或60Hz。
华电电气电机学期末考试试题及解答
小时，电机又工作在欠励工作区，发电机发出超前的无功功率。（2 分）
（3）最小励磁电流受发电机静态稳定的限制（2 分）。
因为发电机的电磁功率为 PM
= m UE0 sinθ ， 由于机械功率不变，所以电磁功率=常数，当θ 为
Xc
90
度时输出最大电磁功率，也是发电机的稳定极限，而此时的励磁电动势 E0 有一个最小值， E0 继
3、 一台变压器原边加额定电压，副边从空载到满载，副边电压通常是变化的，其影响因素是什 么？（4 分）
参考答案：
变压器从空载到满载，副边电压的影响因素包括负载因数（负载率）大小（1 分）、变压器短路阻
( ) 抗标幺值大小（1 分）和负载性质（2 分）。或 ΔU = β RK cosϕ 2 + X K sin ϕ 2 ×100 0 0 （4 分）
F1 = 1.35
NI P
kdp1 （2分）；转速为 Nhomakorabean1
=
60 f P
= 3000 / 4 = 750 r/min（2 分）；转向由三相电流相序决定，由超前相序绕
组轴线转向滞后绕组轴线（1 分）；当 B 相电流达到正的最大值瞬间合成基波磁势正波幅在 B 相绕
组轴线正方向上。（1 分）
5、 由大到小排列某凸极式同步发电机参数数值大小（漏电抗 X s 、直轴同步电抗 X d 、零序电抗
θ ϕ
I （2 分）
jIX c
jIX c U
E0
E0
ϕ （2 分）
U I θ
（2 分）
三、分析回答 （20 分）
1、一台与无限大电网并联运行的汽轮发电机，原运行在额定状态下（ cosϕN =0.9 滞后），若保持
原动机输出功率恒定，逐渐减小励磁电流。分析回答：（14 分） 1）定子电流如何变化并分析其变化原因？画出定子电流随励磁电流变化的曲线图。 2）发电机发出的有功功率和无功功率如何变化并分析其变化原因？ 3）发电机最小励磁电流受什么因素限制并分析其变化原因？
《电机与拖动》电机与电气控制技术第3版答案
习题集第一章 变压器1-1 在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？。
答： 1）电源电压 U 正方向与其电流 I 正方向采用关联方向，即两者正方向一致。
2）绕组电流 I 产生的磁通势所建立的磁通 φ ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。
3）由交变磁通 φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它 的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。
1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：交变磁通绝大部分沿铁心闭合且与一、 二次绕组同时交链， 这部分磁通称为。
主磁通 φ；另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链， 且主要经非磁性材料而闭。
合，称为一次绕组的漏磁通 φσ1 。
根据电磁感应定律，主磁通中在一、二次绕组。
中分别产生感应电动势 E 1 和 E 2 ；漏磁通 φσ1 ；只在一次绕组中产生感应电动势E 1 ，称为漏磁感应电动势。
二次绕组电动势E 2 对负载而言即为电源电动势，其空载电压为 U 20 。
1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时， 原边额定电压不仅降落在原边电阻 r 1 上，而且还有漏磁压降，还有主磁通产生的压降，由于 - E 1 很大，或者说 Z m =r m +jx m 很大，致使励 磁电流很小。
1-4 一台单相变压器，额定电压为 220V ／110V ，如果将二次侧误接在 220V 电源上，对变压器有何影响？答 副边励磁电流将非常非常大。
因为原边接额定电压时主磁通 φm 为设计值，铁心磁路接近饱和，最大磁密 B m 接近饱和值；这时副边电压为 U 2≈E 2，即 E 2。
=110V不慎把到边接到 220V 时，副边漏阻抗也很小，电压与电势近似相等，因此有＝220V ，与原边接 220V 时相比，副边电势大小增大到原来的二倍。
我们E 2≈U 2知道， E 2＝ 4.44fw 2φm 因此 φm 也增大到原来的二倍，磁密 B m 也增大到原来的二 倍。
三相交流异步电动机工作原理
三相交流异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称交流电，将在空间产生旋转磁场，此磁场切割转子导体，将在转子中产生感应电动势及感应电流，并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转
当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。
由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。
转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。
电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
马达的工作原理
马达的工作原理马达是一种将电能转换为机械能的装置，它在现代社会中扮演着非常重要的角色。
马达的工作原理是基于电磁感应和洛伦兹力的作用，通过不同的结构和工作原理，马达可以实现不同的功能和应用。
下面我们将详细介绍马达的工作原理。
首先，让我们来了解一下马达的基本结构。
马达通常由定子和转子两部分组成。
定子是固定不动的部分，通常由铁芯和绕组组成，绕组中通有电流。
而转子则是可以旋转的部分，通常也由铁芯和绕组组成。
当马达通电后，定子中的电流会产生磁场，而转子中的电流会受到磁场的作用产生力，从而使得转子开始旋转。
其次，让我们来了解一下马达的工作原理。
马达的工作原理主要是基于洛伦兹力和电磁感应的相互作用。
当定子中的电流通入后，会产生一个磁场，而转子中的电流受到这个磁场的作用会产生一个力，从而使得转子开始旋转。
这种力就是洛伦兹力，它是由电流和磁场的相互作用产生的。
同时，当转子开始旋转后，它也会产生一个感应电动势，这就是电磁感应的原理。
这种感应电动势会使得转子中也产生电流，从而形成一个闭合的回路，使得转子可以持续地旋转下去。
最后，让我们来了解一下马达的应用。
马达作为一种将电能转换为机械能的装置，被广泛应用于各个领域。
比如在工业生产中，马达被用于驱动各种机械设备，如风机、泵和输送带等；在家用电器中，马达被用于驱动洗衣机、冰箱、空调等设备；在交通工具中，马达被用于驱动汽车、电动车、火车等。
可以说，马达已经成为现代社会不可或缺的一部分。
综上所述，马达的工作原理是基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用，通过定子和转子的结构和工作原理，实现了电能向机械能的转换。
马达在现代社会中有着广泛的应用，为人们的生活和工作提供了便利。
希望通过本文的介绍，大家对马达的工作原理有了更加深入的了解。
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的工作原理（如何产生旋转磁场并转动）文章目录旋转磁场产生原理旋转磁场的方向旋转磁场的转速三相异步电动机的工作原理是根据电磁感应原理而工作的，当定子绕组通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。
下面，我们分析旋转磁场的产生，电动机的旋转、转差率及转向。
旋转磁场产生原理三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W，各相绕组在空间上互差120°电角度，如下图所示，向这三相绕组通入对称的三相交流电，如图（b）（c）所示。
下面我们以两极电动机为例说明电流在不同时刻时，磁场在空间的位置。
下图（b）所示，假设电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入（用〇中间加个×表示），末端流出（用“⊙”表示），当电流为负值时，与此相反。
（a）简化的三相绕组分布图（b）按星形连接的三相绕组接通三相电源（c）三相对称电流波形图（d）两极绕组的旋转磁场在ωt=0的瞬间，iu=0，iv为负值，iw为正值，如图（c）所示，则V相电流从V2流进，V1流出，而W 相电流从W1流进，W2流出。
利用安培右手定则可以确定ωt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如图d①所示。
可见这时的合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向为一致，上方北极，下方是南极。
在ωt=π/2时，经过了四分之一周期，iu由零变为最大值，电流由首端U1流入，末端U2流出；iv仍为负值，U相电流方向与（1）时一样；iw也变为负值，W相电流由W1流出，W2流入，其合成磁场方向如图d②所示，可见磁场方向已经较ωt=0时按顺时针方向转过90°。
应用同样的分析方法可画出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π时的合成磁场，分别如图d③，④，⑤所示，由图中可明显地看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共计转过360°，即旋转了一周。
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n n1
n1
S
两极异步电动机示意图
（图中气隙磁场形象地 用N、S来表示）
N
N
n n1
n1
S
n1
n0
S
两极发电机示意图
两极电机制动运行图
思考：① n 能否等于 n1 ？何谓异步？ ②电机的转向由谁决定？
由于异步电动机的转速 n 总不等于同步 速 n1，因此在描述异步电机转速时通常采用 转差率的概念。 转差率的概念定义如下：把同步速 n1和 电机转子转速 n 之差与同步速 n1 的比值称为 转差率，用 s 表示：
n1 n s n1
空载转差率：小于0.5%
满载转差率：<5%
状 态
n与s 关系 E1 的 性质 T的 性质 能量 转换
电动机
n<n1 0<s<1 反电动势 电磁驱动 力矩 电能→机 械能
发电机
n>n1 s<0 电源电动势 电磁阻力矩
电磁制动
n与n1反向， n<0,s>1 反电动势 电磁阻力矩
原动机机械能 →电能
电能+机械能→内 部损耗（短路）
三种运行方式
①电动机运行 ②发电机运行 ③电磁制动
分析时，从作用于转子上的电磁力或电 磁转矩Torque的方向，以及定子电势e和 定子电流i有功分量所产生的电功率的正 负来判断电机的运行状态。
转子静止时的异步电机
分析前提： 把异步电机的磁通分成主磁通和漏磁通， 并把谐波磁通归并到漏磁通 假设：气隙中只有基波磁通，定、转子 绕组上只感应有基波电势 漏磁感应电势用漏抗压降表示
转子静止时的电路表示
正方向按变压器惯例
转子静止时的异步电机
一、电压平衡式
以下标l和2区别定子和转子电路的各物理量， 各种数量均取每相值。 从电路分析角度来看，转子不动时的异步电 机的电路方程与2次侧短路时的变压器的电 路方程相似
二、磁势平衡式
转子绕组是一对称多相绕组，与定子绕组 有相同极数。 绕线式转子有明显的相数和极对数，设计 转子绕组时，必须使转子极数等于定子极 数。否则，没有平均电磁转矩。 鼠笼转子的转子有鼠笼加端环组成。所有 导条在两头被端环短路，整个结构是对称 的，实质上是一个对称的多相绕组。鼠笼 转子的极数恒等于定子绕组的极数。
当转子有电流时，定子电流应包含两个分量
I I I 1 m 1L
由定子电流所产第一项用以产生基波磁通；第二项为负载分 量，用以抵消转子磁势去磁作用，它与转子 磁势大小相等方向相反
设定子绕组有m1相，磁势的振幅 N1k w1 m1 F1 * 0.9 * I1 2 p 转子绕组有m2相，磁势振幅
三、绕组折算
转子绕组的折算——把实际相数为m2、 绕组匝数为N2、绕组系数为kw2的转子 绕组，折算成与定子绕组有相同相数、 相同匝数和相同绕组系数的转子绕组。 在进行折算时，有电压变比、电流变比 和阻抗变比。
四、等效电路
single-phase equivalent circuit
三相异步电动机的简单工作原理
电动机运行时的基本电磁过程： 定子接三相电源上，绕组中流过三相对称电流， 气隙中建立基波旋转磁动势，产生基波旋转磁场，转 速为同步速: 60 f
n1 p
(r / min)
N
这个同步速的气隙磁场切割 转子绕组，产生感应电动势并在 转子绕组中产生相应的电流； 转子绕组在磁场中受到电磁 力矩作用，这个力矩驱动转子旋 转，实现电动机的工作过程。
在转子不动时，定、转子电势有相同频率， 由转子电流所产生的基波旋转磁势与由定 子电流所产生的基波旋转磁势有相同转速， 没有相对运动。 转子旋转磁势对定子旋转磁势产生去磁作 用，二者共同作用在主磁路中产生主磁通， 决定于定子电势El
E1 4.44 f1N1kw1m
E1受到定子电压平衡支配，决定了基波磁 通φm，从而决定了激磁电流Im。
N 2 k w2 m2 F2 * 0.9 * I2 2 p
激磁磁势
N1k w1 m1 Fm * 0.9 * Im 2 p
静止时：f1=f2（磁势速度为同步速一致）， 磁势平衡式
N1k w1 N1k w1 N 2 k w2 m1 m1 m2 * 0.9 * I m * 0.9 * I1 * 0.9 * I2 2 p 2 p 2 p