电动机定子端电压U的变化对电动机运行的性能影响
陈伯时《电力拖动》思考题答案
第2 章三、思考题2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。
特点略。
2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。
三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。
2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。
2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。
其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。
因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。
2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。
电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。
若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。
2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？答：不是。
因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。
同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响
工作研究—52—同步电动机转子失磁及定子频率变化对运行的影响姜巍（佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002）摘要：同步电动机转子的励磁方式通常采用电励磁的方式，由于整流桥故障或电机转子断线，就会导致转子失磁，另外电网频率的变化也会对正常带载运行的电机产生非常大的影响，下面对在这两种常见情况分别发生时在电机内部产生的影响进行分析，以便读者对这一现象有更直观的了解，有一定的实际使用指导意义。
关键词：频率变化；转子失磁；附加转矩；过电流引言由于电力系统波动，会导致作用于电机端的频率发生变化，另外励磁系统中带有无刷励磁结构，旋转整流模块安装在电机转子上，散热变差，这就导致额定运行时对电机的各项性能产生非常重要的影响，严重时可能导致停机事故的发生，影响实际的生产，下面我们具体分析这两种情况对电机性能的影响情况，频率在哪些范围内可以短暂运行、哪些情况必须停机排除故障。
1转子失磁对同步电动机的影响同步电动机正常运行时，定子旋转磁场拉着转子磁场以同步转速运转，这种驱动性质的同步电磁转矩与转子轴上的机械负载转矩相平衡。
失磁时，转子磁场衰减，同步电磁转矩减小，由于负载转矩不变，转子开始减速，出现失步，此时转子就和定子旋转磁场有了相对运动，在阻尼绕阻和励磁绕组(不开路时)以及转子表面感应出交流电流，这个电流与定子旋转磁场相互作用产生异步电磁转矩，异步电磁转矩为驱动转矩，拖动转子以低于同步转速的速度旋转，进入异步运行状态。
定子电流升高并出现波动定子电流升高可以这样理解:电动机失磁后，由于它所拖动的机械负载不变，定子电流中的有功分量几乎不变；而同步电动机的气隙较大，异步运行时，需从电网吸取大量的无功电流来励磁，因此，定子电流可能超过额定值。
定子过电流一般不会很大，约为额定电流的1.2倍左右。
定子电流波动的原因是由于转子中的交流电流以及转子的直轴、交轴磁路不对称所引起。
异步运行时，转子励磁绕组中感应出一个频率为sf 1的单相交流电流，这个电流产生脉动磁场，该磁场可以分解为两个转向相反的旋转磁场，其中一个以相对于转子为sn 1的转速与转子同向旋转，另一个以相对于转子为sn 1的转速逆转子转向旋转。
电源电压频率对电动机运行的影响
电源电压频率对电动机运行的影响
电源电压低于电动机的额定电压时，就会引起定子铁芯旋转磁场减弱，而旋转磁场的减弱又会使转子绕组感应电流减小，由于电动机的转矩是由转子绕组感应电流和旋转磁场相互作用产生的。
所以这两方面的降低将使转矩大大降低，严重时电动机可能起动困难或不能起动。
正常运行中，电压降低后，由于所带负载不变，电动机就会因转矩减小而转速变慢，这会使转子绕组切割磁力线的速度加快而增加感应电流和定子电流，有时造成过电流运行，时间长了，电动机就会过热甚至烧毁。
电源电压高于电动机的额定电压时，电动机的励磁电流就会随着外加电压的升高而增加，其结果会使电动机的铁损增大和功率因数降低，对电动机运行同样不利。
因此，电动机运行在额定电压下较为适宜，一般不超过额定电压的±7%。
假如一台电动机在额定电压、额定负载下工作，如果负载再增加，电动机转速就会因受到阻力而慢下来，这时转子绕组切割磁力线的速度加快，而使转子绕组和定子绕组电流增加形成过热，严重时甚至被烧毁。
当负载减小时使电动机的转速加快，转子绕组感应电流和定子电流就会因此而减小。
电动机空载运行时，定子电流基本全是励磁电流，这对电动机本身没有什么害处，但会降低电网功率因
数，加大电能损耗和降低设备利用率，对经济运行同样不利。
电源频率过低会使电动机铜损增加，转速、效率和功率因数降低，加速电动机的绝缘老化，缩短使用寿命。
11级电机与拖动复习题
11级电机与拖动复习题电机与拖动基础复习题第三章直流电机一、单项选择题1.直流电动机的电刷的功用是( )。
a.清除污垢b.引入直流电压、电流c.引出直流电压、电流d.引出交流电压2.发电机的用途是将( )转换为( )，电动机的用途是将( )转换为( )。
a.机械能b.电能3.直流电动机的机械特性是指电动机( )与( )的关系。
a.转差率Sb.主磁通φc.电机转速nd.电枢电流Iae.电磁转矩Tem4.直流电动机的铁损是指电枢铁心的( )损耗和( )损耗。
a.电枢绕组b.摩擦损耗c.涡流d.磁滞e.电压损耗f.杂散损耗5.直流发电机的理论基础是( )定律。
a.基尔霍夫b.全电流c.电磁感应d.欧姆6.直流电机作发电机运行时a. E a<="" p="">b. E a<="" p="">c. E a>U，T em与n方向相反d. E a>U，T em与n方向相同7. 直流电机由主磁通感应的电动势存在于( )a. 励磁绕组b. 电枢绕组c. 换向极绕组d. 励磁绕组和换向极绕组8．要改变并励直流电动机的转向，可以（）a．增大励磁b．改变电源极性c．改接励磁绕组与电枢的联接d．减小励磁9.直流并励电动机起动时，起动电阻应置于a.零位置b.中间位置c.最大位置d.任意位置10.直流电动机的额定功率是指直流电动机在额定运行时，其轴上( )a.输入的机械功率b.输出的机械功率c.输入的电磁功率d.输出的电磁功率11.直流发电机电枢导体中的电流是( )a.直流b.脉动直流c.交流d.无法确定12．并励直流发电机是指：（）a. 励磁绕组和电枢绕组并联b.励磁绕组和换向极绕组并联c.换向极绕组和电枢绕组并联d.励磁绕组和起动电阻并联13. 和交流电机相比，直流电机的优点是：（）：a.直流电机的结构比交流电机简单b.直流电机便于调速c.直流电机维护比交流电机简单d.直流电机的输出功率比交流电机大14．直流发电机的电刷装置的作用是（）a. 将励磁电源引出励磁绕组b.将励磁电源送入电枢绕组c. 整流并将电枢绕组的感应电势引出d.以上均不对 16．直流发电机的工作原理基于（）a.基尔霍夫定律b.电磁感应定律c.电磁力定律d.欧姆定律 17.左手定则用于判定（）a.正在做切割磁力线运动的导体产生感应电势的方向b. 通电线圈的磁力线方向c. 处在磁场中的载流导体受力方向d.以上三点都不是二、判断题1.直流电动机的换向极的作用是为了改变电动机的旋转方向.( )2.直流发电机和交流发电机都是将机械能转换为电能的装置.( )3.直流电动机机械特性的斜率与电枢电阻成正比，电枢电阻大，其机械特性的斜率也大，机械特性就软。
电机学第一到四章自测题参考答案
第一章自测题参考答案（一）填空题l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。
2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。
3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。
4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。
5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。
6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。
7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。
8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a Ra增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。
（二）判断题l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。
（×）2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。
（√）3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。
（×）4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。
（×）5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。
如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。
电机拖动自动控制课后答案
第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。
电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。
2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。
负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。
3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？ 开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。
3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。
在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。
现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。
因给定电压Un*不变。
因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。
由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。
4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
电机学第三版课后习题答案解析
电机学第三版课后习题答案变压器1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。
1-2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？答：不会。
因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。
1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。
性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。
1-4一台220/110伏的变压器，变比221==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。
由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。
于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。
再由3.12f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗120r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电力拖动自动控制系统习题
电力拖动自动控制系统习题一、填空1、变（）调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压需要有专门的可控（）。
2、在直流闭环调速系统中，通常在电动机轴上安装一台（）引出与转速成正比的（）。
3、对于调速系统的转速控制，归纳起来有以下三个方面：（）、（）、（）。
4、闭环系统与开环系统相比，反馈闭环控制主要有以下几个方面的优越性：机械特性（）、静差率（）、调速范围（）。
5、闭环调速系统的调速精度依赖于（）和（）精度。
6、直流调速系统要达到无静差调速，要采用（）规律。
7、直流调速系统的双闭环调速系统指的是（）负反馈和（）负反馈。
8、双闭环调速系统中设置了（）调节器和（）调节器。
9、转速、电流双闭环调速系统（）调节器的输出作为（）调节器的输入，再用（）调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
10、调节器的工程设计过程通常分成两步：第一步选择调节器的（），第二步选择调节器的（）。
11、设计多环控制系统的一般原则是从（）开始，一环一环地逐步向（）扩展。
12、直流三环调速系统就内环的反馈参数而言，有带（）内环和带（）内环两类。
13、在直流电动机可逆调速系统中，可逆线路有两种方式：（）可逆线路和（）可逆线路。
14、励磁反接可逆线路只适用于对快速性要求（），正反转（）的大容量可逆线路。
15、直流脉宽调速变换器有不可逆和可逆两类，可逆变换器又有（）式、（）式、（）式等多种电路。
16、直流脉宽调速变换器的结构型式有（）型、（）型等类型。
17、从能量转换的角度上看，可以把异步电动机的调速系统分成转差功率（）型、（）型、（）型等三大类型。
18、当异步电动机电路参数不变时，在一定转速下，电动机的电磁转矩Te与定子电压U的（）成正比。
19、从结构上看静止变频装置可分为（）变频和（）变频两类。
20、从变频电源的性质上看。
不论是交-交变频还是交-直-交变频，都可分为（）变频器和（）变频器两大类。
21、电压源交-直-交变频器适应于（）拖动，稳频稳压电源。
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电动机定子端电压对电动机运行的影响
当电压升高时,电动机的电磁力矩M正比于电压U的平方,电磁力矩增大,但这里分两种情况:当电压偏离额定值不大,磁通还增大得不多的时候,铁芯未饱和,激磁电流的增加是与电压成比例的,此时负载电流减小占优势.在负荷力矩一定时,由于电磁力矩增大,转差率S将减小,转子电流也将随之减小,定子电流是减小的.(转差减小,负载电流减小,而激磁电流增大).
另一方面,当电压继续升高时,电动机中的磁通将增加,由于电动机磁路的饱和,在磁通增加不多的情况下激磁电流将大大增加.由于在额定负载范围内运行时,转差率很小,因此由于转差率减小而引起转子电流的减小小于电压升高激磁电流增加,结果使定子电流上升.因此,当电压升高时,不仅铁损增大,而且定子绕组的铜损也要增加,电动机的功率因数变坏.这就使定子
绕组过热.
当电压降低时,由于磁通的减小使激磁电流也减小,电磁力矩降低,如负载力矩一定时,转差增大,转子电流和定子中负载电流都增大,而激磁电流减小.通常前者占优势,故当电压降低时,
定子电流通常是增大的.
另一方面,当电压降低时,由于磁通的减小,电动机的电磁力矩M将正比于电压U 的平方而降低.假如电机输出额定功率时,电磁力矩M的减小将使转差率S增加较多,引起转子电路的功率因数降低,必将使转子电流大大增加,直到电动机产生的电磁力矩和负载力矩平衡为止. 如果电压降低过多,转差率的增大而引起转子电流的增加将大于激磁电流的减小.结果使电动机的功率因素变坏,转子和定子电流将超过允许值.虽然由于磁通减小,铁损或许降低一些,但铜损随电流的平方而成正比的增加,所以总的损耗还是增加,电机将会过热.
三相异步电动机的电磁转矩M是由转子电流I2与定子旋转磁场的磁通相互作用产生的.由转矩公式可导出异步电动机的电磁转矩和电原电压的平方成正比的结论.
异步电动机的电磁转矩对电源电压是很敏感的,如电源电压有所降低,电动机的转矩会大大降低,如电动机的端电压降低为原来电压的80%,电机转矩就会减少到原转矩的64%.如电动机的端电压降低为原来电压的70%,电机转矩就会减少到原转矩的50%.
我们知到异步电动机的电磁转矩与电压的平方成正比.假如电机空载时,若电源电压增大,则引起旋转磁场的磁通增大,磁通的增大又引起转子感应电流的增大,使电磁转矩成比例的增大,电动机定子电流也增大.反之,电磁转矩将按比例减小,定子电流也相应减小.
假如电动机在一定的负载状态下运行时,电动机输入电源电压下降,则电磁转矩下降,转子的转速也下降(即:转差率S上升),这时定子磁场对转子的切割作用增强,转子产生的感应电流加大,转子电流所形成的磁场对定子磁场的去磁作用加大,使得定子绕组的电流也必需增大来补偿转子磁场的去磁作用,所以电动机的输入电流也越大.当定子电流的增加足以抵消转子磁场的去磁作用,电动机会在一个新的平衡点上稳定运行.
假如电动机输入电压继续降低,使负载阻力矩大于电动机的输出力矩,电动机的电流将急剧上生,容易烧毁电动机!
国家标准规定,电动机只有在电源电压波动正负5%之内,方可长期运行。