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一、异步电机的基本原理和结构异步电机是一种常见的交流电动机，其工作原理是利用交流电产生的旋转磁场来驱动转子实现动力输出。
异步电机的结构包括定子和转子两部分，定子绕组接通交流电源，产生旋转磁场；转子则受到旋转磁场的作用而转动，从而驱动负载工作。
二、异步电机的运行状态异步电机在运行过程中，可以根据其工作状态和条件分为三种类型，分别为：1. 恒定转速状态：在恒定转速状态下，电机的转速维持在一个恒定值不变，通常用于一些对稳定转速要求较高的场合。
2. 变速状态：在变速状态下，电机的输出转速可以根据需要进行调节，通常通过变频器或直流调速器来实现，适用于需要频繁改变转速的场合。
3. 负载变化状态：在负载变化状态下，电机的输出转矩和转速根据负载的变化而变化，通常用于负载波动较大的场合，需要根据具体负载情况调整电机的工作状态。
三、异步电机的运行条件异步电机能够正常运行需要满足一定的条件，包括：1. 供电电源的稳定性：电机工作时需要稳定的供电电源，电压波动过大或频率不稳定都会影响电机的正常运行。
2. 机械部件的良好状况：电机的轴承、油封、绝缘等机械部件需要保持良好的状态，否则会影响电机的工作效果甚至损坏电机。
3. 合理的负载匹配：电机的输出功率和转速需要与负载匹配，过大或过小的负载都会影响电机的运行效果和寿命。
4. 良好的通风散热条件：电机在运行过程中会产生热量，需要良好的通风散热条件来保持电机的温度在合理范围内。
四、异步电机各种运行状态和条件的应用不同的运行状态和条件适用于不同的场合和需求，具体应用包括但不限于：1. 恒定转速状态适用于一些需要稳定转速输出的场合，如风机、泵等。
2. 变速状态适用于需要频繁改变转速的场合，如输送带、提升机等。
3. 负载变化状态适用于负载波动较大的场合，如破碎机、混合机等。
总结：异步电机具有多种运行状态和条件，通过合理选择和配置可以满足不同场合和需求的工作要求。
在使用过程中需要注意保持电机和供电环境的稳定和良好，以保证电机的正常运行和延长其使用寿命。
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
1．异步电动机的转子有哪两种类型？各有什么特点？解：一种为绕线型转子。
转子上有与定子绕组相似的三相绕组，接成Y 接，三根引出 线通过集电环和电刷引出，以备接电阻或直接短路。
另一种为鼠笼转子。
转子绕组为笼形，导条嵌于槽内，两端各有一个端环将导条短路。
2．异步电机有哪三种运行状态？这三种运行状态的电功率和机械功率的流向如何？如何 根据转速来判断是哪种运行状态？解：设1n 代表同步转速，n 代表电机转速。
（1）电动机状态：01≥≥n n电机吸收电功率，输出机械功率；（2）发电机状态：1n n ≥电机吸收机械功率，输出电功率；（3）电磁制动状态：0≤n电机吸收电功率和机械功率，转化为电机内部的损耗。
3．已知一台三相异步电动机，,77.0cos ,380,4===N N N V U kW P φmi n /960,84.0r n N N ==η，求该电动机的额定电流。
解： )(4.977.084.03803104cos 33A U P I N N N N N =⨯⨯⨯⨯==φη4．一台三相绕线型异步电动机，A I V U N N 35,380==，定、转子绕组均为Y 接，每相 串联匝数和绕组因数为93.0,170,945.0,3202211====dp dp k N k N 。
求：（1）这台电机的变比i e k k ,；（2）当转子绕组开路且处于静止状态时，定子加额定电压，求转子每相感应电动势；（3）当转子绕组短路且处于静止状态时，定子接电源，量得定子电流为额定值，求 转子每相电流（忽略定子电流中的励磁成分）。
解：（1） 913.193.0170945.03202211=⨯⨯==dp dp e k N k N k913.193.01703945.03203222111=⨯⨯⨯⨯==dp dp i k N m k N m k （2）此时，电机相当于一台空载的变压器，因此，)(2203380311V U U E N===≈)(115913.122012V k E E e === （3）此时，电机相当于一台短路的变压器，在忽略励磁电流的情况下，有0'21=+∙∙I I所以)(6735913.11'22A I k I k I i i =⨯===5．一台笼型转子三相异步电动机，定子绕组：902.0,11411==dp k N ；转子导条数为 422=Q 。
《电机学》复习题一、填空1. 按功用电机可分为（）、（）、（）、（）；按电力机械运行情况分（）、（）。
2. 变压器是利用（）原理将一种等级的交变电压变为（）的另一等级的交变电压的静止电器。
3. 铁磁材料的重要特性是指（）特性；（）特性；（）特性。
4. 短路阻抗标幺值z k*=（），从运行角度看希望z k*（），但其值（），变压器短路电流太大，可能损坏变压器。
5. 同步发电机在并网后要进行（）和（）调节。
6. 直流电机按励磁方式分为（）、（）、（）、（）。
7.削弱高次谐波的方法有（）、（）、（）、（）。
8.同步发电机负载对称运行时，典型的电枢反应为（）、（）和（）。
二、判断题1. 当异步电机轻载高速运转时，其转速可以达到旋转磁场同步转速的速度。
（）2. 用空载实验测变压器的短路电抗和短路电阻；用短路实验测变压器的励磁电抗和励磁电阻。
（）3. 灯光旋转法能判断发电机频率比电网频率的高或低。
（）4. 要改变异步电动机转向，就要改变三相电源的相序。
（）5. 绕组进行折算时，仅保持折算前后磁势不变即可。
（）6. 直流电机的定子，又称为电枢。
（）7. 异步电动机等效电路中的附加电阻不可以用电感或电容代替。
（）8. 三相交流鼠笼异步电动机定子和转子相数不同。
（）9. 额定线电压的标幺值也为1。
（）10. 隐极式发电机的额定功率角越接近90°越好。
（）11.隐极式发电机的额定功率角越接近90°越好。
（）三、选择题1. 短距元件的电势比整距元件的电势（）。
a. 小；b.大；c. 相等；d. 不可比。
2. 变压器油的功用为（）。
a. 冷却；b.冷却，绝缘；c.绝缘；d. 助燃。
3. 当f=50Hz时，磁极数为4的异步电机的旋转磁场的转速为（）。
a. 1000r/min；b. 3000r/min；c. 1500r/min；d. 750r/min；4. 电机的极对数是2，则定子内腔整个圆周有（）电角度。
电工中级工技能鉴定试题库（附参考答案）一、单选题（共30题，每题1分，共30分）1、具有过载保护的接触器自锁控制线路中，实现欠压和失压保护的电器是A、电源开关B、断器熔C、接触器D、热继电器正确答案：C2、电感线圈和电容并联电路中，产生并联谐振，其下面说法不正确的是（）A、电路的总阻抗最大B、电路的总电流最大C、对每一支路而言，其电流比总电流大得多D、电压与电流同相位正确答案：B3、三相异步电动机过载保护用的电器是A、热继电器B、接触器C、熔断器D、中间继电器正确答案：A4、测量绝缘电阻前检查兆欧表能否正常工作，将兆欧表水平放置，空摇兆欧表手柄，使L和E两接线柱瞬间短路轻摇，指针应迅速指向( )A、中间位置B、“∞”C、水平位置D、“0”正确答案：D5、正弦交流电的三要素是 ( )A、瞬时值、周期、有效值B、电压、电流、频率C、周期、频率、角频率D、最大值、周期、初相位正确答案：D6、阻值为6欧的电阻与容抗为8欧的电容串联后接在交流电路中，功率因数为（）。
A、0.6B、0.5C、0.3D、0.8正确答案：A7、对一次设备起控制、保护、测量、监察等作用的设备称为（）A、二次设备B、监控设备C、主设备D、辅助设备正确答案：A8、行星减速机的主要传动结构中，不包括（）A、行星轮B、齿轮轴C、内齿环D、太阳轮正确答案：B9、热继电器的文字符号时A、QFB、KMC、KHD、GB正确答案：C10、变压器负载运行时，原边电源电压的相位超前于铁心中主磁通的相位，且略大于( )。
A、(A) 180°B、(B) 90°C、(C) 60°D、(D) 30°正确答案：B11、在利益关系中正确地处理好国家、企业、职工个人、他人（消费者）的利益关系称为( )A、服务群众B、办事公道C、诚实守信D、奉献社会正确答案：C12、相量图是用旋转相量法把几个 ( )的交流电画在同一坐标中A、不同频率B、同频率C、不同效率D、同效率正确答案：B13、定位销的数目一般为（）个。
异步电机有三种运行状态，可运行在发电机状态、电动机状态和电磁制动状态。
当转差率在S<0时，异步电机处于发电机状态；当转差率0<S1时，处于电磁制动状态。
也就是说，当异步电机转子的转速高于同步转速，此时转子的转向与定子旋转磁场的转向相同，处于发电机状态；当转子转向与旋转磁场同方向且转速低于同步转速，处于电动机状态；当转子转向与旋转磁场方向相反，处于电磁制动状态。
根据这一原理，只要用原动机把转子按旋转磁场的方向拖动，加速到超过同步转速，就可使异步电机成为发电机了。
1 异步电机发电的特点
由于使用异步电机发电在并网与调速两个主要方面有其独有的特点，因此近年来被风力发电领域所广泛使用。
1.1并网方面
不需要同期设备，只需象投电动机那样合闸就行。
电机的容量较大，可用软启动或变频启动等方式。
1.2调速方面
异步电机运转时，不象同步电机那样，转速与频率有着严格的对应关系。
异步电机的转速与频率没有严格的对应关系，理论上异步发电机的转差率在-∞<S<0范围内都是发电运行状态。
因此特别适合原动机不好控制的情况。
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1.3短路方面
从异步发电机负荷特性曲线可知，异步发电机的负荷电流增加到临界值时，发电机电压急剧下降，直至崩溃。
异步发电机三相短路时情况和此相似。
所以当异步发电机发生三相短路时，电压将急剧下降，直至电压崩溃，不会有很大的短路电流。
当发电机发生不对称短路，如单相短路，此时该相绕组相当于一个短路绕组，它将产生去磁效应，最终使电压崩溃。
从以上分析可见，异步发电机无需装设任何形式的短路保护。
2 异步发电机的运行方式
和其它发电方式一样，异步机在发电时也有两种运行方式，独立运行与并网运行。
2.1异步发电机独立运行
异步发电机独立运行时，由于电机的铁芯中通常会有一些剩磁存在，当电机转子被原动机拖动时，与定子绕组的磁场相互作用，导体中就有感应电流。
载流导体在磁场中运动，又在定子绕组中产生感应电动势。
如果在定子绕组加一组电容，使闭合回路的总阻抗呈容性，那么电流产生的磁通就与剩磁的磁通同相叠加而得到加强，使总磁场变强，进而使感应电动势增大。
如此反复，最后因铁芯达到饱和状态而使电动势不再增加。
此时的端电压已达到额定值，就可以带负载，达到发电的目的。
带负荷之后，还得根据负荷的变化投切相应的辅助电容器组。
这种励磁建压方式类似于同步发电机的自励方式。
如果铁芯中没有剩磁，可以事先用蓄电池接在电机某一相的绕组上，通电几秒钟对铁芯进行磁化，或称充磁。
这种运行方式，被用于自成供电体系的农村微小型电站。
2.2异步发电机并网运行
异步发电机并网运行时，情况可以更简单些。
因为电网中的无功电流就可为电机建起旋转磁场，所以可以省去励磁所需的电容。
运行时只要把电机投入电网、把转子的转速提高到超过同步转速就可开始发电。
这种励磁建压方式类似于同步发电机的它励方式。
在实际的设计技术操作环节上，往往是在把转子速度加速到同步转速附近（如90%～95%额定转速）的同时，通过软启动装置或变频启动装置把电机并入电网，以减低启动电流对电网造成的影响。
这种运行方式，不需要同期装置，是被风力发电广为采用的原因之一。
3 异步发电机的调速
风力发电选择异步电机作为发电机另一个主要原因是，因为异步电机的转速与频率没有严格的对应关系。
这个特点对于调速环节的考虑十分重要。
风力发电不象水力发电和火力发电那样，可以预先对水池水位或锅炉压力进行调节。
风力的随机瞬变性会使得保持风力发电机的转速不易恒定。
但正是由于异步电机有此特点，可以使风力发电放弃调速环节。
其机理大致是，当原动机有加速趋向或者说原动机输入的机械功率增加时，有加速趋势的转子会被以恒定速度旋转着的定子磁场所阻止，通过气隙磁场转化成为电磁功率、以有功的形式输入到电网。
通俗讲就是：电网在定子中建立的磁场形成的电磁转矩，对转子的加速企图有阻止作用。
所以宏观上看，风轮的转速不论风大风小看不出有什么不同；而在微观方面分析，转差率或输出功率已经有了明显变化。
4 异步发电机的弊端
以风力发电机为例，风力的随机瞬变性会使得发电机出力不稳，这与电力系统要求的可靠性、稳定性的原则相悖。
的确，风力发电机出力变动造成的波动是需要电网中其它发电机组去调节平衡的。
但风力发电机的容量一般占系统容量的比例较小，通常小于10%，即便全投或全切，电网也完全有调节能力，是不会对电网稳定性产生影响。
也有学者通过实验分析，得出了风力发电的容量占到系统容量比例的30%时，电网仍能稳定运行的理论。
其实风力发电机引起的电网波动，也要综合分析处于所在节点上其它电厂机组的容量和调节能力。
投入电网运行的异步发电机，要依靠从电网吸取容性无功来励磁，风力发电研究部门曾做过简单的测试，所需要的励磁电流一般可达到额定电流的20%~30%左右，最大可达40%，这会使得电网的功率因数降低。
解决的办法是增加集中或分散补偿
装置。
如果异步发电机建造的地理位置恰处于某长线路末端、容性无功充足，那就最理想不过了。
其次由于风力的随机性较大，目前还没好的办法来控制风力大小，异步风力发电机在电网运行中，不能像一般同步发电机那样，应根据网上负荷情况随时调节导叶片进行负荷的增减。
这也是异步风力发电机容量占系统容量比例较低的原因之一。
近年来风力发电作为洁净能源发展较快，而异步发电机以它独有的特点被风力发电广泛使用。
