说三相异步电动机的主磁通基本不变。
若电动机起动或所带负载超过额定值较大时，由于电动机绕组流过的电流较大，绕组的漏阻抗压降较大，绕组电势就比电源电压小很多此时的主磁通就不能保持不变。此外，当电动机的电源不为恒定值时，其主磁通也当然不能保持不变。因而并非在任何情况下主磁通都保持不变。
（答毕#）
3-3-2、转子电路的频率与转差率有什么关系？转子不动时和空载时转子频率各为多少？
答： 当电源电压频率不变时，转子电路的频率与转差率成正比，即：f=s·f 。转子不
2
1
动时，由于转差率s=1，转子频率就等于定子（电源）的频率；空载时，因转差率很小（可近似为零），因而转子频率也很小，接近于零。
（答毕#） 3-3-3、转子电路的感应电势E2如何随转子的转速而变？
答： 异步电动机的转速升高，转子绕组切割旋转磁场的速度减小，转子电路的感应电势
E2随之减小。若设：转子不动时转子电路感应电势为：E2O ，则E2=s·E2O=E2O·(n0-n)/n0=E20·(1-n/n0)；由此可见，n↑→E2↓。若n=0，则E2=s·E2O（此时转子电势最大）；当n=n0时；则E2=0 。
（答毕#）
3-3-4、转子漏抗X2与转差率有什么关系？在什么情况下X2＜＜R2，使转子电路接近于电阻电路？
答： 若设：转子不动时转子漏抗X
为常数，则转子漏抗与转差率成正比，即：X2=s·X2O 。
当异步电动机空载时，转差率很小（可近似为零），则X2=s·X2O≈0。此时就有X2＜＜R2，使转子电路接近于电阻电路。
（答毕#） 3-3-5、三相异步电动机的定子电流是如何随机械负载的增加而增加的？
2O
答： 机械负载增加时，转速将随之下降，转子电势增大，转子电流增加，转子磁势也增
加；由于转子磁势具有去磁作用，气隙磁通出现下降趋势，定子绕组的感应电势也随之出现下降趋势；但是电源电压不变，因此定子电流随之增大。定子电流增大，定子磁势也就增大，可以补偿转子电流随机械负载的增加对磁通的影响，从而阻止定子电势的进一步下降的趋势，以达到新的平衡。见而言之，机械负载的增加是通过转子电流、气隙磁通作用于异步电动机的定子绕组，而使定子电流随之增加的。
（答毕#） §3—4．三相异步电动机的运行特性 （书
P．35．） 3-4-1、为什么转子电流增大到一定程度后随电流的增加电磁转矩反而减少？
答： 电磁转矩与电流的关系可表示为：Ｔ＝ＫΦICosφ（见书P．32．式3-4-1）；由
T
2
2
式可见电磁转矩不仅与转子电流成正比，且与其功率因数Cosφ2有关。由Cosφ2和I2的表达式： Cosφ2=
R2R22?X22=
R2R22??sX20?2；
22020 I2=
（见书P．30和P．31），可见：转子电流的增加，通常是由机械负载转矩的增大，使转速下降、转差率增加而引起的；但转差率增加的同时也使功率因数减少。为了综合分析，将
22
Cosφ2和I2的表达式代入转矩表达式，得：Ｔ＝ＫTΦｓR2E20/[(R2)+(ｓX20)]。当ｓX20较小时，ｓ↑→Ｔ↑；但当ｓ继续↑，(ｓX20)≈或＞R2时，ｓ↑将使Ｔ不但不增加反而减少。可以证明，当R2≈ｓX20时，电磁转矩最大（见书P．33．式3-4-3、式3-4-4）。这就是说，随着转子电流增大到一定程度后，电流的增加不仅不能使电磁转矩增加，而且会使其减少。
sER2??sX?2 （答毕#）
3-4-2、什么是电动机的机械特性？为什么说异步电动机是硬特性电机？
答： 电动机的转速（或转差率）与电磁转矩的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。由
异步电动机的机械特性曲线可以看到：在额定转矩范围内，机械特性比较平坦，转速随负载的变化不大，因此说异步电动机是硬特性电机。
（答毕#）
3-4-3、为什么说异步电动机对电源电压的变化比较敏感？
答： 由于异步电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，当电源电压有较小的变化时，
电动机的电磁转矩将有较大的变化；从而引起转速或转差率的较大变化。因此说异步电动机对电源电压的变化比较敏感。
（答毕#）
3-4-4、如果异步电动机长时间在不适当的低压下运行将导致什么后果？
答： 电源电压太低时，异步机的电磁转矩将严重减少。带动相同大小的负载运行时，转
速下降很多，电流则增加很多。在此情况下长时间运行将使电动机因严重发热而损坏。 （答毕#） 3-4-5、在什么条件下电磁转矩近似与转差率成正比？
答： 在额定负载范围内，转差率很小，转子漏抗的影响很小。此时，电动机的机械特性
曲线近似为直线，电磁转矩近似与转差率成正比。
（答毕#） §3—5．三相异步电动机的起动 （书
P．38．）
3-5-1、起动电流大有什么不好？如果普通鼠笼机频繁起动对电动机有无影响？
答： 起动电流大，对于不经常起动的电动机本身影响并不大，但起动电流大将引起大的
线路压降，这将影响其它电气设备的正常工作。普通鼠笼机若频繁起动，由于电动机产生的热量不能完全散发，将使电机温升超过额定值，出现过热，从而可能损坏电动机。 （答毕#）
3-5-2、电动机起动时，是否负载越大起动电流越大？负载大小对起动过程有无影响？
答： 起动时异步电动机的电流主要与其转速有关，只要负载转矩小于电动机的起动转矩，
则负载转矩的大小不影响起动电流。负载的大小对起动过程是有影响的；其影响主要表现在：负载大，起动的加速过程长，电动机起动时总的发热量增加容易造成电动机因过热而烧毁，尤其是自扇式冷却的电动机，因起动时转速较低，自带风扇风力不足，更是容易损坏电机。 （答毕#）
3-5-3、异步电动机的基本起动方式有几种？鼠笼式电动机有几种起动方式？
答： 异步电动机的基本起动方式有：鼠笼机的直接起动和降压起动，以及绕线式机的转
子电路串电阻起动等。鼠笼机除直接起动外，降压起动的方式主要有：（1）定子电路串电阻、电抗降压；（2）星形——三角形降压；（3）自耦变压器降压等起动方式。 （答毕#）
3-5-4、常用的降压起动方法有几种？为什么降压仅适用于空载或轻载起动？
答： 常用降压起动方法（鼠笼式异步电动机）主要有：（1）定子电路串电阻、电抗降压；
（2）星形——三角形降压；（3）自耦变压器降压等起动方式；由于降压起动时，不仅起动电流减小，起动转矩也减小，若不用于空、轻载起动，则可能发生“堵转”，出现“起而不
动”的现象。
（答毕#）
3-5-5、特殊鼠笼式电动机的突出特点是什么？
答： 特殊鼠笼式电动机的突出特点是：起动电流相对较小，而起动转矩却较大。但是它
们的额定转差率通常相对较大，效率也相对较低。
（答毕#） §3—6．单相异步电动机 （书
P．41．）
3-6-1、单相单绕组异步电动机或断相的三相异步电动机为什么没有自起动能力？
答： 断相的三相异步电动机和单相单绕组异步电动机一样，通电后绕组流过的仅为单相
交流电流，在气隙中只能产生“脉振磁场”，不能产生旋转磁场。而通过原理分析可知，“脉振磁场”产生的起动力矩为零（或者说，只有旋转磁场才能产生起动力矩），所以说它们都没有自起动能力。
（答毕#）
3-6-2、三相异步电动机运行中发生断相，还能继续运行？若重载发生断相会有什么问题？
答： 三相异步电动机运行中发生断相，电机定子绕组产生的磁场为脉振磁场，根据“双
旋转”原理，脉振磁场可分解成“大小相等、转向相反、转速相同”的两个旋转磁场。由于电机已在运行中，转子绕组相对于这两个旋转磁场的转差率完全不同。总体而言，与转子转向相同的磁场对转子产生的电磁转矩较大，而反向磁场产生的转矩则较小，于是电动机产生的电磁转矩虽然大大减小，但仍不为零。若电机所带负载较轻（或为空载），则电机仍将继续运行。
若负载转矩较大，则电机的转速明显下降，损耗明显增加，电动机很容易过热。若电机原为重载运行，其产生的Tmax可能将小于负载（重载）转矩，电机减速可至堵转（停止不动），定子绕组流过的堵转电流（就是起动电流）将使电机过热。 （答毕#）
3-6-3、为什么拨动一下转子，单相异步电动机就能继续转动？
答： 单相异步电动机通电时，若转子不动，则由脉振磁场分解的正反向旋转磁场相对于
转子的转速大小相等、方向相反，产生的电磁转矩也大小相等、方向相反。若拨动一下转子，则转子相对这两个磁场的转差率不等，产生的电磁转矩也不等。可以证明（通过式3-4-2、3-6-3、3-6-4以及式3-3-4的综合分析）转子转动方向上的电磁转矩较大，电机将继续运行下去。因此波动以下转子，单相异步电动机就能继续转动（此时设，负载转矩很小或空载）。 （答毕#）
3-6-4、什么是电容分相式和电阻分相式单相异步电动机？如何改变它们的转向？
答： 电容、电阻分相式单相异步电动机的基本原理是使定子两相绕组的阻抗不同，虽接
于同一相电源，但流经两个绕组的电流相位不同。起动时，能在气隙产生旋转磁场。通常这种电机所带的负载较小，起动后可将其一相绕组断开，使电机工作在真正的“单相”状态下（这可以减小起动绕组的线径，从而减小体积）。
若要改变它们的转向，则应将其任一绕组接线脱开，对调一下其连接方向后接好，使流经该绕组的电流相位相差180°（此时，另一绕组的接线保持不变）。因而，原来两个绕组中的电流的超前和滞后关系正好相反；气隙旋转磁场的转向变反，电机的转向得到改变。 （答毕#）
（第三章“解答”结束）
第四章．同步电机 （28题） §4—1．同步电机的结构 （书P．46．，）
4-1-1、凸极和隐极同步发电机各有什么特点？应用上有什么不同？
答： 凸极式的特点是：励磁绕组为集中绕组，气隙不均匀。由于其离心力较大，主要应
用在中、低速原动机拖动的场合。而且，由于凸极式的励磁绕组为集中绕组，使其可安装的极对数多，要产生50Hz交流电，则必须由中、低速原动机拖动。
隐极式的特点是：气隙均匀，为了保证气隙磁通近似为正弦，则应采用分布式励磁绕组。隐极式的抗离心能力强，主要用于高速机。而且，由于隐极式的励磁绕组为分布绕组，使其可安装的极对数少，要产生50Hz交流电，则必须由高速原动机拖动。 （答毕#）
4-1-2、同步发电机电枢绕组Y连接有什么优点？
答： 同步发电机的主极磁场和电枢磁场由于原理和工艺等方面的原因，将会使其电枢绕
组的感应电势为非正旋波。非正旋波的电枢电势（根据富氏级数展开原理），是由基波及奇数高次谐波组成。谐波的存在对电网将产生“谐波污染”，导致一系列不良的影响。三相电势中的3（或3的整数倍）次谐波，大小相等，相位相同。若接成Δ连接，将会在Δ连接的三相绕组内部产生环流，增加绕组的铜耗等不良后果。而采用Y连接则不但不会构成环流，而且输出的线电压中不含3（或3的整数倍）次谐波，从而减少了谐波的影响。因此同步发电机电枢绕组常接成Y连接。
（答毕#）
4-1-3、什么是自励和他励发电机？什么样的他励发电机可以成为无刷同步发电机？
答： 凡以发电机本身的电枢绕组（或辅助绕组）为励磁电源的发电机称为自励发电机，
自励发电机通常是靠磁极的剩磁进行初始起励建压的。凡设有专用励磁电源的发电机称为他励发电机。他励发电机的专用励磁电源通常是由与发电机同轴的小容量发电机提供。若采用转枢式小型同步发电机作为励磁机，则由于提供给主发电机转子励磁电源的励磁用发电机（转枢式）电枢也在转子，且两机同轴。这样就可在两机的共同转动部分（转子上）装设整流装置，直接在转子提供励磁电流，从而实现“无刷”同步发电机的工作。 （答毕#）
4-1-4、船用三相同步发电机铭牌额定容量250kVA，额定电压400V，试问额定电流是多少？
250000答： ∵Sn=3Un?In，∴In=Sn/(3Un)=3?400≈360.8（A）
额定电流约为361安。
（答毕#）
§4—2．同步发电机的基本特性 （书P．50．，）
4-2-1、什么是剩磁电压？如何用实验方法测剩磁电压？
答： 同步发电机的剩磁电压是指：同步发电机在额定转速下运行，不加励磁时，主磁极
的剩磁在电枢绕组上感生的空载相电压。用实验方法测量剩磁电压做法是：先断开发电机的励磁电源接线，同时断开其负载，让原动机带动同步发电机在额定转速下运转；然后测量电枢一相绕组的电压，即得同步发电机的剩磁电压。
（答毕#）
4-2-2、什么是电枢反应？有几种典型的电枢反应效应，都在什么条件下发生？
答： 同步发电机的电枢反应是指：当同步发电机接通负载时，三相电枢绕组流经的电流
产生的电枢旋转磁场对主磁极磁场产生的某种确定性的影响。典型的电枢反应效应主要有如下三种，即：①、交轴电枢反应，在E0与Ia同相位时产生（若忽略电枢绕组电抗的影响，发电机相当于带纯阻性负载）；②、直轴去磁电枢反应，在Ia滞后于E0 90°时产生（此时发电机带纯感性负载）；③、直轴增磁电枢反应，在Ia超前于E0 90°时产生（此时发电机带纯容性负载）。
（答毕#）
4-2-3、起动大容量异步电动机时对同步发电机的电压有何影响？为什么？
答： 起动大容量的异步电动机时，将使同步发电机的电压下降。这是因为，异步机起动
电流大，且功率因数低（消耗大量感性无功）。因此大容量异步电动机起动时，同步发电机电枢绕组流过的大电流滞后于空载电势的电角度较大，同步发电机的电枢反应去磁分量较大，从而使发电机气隙的（合成）磁通减小，发电机的端电压下降。此外，电枢电流大，使发电机电枢绕组的漏阻抗产生的压降也大，将近一步使同步发电机的电压下降。 （答毕#） 4-2-4、同步发电机的电压变化率的大小、正负与什么有关？为什么？
答： 同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的负载的大小和性质有关。因
为负载大小影响了电枢反应作用的大小，负载的性质决定了电枢反应的去磁、增磁性质。电枢反应是去磁的话，电压变化率为正；电枢反应是增磁的话，电压变化率为负，电枢反应越强，电压变化率的值就越大（反之亦然）。
（答毕#） 4-2-5、如何根据不同性质的负载调节励磁电流，才能保持同步发电机的电压不随负载而变？
答： 根据对同步发电机的电枢反应的分析（参见4-2-4“答”），或根据同步发电机的调节
特性可知：同步发电机的电压的变化受其所带负载的大小和性质影响。因此若要保持同步发电机的电压不随负载而变，则应使励磁电流随负载的大小和性质而得到相应的控制或调节。若能按同步发电机的调节特性，对励磁电流进行控制，则同步发电机的电压将能保持恒定而不随负载而变。
（答毕#）
§4—3．同步发电机的电压、转矩和功率的平衡 （书P．52．，）
4-3-1、同步电抗在电枢电路中的作用有什么物理意义？
答： 同步发电机同步电抗的物理意义就是电枢绕组的自感电抗。它由两部分组成，即：
①、磁路以空气隙为主的漏感电抗；和，②、磁路穿过转子铁心（对气隙磁场产生影响）的电枢反应电抗。由于电枢反应磁通路径的磁阻比漏磁路径的磁阻小，所以同步电抗的大小主要由电枢反应电抗决定。在电枢电路中，同步电抗可用来表示和分析电枢反应作用对同步发电机端电压的影响。
（答毕#） U 4-3-2、画同步发电机有电感性负载时的简化相量图。 jIaXL
答： 参见书P.51.图4-3-3（a）。若将负载也标出，则如右图所示。 IaRL （答毕#） I 4-3-3、同步发电机的电磁阻转矩的大小是与电枢电流成正比还是与有功功率成正比？
答： 根据书P．52．式4-3-9和式4-3-10， T = 3E0ICosψ/Ω≈3UICosφ/Ω，同步发电机
的电磁转矩（即，阻转矩）的大小与电枢电流的有功分量成正比。也即，与有功功率成正比。这是因为电磁阻转矩反映的是原动机施加在发电机轴上用于产生电磁功率的转矩，也就是原动机对同步发电机做功所施加的转矩。因而该转矩就应与有功功率成正比（无功功率不产生转矩）。而电枢电流不仅包含有功分量，而且包含（能量反复储存释放或变换存储方式所需的）无功分量。因此，同步发电机的电磁阻转矩的大小与电枢电流的有功分量成正比，或有功功率成正比（包含着电枢电流的有功分量）；而不是与电枢电流成正比。 （答毕#） 4-3-4、同步发电机在不对称的负载下运行时对电机有什么影响？
答： 同步发电机在不对称的负载下运行时，流经三相电枢绕组的电流是不对称电流，在
气隙产生的旋转磁场为“椭圆形旋转磁场”。虽然稳定运行时此磁场相对转子无移动，但由于其幅值是变化的，在转子的“阻尼绕组”和“励磁绕组”将感应电势和楞茨电流；从而产生额外损耗，使电机过热。此外，椭圆形磁场还将使电磁转矩出现波动，从而引起转子的振动。这就是同步发电机在不对称的负载下运行时对电机的影响。这些影响都会缩短电机的寿命，因而应尽量避免同步发电机在不对称的负载下运行。