《電機(jī)與拖動(dòng)》部分作業(yè)題解答-11頁(yè)文檔資料

1、第一章 直流電機(jī)1-3直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩T有何區(qū)別？它們是怎樣產(chǎn)生的？而直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電樞電動(dòng)勢(shì)，Ea又有何區(qū)別？它們又是怎樣產(chǎn)生的？解：直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T是制動(dòng)性質(zhì)的，直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T是驅(qū)（拖）動(dòng) 性質(zhì)的，它們都是由載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的電磁力， 形成了電磁轉(zhuǎn)矩； 直流發(fā)電機(jī)的電樞 電動(dòng)勢(shì)Ea大于電樞端電壓 U,直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì) Ea小于電樞端電壓 U,電樞電動(dòng)勢(shì) Ea都是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的。1-4直流電機(jī)有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流電機(jī)的主要部件有定子：主磁極（產(chǎn)生主極磁場(chǎng)）、機(jī)座（機(jī)械支撐和導(dǎo)磁作用）、換向極（改善換向）、

2、電刷（導(dǎo)入或?qū)С鲭娏浚?；轉(zhuǎn)子：電樞鐵心（磁路的一部分，外 圓槽中安放電樞繞組）、電樞繞組（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量 轉(zhuǎn)換）、換向器（與電刷一起，整流或逆變）1-5直流電機(jī)里的換向器在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中各起什么作用？解：換向器與電刷滑動(dòng)接觸，在直流發(fā)電機(jī)中起整流作用，即把線圈（元件）內(nèi)的交變 電整流成為電刷間方向不變的直流電。在直流電動(dòng)機(jī)中起逆變作用， 即把電刷間的直流電逆變成線圈（元件）內(nèi)的交變電，以保證電動(dòng)機(jī)能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。1-6 一臺(tái)Z2型直流發(fā)電機(jī)，PN 145kW,UN230V,nN1450r/min,求該發(fā)電機(jī)額定電流。解:PNUn145 103230630.

3、43A第 11 頁(yè)1-7 一臺(tái) Z2 型直流發(fā)電機(jī)，PN 160kW,UN 220V, N 90%,nN 1500r/min,求該額定電流是多少?解:PnU N N160 103220 0.9808.08A1-10 電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有何影響？解：電樞反應(yīng)使合成磁場(chǎng)發(fā)生畸變，磁路飽和時(shí)有去磁作用。1-11有一臺(tái)四極直流電機(jī)，電樞繞組為單疊整距繞組，每極磁通為3.5X10-2Wb電樞總導(dǎo)線數(shù) N=152,轉(zhuǎn)速n 1200r/min。求電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)。若改為單波繞組，其它條 件不變，問(wèn)電樞電動(dòng)勢(shì)為 210V時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？解：1）單疊繞組：2）單波繞組1-12 如何判斷直流電機(jī)是發(fā)電機(jī)運(yùn)行

4、還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行？它們的電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電動(dòng)勢(shì)、電樞電流、端電壓的方向有何不同？解：用Ea與U的關(guān)系來(lái)判斷：直流發(fā)電機(jī)的 Ea>U,電樞電流Ia與電樞電動(dòng)勢(shì)Ea同方 向，電磁轉(zhuǎn)矩T是制動(dòng)，f質(zhì)的（方向與轉(zhuǎn)向n相反），電流是流到電壓 U的正端；直流電動(dòng)機(jī) 的U > Ea,電樞電流Ia與電樞電動(dòng)勢(shì)Ea反方向，電磁轉(zhuǎn)矩T是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的（方向與轉(zhuǎn)向n相 同），電流是從電壓 U的正端流出的。1-15 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：FN 10<WUn 22V, n 90%,小1200/min,電樞回路總電阻Ra 0.044 。試求:1）額定負(fù)載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)和額定電磁轉(zhuǎn)矩。2）額定輸出轉(zhuǎn)矩和

5、空載轉(zhuǎn)矩。斛：PN U N I N NPn10 103220 0.950.51A他勵(lì)I(lǐng)aNaN1-16他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是什么條件下求取？有哪幾條曲線？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是在U=Un,電樞回路不串附加電阻，勵(lì)磁電流If= I fN的條件下求取。有：n=f（P2）、T=f（P2）、甲f（P2）三條曲線。1-18 根據(jù)圖1-18連接他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路和勵(lì)磁電路，并標(biāo)出主磁極、換向極的極性以及各極繞組電流方向。設(shè)電流從A電刷流進(jìn)時(shí)，電樞上半部各槽導(dǎo)體電流方向?yàn)榇┏黾埫妫掳氩繛榇?入紙面。解：根據(jù)電樞電流方向和轉(zhuǎn)向，用電磁感應(yīng)的右手定則，判斷主磁極N、S,然后連接勵(lì)磁回路。根據(jù)

6、電樞電流方向，用右手螺旋方法判斷換電樞磁通勢(shì)Fa方向；由換向極磁場(chǎng)與電樞磁場(chǎng)（磁通勢(shì)）方向相反，確定Nc、Sc,然后連接電樞回路。1-19何謂換向？討論換向過(guò)程有何實(shí)際意義？解：直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組的線圈（元件）由一條支路經(jīng)電刷短路進(jìn)入另一條支路， 該線圈中的電流方向發(fā)生改變，這種電流方向的改變叫換向。討論實(shí)際的換向過(guò)程，了解影響換向的電磁原因，才能對(duì)癥下藥，實(shí)施改善換向的方法。1-20 換向極的作用是什么？它應(yīng)當(dāng)裝在何處？換向極繞組應(yīng)當(dāng)如何連接？如果換向解：極繞組的極性接反了，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？換向極的作用是改善換向，它應(yīng)裝在主磁極的幾何中心線處，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，且使

7、換向極磁通勢(shì)的方向與電樞磁通勢(shì)的方向相反。如果極性接錯(cuò)，使兩種磁通勢(shì)的方向相同，那就會(huì)更惡化換向，運(yùn)行時(shí)后刷邊的火花更大，甚至可能燒壞電刷和換向器。第二章電流電機(jī)的電力拖動(dòng)2-1什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？它包括哪幾個(gè)部分，各起什么作用？試舉例說(shuō)明。解：電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。它包含控制設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械和電源等。（各作用略，詳見(jiàn) P23）;如電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)，單相交流電是它的電源， 風(fēng)扇葉片是它的機(jī)械負(fù)載， 開關(guān)調(diào)速裝置是它的控制 設(shè)備，軸承是最簡(jiǎn)單的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2-2 從運(yùn)動(dòng)方程式中，如何判定系統(tǒng)是處于加速、減速、穩(wěn)定還是靜止的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？

8、解：從運(yùn)動(dòng)方程式中，以正向運(yùn)動(dòng)為例，當(dāng)T>Tl時(shí)，dn/dt>0,系統(tǒng)處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 當(dāng)T<T l時(shí)，dn/dt<0 ,系統(tǒng)處于減速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 當(dāng)T=Tl時(shí)，dn/dt=0 ,系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)）， 或靜止?fàn)顟B(tài)。2-4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么條件下得到固有機(jī)械特性n f（T）的？ 一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性有幾條？人為機(jī)械特性有幾類？有多少條？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在 U=Un,電樞回路不串入附加電阻，勵(lì)磁電流If= I fN （磁通 為額定磁通 N）的條件下，得到固有機(jī)械特性的。一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有一條固有機(jī)械特 性，人為機(jī)械特性有降壓、電樞回路串電阻、弱磁三大類，有

9、無(wú)數(shù)條。2-6 一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，Pn21kW ,U n 220V,nN 980r/min, In 115A,電樞電阻Ra0.1 。計(jì)算:1）全壓起動(dòng)時(shí)電流1st。2）若限制起動(dòng)電流不超過(guò) 200A,采用電樞串電阻起動(dòng)的最小起動(dòng)電阻為多少？采用減 壓起動(dòng)的最低電壓為多少？11 .220解：1）%土02200ARa 0.12)RstUnIstRa220 八. 0.12002-7設(shè)有一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接在一電源上，如把外施電源極性倒換，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向 是否改變？如何改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？接在直流電源上的電動(dòng)機(jī)若為串勵(lì) 直流電動(dòng)機(jī)又如何？解：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的外施電源極性倒換，電樞電流和磁場(chǎng)的方向同時(shí)改變

10、，電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)向不變。必須只能有一個(gè)方向改變， 把其中一個(gè)繞組的極性改變。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)同理。2-8什么叫電氣調(diào)速？指標(biāo)是什么？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的 調(diào)速有哪幾種方法？解：電氣調(diào)速是指：人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，使新的人為機(jī)械特性與負(fù)載特性的交 點(diǎn)變化，所得到的新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。電氣調(diào)速的指標(biāo)有：調(diào)速范圍、調(diào)速的相對(duì)穩(wěn)定性、調(diào)速 的平滑性、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性和調(diào)速時(shí)的容許輸出；根據(jù)轉(zhuǎn)速公式，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：降壓、電樞回路串電阻、弱磁調(diào)速。2-9 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，R 1&WUn 22V,In 94A,nN 1000/minR 0.202 ,求在額定負(fù)載下：設(shè)降速至800r/min穩(wěn)定運(yùn)行，外

11、串多大電阻？采用降壓方法，電源電壓應(yīng)降至多少伏？解:CeNUn IaRanN220 94 0.202 0.20110001)RpaUCeNIaRa220 0.201 800 0.202940.4282) UCe N IN Ra 0.201 800 94 0.202 179.79V2-10他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有幾種制動(dòng)方法，試說(shuō)明它們之間有什么共同點(diǎn)？從電樞電壓特點(diǎn)、機(jī)械特性方程和功率平衡關(guān)系來(lái)說(shuō)明他們有什么不同？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)的三種方法，共同的特點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相反，T是制動(dòng)性質(zhì)的。能耗制動(dòng)U=0,機(jī)械特性過(guò)原點(diǎn)，電樞不從電網(wǎng)吸收電功率，從軸上吸收機(jī)械功

12、率；反接制動(dòng)中的電源反接制動(dòng)U=-Un,機(jī)械特性過(guò)山0點(diǎn)，倒拉反接制動(dòng) U=Un,機(jī)械特性過(guò) n0,電樞從電網(wǎng)吸收電功率，也從軸上吸收機(jī) 械功率；反向回饋制動(dòng) U=-U n ,機(jī)械特性過(guò)-n0,從軸上吸收機(jī)械功率，電樞向電網(wǎng)回饋電2-11 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，Pn 17kW,U N 110V, IN 185A, nN 1000r/min, Ra 0.065 已知電動(dòng)機(jī)最大允許電流Imax=1.8lN,電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載 TL=0.8TN電動(dòng)運(yùn)行。試求:1）若采用能耗制動(dòng)停車，則電樞回路應(yīng)串多大電阻？2）若采用反接制動(dòng)停車，則電樞回路應(yīng)串多大電阻？解:CeNUn IaRa110 185 0.0650

13、.098nN10000.8Tn時(shí)的轉(zhuǎn)速U0.8lNRan Ce N110 0.8 185 0.0650.0981024.29r/minIbk -1.8InIbk -1.8In1)能耗制動(dòng)瞬時(shí) n 1024.29r/min; U 02)反接制動(dòng)瞬時(shí) n 1024.29r/min; U -U n2-12他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN 5.5kW,UN 220V, IN 30.3A,nN 1000r/min, R 0.202 ,TL 0.8TN。試求:1）如果用能耗制動(dòng)、倒接反接制動(dòng)以 400r/min的速度下放位能負(fù)載，則應(yīng)串入多大的 制動(dòng)電阻？2）電動(dòng)機(jī)在反向回饋制動(dòng)運(yùn)行下放重物，電樞回路不串電阻，求電動(dòng)

14、機(jī)的轉(zhuǎn)速。3）現(xiàn)用制動(dòng)電阻 Rbk=10Q,求倒拉反接制動(dòng)的穩(wěn)定制動(dòng)電流和穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，并定性畫出 機(jī)械特性。解：Ce nUn IaRanN220 30.3 0.84710000.1941）能耗制動(dòng)：RbkU Ce NnI bkRa0 0194 ( 400)0.8 30.30.847 2.35倒拉反接：RbkU-Ce Nn RaI bk220 0.194 ( 400)30.3 0.80.847 11.431239.85r/minUIbkRa220 30.3 0.8 0.8472) n Ce N0.1943）與上面的各小題一樣，穩(wěn)定制動(dòng)電流：Ibk 0.8 30.3A第四章三相異步電動(dòng)機(jī)4-1 三相

15、異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是指在圓柱形的定、轉(zhuǎn) 子間的氣隙層中旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)嗎？為什么？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相對(duì)稱電流通入三相對(duì)稱定子繞組而產(chǎn)生的。不是，是指三相合成磁通勢(shì)的幅值不變，矢量在旋轉(zhuǎn)時(shí)的端點(diǎn)軌跡是一個(gè)圓。4-2 三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由什么決定？試問(wèn)工頻下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為多少？頻率為60Hz時(shí)的呢？解：三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)成反比。工頻下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為3000、1500、1000、750、600r/mim ;頻率為60Hz下2、4、6、8、10

16、極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為：3600、1800、1200、900、720 r/mim 。4-3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向由什么決定？解：在三相繞組空間排序不變的情況下，由三相電流的相序決定。4-4 試述三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，并解釋“異步”的意義。解：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接到三相交流電源上，氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則靜止的轉(zhuǎn)子繞組便相對(duì)切割磁場(chǎng)，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，就有轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生，該電流再與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力f,而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力距之總和即為電磁轉(zhuǎn)矩T,它驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最終不會(huì)加速到等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

17、的轉(zhuǎn)速。因?yàn)槿绻?，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，也不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n總要略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速ni,這就是異步電動(dòng)機(jī)的“異步”由來(lái)。4-5 若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 嗎？電動(dòng)機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？為什么？解：若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但沒(méi)有電流產(chǎn)生，所以沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。4-6 何謂異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn) 差率是多少？轉(zhuǎn)差率等于零對(duì)應(yīng)什么情況，這在實(shí)際中存在嗎？解：

18、轉(zhuǎn)差(» n)與同步轉(zhuǎn)速ni的比值稱為轉(zhuǎn)差率。異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sn一般為1.5%5%。起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率 s=1 ,轉(zhuǎn)差率s=0,是理想空載狀態(tài)，這在實(shí)際中不存在。4-7 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的fN 50Hz,nN 960r /min ,該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率是多少？另有一臺(tái) 4極三相異步電動(dòng)機(jī)，其 sn=0.03 ,那么它的額定轉(zhuǎn)速是多少？解：因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，因此選擇 1000r/min的同步速，其極對(duì)數(shù)為額定轉(zhuǎn)差率： snp蛆10和560 40 04對(duì) 4 極 sn=0.05 的電明機(jī)：n1 n11(700°.nN=n1 (

19、1 s)=1500 x (1 0.05)r/min=1425r/min4-8 簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的主磁路包括哪幾部分？和哪些電路耦合？解：三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。三相異步電動(dòng)機(jī)的主磁路包括：定子鐵 心中的定子齒槽和定子磁輛、轉(zhuǎn)子鐵心中的轉(zhuǎn)子齒槽和轉(zhuǎn)子磁輾、氣隙，和定、轉(zhuǎn)子電路耦合。4-9 為什么異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？而且空氣隙 必須很?。拷猓寒惒诫妱?dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成，則主磁路的定、轉(zhuǎn)子鐵心段的磁阻很小，使額定電壓下產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電

20、流小(建立磁場(chǎng)的無(wú)功分量小)，運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)高。空氣隙很小也是為了主磁路的空氣隙段的磁阻小。4-10 一臺(tái)聯(lián)結(jié)的Y132M-4 異步電動(dòng)機(jī)，其R=7.5kW, UN=380V, nN=1440r/min,n=87%,cos n 0.82,求其額定電流和對(duì)應(yīng)的相電流。解：IlNPn3UnN Cos N7.5 103,3 380 0.87 0.8215.97A4-19 異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的還是由空載電流大小決定的？解：異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的（頻率一定下）。4-20 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓會(huì)產(chǎn)生什么后果

21、？解：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，磁路中的氣隙很大，磁阻大，那么在定子 三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓時(shí)，產(chǎn)生主磁通的空載電流很大，大于額定電流很多， 定子三相繞組過(guò)熱而“燒”壞。4-21 拆修異步電動(dòng)機(jī)時(shí)重新繞制定子繞組，若把每相的匝數(shù)減少5%而額定電壓、額定頻率不變，則對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能有何影響？解：每相的匝數(shù)減少，額定電壓、額定頻率不變，磁通增加，空載電流增加，運(yùn)行時(shí)功 率因數(shù)降低；磁通增加還導(dǎo)致鐵耗增加，效率降低。4-23 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速是否變化？為什 么？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)F2相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速不變化，因?yàn)镕

22、2與F1空間相對(duì)靜止，都為同步速，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。4-26 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？解：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降，轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩要增大，轉(zhuǎn)子電流增加，根據(jù)磁通勢(shì)平衡方程式，定子磁通勢(shì)要增加，因此定子電流也要跟著增加。4-27 三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為多少？為什么會(huì)這樣低？當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為何會(huì)提高？解：三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為0.2 ,因?yàn)榭蛰d電流主要為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的無(wú)功電流。當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出額定機(jī)械功率，定子從電網(wǎng)吸收的有功電功率 也要增加，因此功率因數(shù)會(huì)提高。4-30 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)輸入

23、功率為8.6kW,s=0.034，定子銅耗為425W鐵耗為210W試計(jì)算電動(dòng)機(jī)白電磁功率Pem，轉(zhuǎn)差功率PCU2和總機(jī)械功率也解：電磁功率：Pem=R-p Fe-p Cu1=8600-210-425=7965W轉(zhuǎn)差功率：pCu2=sPem=0.034 X 7965=270.81W總機(jī)械功率 Pm= Pem- p Cu2=7965-270.81=7694.19W4-31 有一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)的4極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，R=150kW U=380V,額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2=2210W 機(jī)械損耗 Pm=3640VV雜散損耗 Ps=1000W試求額定負(fù)載時(shí)：1 ）電磁功率Pen轉(zhuǎn)差率S、轉(zhuǎn)速n各為多少？2

24、）電磁轉(zhuǎn)矩T、負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tn、空載轉(zhuǎn)矩T0各為多少？解：1）PemPnpcu2 pm ps 150 2.21 2.64 1 155.85kWPem1558502 ）T 9.55* 9.55992.245N mn11500第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)5-1 電網(wǎng)電壓太高或太低，都易使三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組過(guò)熱而損壞，為什么？ 解：電網(wǎng)電壓太高，磁通增大，空載電流大增，超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞；電 網(wǎng)電壓太低，磁通太小，同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)子電流大增，定子電流也跟著大增，也超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞。5-2 為什么三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩不能設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩？解： 三相異步電動(dòng)機(jī)

25、的額定轉(zhuǎn)矩不能設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩， 因?yàn)槿绻~定負(fù)載時(shí)發(fā)生短時(shí)過(guò)載， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩， 電磁轉(zhuǎn)矩已設(shè)計(jì)成最大轉(zhuǎn)矩不能再增加， 此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)降速而停機(jī)。5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓大小有什么關(guān)系？如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將變?yōu)槎啻?？若電?dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)電壓下降后電動(dòng)機(jī)的主磁通、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電流、定子電流各有什么變化？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將降為原來(lái)的64%。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電壓下降后電動(dòng)機(jī)的主磁通下降、轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)子電流

26、增加、定子電流增加。5-7 在題 5-5 畫的固有機(jī)械特性中，定性畫出U=0.8UN 的人為機(jī)械特性和轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性（nm=n1/2 ） 。下圖中是U=0.8Un的人為機(jī)械特（同步點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值分別為固有的0.64倍）； 轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性（nm=ni/2）。（同步點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變，位置nm=n1/2 、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大）5-8 籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起起動(dòng)時(shí)，為何起動(dòng)電流大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大？解：籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起起動(dòng)時(shí)， 轉(zhuǎn)子瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為零， 等效電路的附加電阻為零，所以全壓除以短路阻抗，起動(dòng)電流大，k=Iin,但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不是額定轉(zhuǎn)矩的（57）倍。（起動(dòng)

27、轉(zhuǎn)矩不大的原因是：第一，由于起動(dòng)電流很大， 定子繞組中的阻抗壓降增大，而電源電壓不變，根據(jù)定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將減小，則主磁通1 將與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成比例的減??；第二，起動(dòng)時(shí)s=1 ，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻大得多，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，雖然起動(dòng)電流大，但轉(zhuǎn)子電流的有功分量并不大。由轉(zhuǎn)矩公式T=CT 1I2cos 2 可知，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。5-10 為什么在減壓起動(dòng)的各種方法中，自耦變壓器減壓起動(dòng)性能相對(duì)最佳？解： 在減壓起動(dòng)的各種方法中， 如果電網(wǎng)限制的起動(dòng)電流相同時(shí)， 用自耦變壓器減壓起動(dòng)將獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 可帶動(dòng)較重的負(fù)載起動(dòng)， 這就是自耦變壓器減壓起動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)之一。 另起動(dòng)自

28、耦變壓器的二次繞組一般有三個(gè)抽頭， 用戶可根據(jù)電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流和機(jī)械負(fù)載所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選配，較靈活。5-11 某三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN300kW ,U N 380V,I N 527 A, nN 1450r / min, 起動(dòng)電流倍數(shù)為 7，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KM=1.8 ，過(guò)載能力m 2.5,定子聯(lián)結(jié)。試求：全壓起動(dòng)電流I st 和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 。如果供電電源允許的最大沖擊電流為1800A,采用定子串電抗起動(dòng)，求串入電抗后的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts't ，能半載起動(dòng)嗎？如果采用Y-起動(dòng)，起動(dòng)電流降為多少？能帶動(dòng) 1250N m的負(fù)載起動(dòng)嗎？為什么？為使起動(dòng)時(shí)最大起動(dòng)電流不超過(guò)18

29、00A而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不小于1250N - m而采用自耦變壓器減壓起動(dòng)。已知起動(dòng)用自耦變壓器抽頭分別為55%、 64%、 73%三檔，則選擇哪一檔抽頭電壓？這時(shí)對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩各為多大？5-11 解：1 ）全壓起動(dòng)時(shí)的I st 和 Tst：2）若采用串電抗器起動(dòng)，則可見(jiàn)串電抗器后不能滿足半載起動(dòng)的要求，不能采用。3)若采用Y/起動(dòng)1185.5N m<1250 N m_ 'Tst3556.55不能帶動(dòng)1250N.m的負(fù)載起動(dòng)，故不能采用Y/起動(dòng)。4）若采用自耦變壓器起動(dòng):應(yīng)滿足：.3556.55/1250 k .7 527/1800即： 1.687 k 1.432 1 0.59

30、 0.698取標(biāo)準(zhǔn)抽頭：64%k驗(yàn)證：5-13 為什么繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接合適電阻即能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？解：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻即能減小起動(dòng)電流，串得合適，轉(zhuǎn)子電流雖然下降，但轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)提高，總體轉(zhuǎn)子電流的有功分量提高，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是增大的。 如果轉(zhuǎn)子電阻串得過(guò)大， 轉(zhuǎn)子電流太小，轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)再高， 轉(zhuǎn)子 電流的有功分量也會(huì)下降，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變得下降了。5-14 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻繁變阻器起動(dòng)是如何具有串電阻起動(dòng)之優(yōu)點(diǎn)的，且比串電阻起動(dòng)要平滑？解：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻繁變阻器起動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)子頻率最高，頻繁變阻器的鐵耗最大（頻繁變

31、阻器鐵心的鋼片厚），等效的串入轉(zhuǎn)子的電阻大，所以具有轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的 優(yōu)點(diǎn)：減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率的降低，頻繁變 阻器的鐵耗隨頻率的平方下降而下降，轉(zhuǎn)子等效電阻隨之無(wú)級(jí)減小，起動(dòng)平滑（穩(wěn)）。5-15 現(xiàn)有一臺(tái)橋式起重機(jī)，其主鉤由繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定值 的一半時(shí)，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在s=2.2和s=-0.2 ,問(wèn)兩種情況各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？?jī)煞N情況下的轉(zhuǎn)速是否相等？從能量損耗的角度看，哪種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)？解：電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在 s=2.2和s=-0.2 ,電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)行于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)和反向回饋制動(dòng)狀態(tài)，均為穩(wěn)定下放重物。兩者的轉(zhuǎn)速相等，

32、前者 n n1 （1 2.2）1.2n1,后者n q（1 （.0.2）1.2n1。從能量損耗的角度看，回饋制動(dòng)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)，因它可以向電網(wǎng)饋送電能。5-16有一繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)為：pn 40kWUN 380V過(guò)載能力m 2.6,nN 1470r/min, E2N 420V, j 62A ,欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下放重物，略T。，試求：1 ）若要使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 0.7T,轉(zhuǎn)子每組應(yīng)串入的電阻值：2 ）保持1）小題所串入的電阻值，當(dāng)Tl=0.4Tn和Tl=Tn時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各為多大？各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？3）定性畫出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。5-16 解:1）起動(dòng)時(shí)s 1Rst

33、(-1)2(1sg0.7 0.02g1) 0.078 5.492) s - Rp)sg (0.078 5.49) 0.4 0.020 5710.078(Tl=0.4Tn)n (1 s)n1 (1 0.571) 1500 643.5r/min(電動(dòng)狀態(tài))(2Rbk)Sg (0.078 5.49) 0.1 0.021.42820.078(Tl=Tn)n (1 s)n1 (1 1.428) 1500 642r/min(倒拉反接制動(dòng)狀態(tài))3）定性畫出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn):5-17電動(dòng)機(jī)與上題相同，假定電動(dòng)機(jī)原來(lái)工作在固有機(jī)械特性上，軸上機(jī)械負(fù)載為Tl=0.8Tn,今用電源反接制動(dòng)使電動(dòng)機(jī)迅速

34、停車，要求瞬時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 1.5Tn,問(wèn)在轉(zhuǎn)子中串解：Rbks(1)2(sg接多大的電阻?2 0.02 0.8 1) 0.078 5.081.5 0.025-18采用上題的電動(dòng)機(jī)用來(lái)下放Tl=0.9Tn的重物，如果電動(dòng)機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài),運(yùn)行于固有機(jī)械特性上，求下放轉(zhuǎn)速。2Rbk0.078 0Rbk 0s ()sg 0.02 0.90.01820.0785-19有一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN 11kW,UN 380V,nN 715r/min, E2N 155V, I 2n 46.7A ,過(guò)載能力 m 2.9 ,欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下放重物，軸上負(fù)載為額定，略T。，試求：1 ）如

35、果要以300r/min提升重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。2 ）如要以300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。3）如要以785r/min下放重物，應(yīng)采用什么制動(dòng)方式，需串入的電阻值。4 ）若原以額定轉(zhuǎn)速提升重物，現(xiàn)用電源反接制動(dòng)，瞬時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為2Tn,轉(zhuǎn)子中應(yīng)串入的電阻值。5）定性畫出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。750 715155斛： sN 0.047r2 0.047 0.09 TlTnN 75023 46.7750 3001) Rp( 1)r2(一750 1) 0.09 1.06 電動(dòng)狀態(tài)sa0.047 1g750 ( 300)2) Rbk ( 1)r2 (750 1

36、) 0.09 2.59 倒拉反接制動(dòng)sg0.047 1g3）用回饋制動(dòng)經(jīng)濟(jì):0.047( 0.047 11)r2 04)Rbks(1)r2sg2 0.047(2 0.047所以不需串入電阻1） 0.09 1.78電源反接制動(dòng)5）定性畫出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。5-20 變極調(diào)速時(shí)，改變定子繞組的接線方式有不同，但其共同點(diǎn)是什么？解：變極調(diào)速時(shí)，改變定子繞組的接線方式有典型的Y/YY和/YY兩種接線方法，它們共同的特點(diǎn)是變極原理是一樣的，都是將一相繞組中的半相繞組電流反向，得到倍極比的效果。5-21 為什么變極調(diào)速時(shí)需要同時(shí)改變電源相序？解：這是因?yàn)殡娊嵌仁菣C(jī)械角度的p

37、倍。因此當(dāng)定子繞組極對(duì)數(shù)改變時(shí)，必然引起三相繞組的空間相序發(fā)生變化?，F(xiàn)以下例進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)p=1 時(shí)， U、 V、 W 三相繞組軸線的空間位置依次為 0 、 120 、 240 電角度。而當(dāng)極對(duì)數(shù)變?yōu)?p=2 時(shí)， 空間位置依次是U 相為 0 、V相為120 X 2=240、W相為240 X 2=480 （相當(dāng)于120）,這說(shuō)明變極后繞組的相序改變了。如果外部電源相序不變，則變極后， 不僅電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，而且因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的改變而引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的改變。 所以， 為了保證變極調(diào)速前后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，在改變定子繞組接線的同時(shí)W 兩相出線端對(duì)調(diào)的方法，相當(dāng)于電源的相序改變。5-22 電

38、梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車床切削電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速， 定子繞組應(yīng)采用什么樣的改接方法？為什么？解：電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車床切削電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用分別采用Y/YY 變極和 /YY 變極的改接方法。因?yàn)?Y/YY 變極調(diào)速，調(diào)速前后，轉(zhuǎn)矩基本上保持不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適用于拖動(dòng)起重機(jī)、電梯、運(yùn)輸帶等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速； /YY 變極調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式，適用于車床切削等恒功率負(fù)載的調(diào)速。5-23 基頻以下的變頻調(diào)速，為什么希望保證U1/f 1=常數(shù)？當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，是否也是保持U1/f 1 =常數(shù)，為什么？討論變頻調(diào)速的機(jī)械特性（U1/f 1=常數(shù)）。解：基頻以下的變頻調(diào)速，希望保證Ui/f產(chǎn)常數(shù)，使主磁通為一常數(shù)。若只 fi下降，U不變，而則主磁通上升，鐵心嚴(yán)重飽和 , I 0 急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增加， 效率降低， 從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。 當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)， 不能保持U1/f 1=常數(shù)，因fi上升，電壓不能跟著上升，額定電壓是不能超過(guò)的?；l以下，U1/f-常數(shù)的機(jī)械特性特點(diǎn)，同步點(diǎn)與頻率成正