電機拖動與變頻調(diào)速課后練習第三章完整習題練習題帶答案

1、第三章 第一節(jié) 三相異步電動機的基本結構和工作原理（P59）1.三相異步電動機為什么會旋轉，怎樣改變它的轉向？答：三相異步電動機的旋轉原理是當定子繞組通入三相交流電流后，在空間產(chǎn)生了一個轉速為n1的旋轉磁場，設旋轉磁場以順時針方向旋轉，則相當于轉子導體向逆時針方向旋轉切割磁場，在轉子導體中就產(chǎn)生感應電動勢。方向由右手定則判定。因為轉子導體已構成閉合回路，轉子繞組中有電流通過。根據(jù)電磁力定律，轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉矩，使電動機轉子跟著旋轉磁場方向順時針旋轉，方向由左手定則判定，其轉速為n。要想改變它的轉向可以將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的任意兩根對調(diào)。2異步電

2、動機中的空氣氣隙為什么做的很??？答:異步電動機氣隙小的目的是為了減小其勵磁電流（空載電流），從而提高電動機功率因數(shù)。因為異步電動機的勵磁電流是由電網(wǎng)供給的，故氣隙越小，電網(wǎng)供給的勵磁電流就小。而勵磁電流又屬于感性無功性質(zhì)、故減小勵磁電流，相應就能提高電機的功率因數(shù)。3.三相異步電動機轉子電路斷開能否起動運行？為什么？答：不可以。轉子繞組中不能產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁力。4.三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能起動？而運行中斷了一相電源線，為什么仍能繼續(xù)轉動？這兩種情況對電動機將產(chǎn)生什么影響？答：三相異步電動機斷了一根電源線后，則三相電源變成了單相電源，由于單相電源所產(chǎn)生的磁場為脈動磁場

3、，所以三相異步電動機不能正常起動（原理同單相異步電動機）。而三相異步電動機在運行時斷了一根電源線，雖此時也為單相運行，但因轉子是轉動的，脈動磁場對轉子導體產(chǎn)生的作用力在兩方向上不同，所以電動機仍能繼續(xù)轉動。這兩種情況對電動機均有很大的影響。兩種情況均為過載運行，長時間工作會損壞電動機。 5.假如有一臺星形聯(lián)結的三相異步電動機，在運行中突然切斷三相電流，并同時將任意兩相定子繞組（例如U、V相）立即接入直流電源，這時異步電動機的工作狀態(tài)如何？畫圖分析。 答：U、V兩相定子繞組通入直流電流If方向如圖a所示，它產(chǎn)生恒定方向的磁場（如圖b所示、方向向左）。由于慣性轉子仍以原轉向（假定為順時針方向）旋轉

4、，則轉子導體便切割定子恒定磁場感應電動勢和電流（方向由“右手發(fā)電機”定則判定）,此電流的有功分量與定子恒定磁場相互作用，轉子導體受到圖示方向力的作用，并形成逆時針方向的電磁轉矩Tem，它對轉子起制動作用，使轉子很快停止下來，此時電動機處于制動工作狀態(tài)。6. 有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時電動機的轉差率為0.02，求電動機的同步轉速、轉子轉速和轉子電流的頻率。 答: 電動機的同步轉速由則轉子轉速 轉子電流的頻率 7. 一臺三相異步電動機型號為Y112M-2，電源的頻率為50，轉子額定轉速為2890，計算額定轉差率。答: 電動機的同步轉速由8.一臺4.5、聯(lián)結、380/

5、220、0.8、=0.8、=1450的三相異步電動機，該實驗室的電源線電壓為380V。問（1）電動機定子繞組應何種接法？（2）額定運行時的輸入功率和額定電流；（3）同步轉速及定子磁極對數(shù)；（4）帶額定負載時的轉差率；(5)額定負載轉矩。答：(1)Y接 (2) 額定運行時的輸入功率 額定電流（3）因為所以極對數(shù)：同步轉速： (4)額定轉差率： (5)額定負載轉矩：9電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，選擇定子繞組的連接方式。(1)Y90S-4，功率1.1，電源電壓220/380V，連接方法，電流4.67/2.7A，轉速1400，功率因數(shù)0.79；(2)Y112M-4，功率4.0

6、，電源電壓380/660V，連接方法，電流8.8/5.1A，轉速1440，功率因數(shù)0.82。答：（1）(2) 10. 某雙速三相異步電動機，頻率為50，若極對數(shù)由p=2變到p=4時，同步轉速各是多少？答：第三章 第二節(jié) 三相異步電機的定子電路和轉子電路(P70)1.三相異步電動機主磁通和漏磁通是如何定義的？主磁通在定子、轉子繞組中感應電動勢的頻率一樣嗎？兩個頻率之間數(shù)量關系如何？答：三相異步電動機勵磁磁通勢(主要指基波磁通勢)在磁路里產(chǎn)生的磁通,通過氣隙同時連著定、轉子繞組的磁通叫主磁通,只連定子繞組不轉子繞組的磁通叫定子漏磁通,只鏈轉子繞組不鏈定子繞組的磁通叫轉子漏磁通。主磁通在定子繞組和轉

7、子繞組中分別感應的電動勢和,它們的頻率分別為和。正常運行情況下,它們的數(shù)量關系是2.異步電動機起動及空載運行時，為什么功率因數(shù)較低？當滿載運行時，功率因數(shù)為什么會較高？答：空載時，而，其中為有功分量電流，用來供給空載鐵心損耗；為無功分量電流，用來建立磁場。由于，所以空載電流基本上是一無功性質(zhì)的電流，因而電動機的功率因數(shù)很低。當滿載運行時，負載增大，電動機從電源處吸取的有功功率相應增大，則功率因數(shù)較高。3.試說明異步電動機轉軸上機械負載增加時，電動機的轉速n、定子電流和轉子電流如何變化？為什么？答：電動機的轉速將下降，定子電流將增大，轉子電流也將增大。 這時負載轉矩大于電磁轉矩，故轉速下降。 隨

8、后，為平衡負載轉矩，轉子電流增加，電磁轉矩變大，轉子又提速，轉速在一個稍低于原來轉速處恒速轉動。 由于轉子的電流是定子電流通過磁場耦合傳遞到轉子的。故轉子電流的增加，必然會帶來定子電流的增加。4.異步電動機的定、轉子之間并無電的直接聯(lián)系，當負載增加時，為什么定子電流和輸入功率會自動增加？答：當負載增加時，轉子轉速n下降，則轉差率s上升，轉子繞組切割磁力線的速度增加，轉子的感應電動勢和感應電流相應增加，轉子磁動勢也增加，由磁動勢平衡關系知，定子磁動勢也要相應增加，則定子電流上升，即從電網(wǎng)輸入的電功率增加。5.異步電動機等效電路中的附加電阻的物理意義是什么？能否用電抗或電容代替這個附加電阻？為什么

9、？答：異步電動機等效電路中附加電阻為代表總機械功率的一個虛擬電阻、用轉子電流在該電阻所消耗的功率來等效代替總機械功率（包括軸上輸出的機械功率和機械損耗、附加損耗等）。因輸出的機械功率和機械損耗等均屬有功性質(zhì)，因此，從電路角度來模擬的話，只能用有功元件電阻，而不能用無功元件電感或電容來等效代替。6.一臺異步電動機運行時的轉差率為0.03，這種狀態(tài)下通過空氣氣隙傳遞的電磁功率有百分之幾轉化為轉子的銅損耗？有百分之幾轉化為機械損耗？答：，7. 一臺三相四極Y聯(lián)結的異步電動機，10、=380、=11.6，額定運行時，560，310，=270，=234，=200，試求額定運行時的；（1）額定轉速；（2）

10、空載轉矩；（3）輸出轉矩；（4）電磁轉矩。 答：(1) 額定轉速 =10000+234+200+310 =10744（W） (2) 空載轉矩(3) 輸出轉矩(4) 電磁轉矩第三章 第三節(jié) 三相異步電動機的機械特性（P74）1. 三相異步電動機帶額定負載運行時，如果負載轉矩不變，當電源電壓降低時，電動機的、和如何變化？為什么？答：從特性曲線可以看出，、和n下降。由公式可知，當下降時，主磁通減小。由公式可知，當負載轉矩不變時，電磁轉矩不變，下降引起減小，而不變，所以轉子電流增大,根據(jù)磁動勢平衡關系，可得定子電流也增大。2.漏抗大小對異步電動機的起動轉矩、最大轉矩及功率因數(shù)有何影響，為什么？答:當電

11、源電壓和頻率一定時，最大轉矩近似與漏抗成反比，漏抗越大，起動電流、起動轉矩越小，功率因數(shù)越低。3.三相異步電動機的定子電壓、轉子電阻及定轉子漏電抗對最大轉矩、臨界轉差率及起動轉矩有何影響？答：最大轉矩和定子電壓的平方成正比，和定轉子漏電抗成反比，和轉子電阻無關。臨界轉差率和定子電壓無關，和定轉子漏電抗成反比，和轉子電阻成正比。起動轉矩和定子電壓成正比，和定轉子漏電抗成反比，和轉子電阻成正比（在一定范圍內(nèi)）。4.什么是三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性，畫圖并簡要說明。答：三相異步電機的固有機械特性是指在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的連接方式，定子轉子電路不外接電阻或電抗時的機械特性。人

12、為機械特性就是改變機械特性的某一參數(shù)后（改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)）所得到的機械特性。圖略。5.三相異步電動機拖動恒轉矩負載運行在額定狀態(tài)，。如果電壓突然降低，那么，電動機機械特性以及轉子電流如何變化？答：三相異步電動機在一定負載下運行，如果電源電壓降低，電動機的電流下降，電磁轉矩不變，轉差率增大，轉子轉速下降。6.一臺Y280M-4型三相異步電動機，其額定數(shù)據(jù)見表3-3所示，計算：（1）額定電流；(2)額定轉差率；（3）額定負載轉矩、最大轉矩和起動轉矩；（4）如果電源電壓降為額定電壓的80%，這臺電動機的起動轉矩和最大轉矩各變?yōu)槎嗌?？?-3功率轉速電壓效率功率因數(shù)90kW1480r/min3

13、80V93.3%0.887.01.92.2答：（1） (2) (3) (4) 7.一臺三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)為求（1）臨界轉差率； (2)求實用機械特性表達式；（3）電磁轉矩為多大時電動機的轉速為；（4）繪制出電動機的固有機械特性曲線。答：（1）(2) 機械特性實用表達式為： （3）當n=1300時的轉差率為： 對應的電磁轉矩為： （4）S=01范圍內(nèi)取不同的值代入機械特性實用表達式，算出對應的值，可畫出機械特性曲線。（曲線略）第三章 第四節(jié) 三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動（P84）三相異步電動機全壓直接起動時，起動電流大而起動轉矩不大，這是為什么？答：從三相異步電動機的等效電路來看，起動

14、瞬間n=0，S=1，附加電阻，相當于短路狀態(tài)，起動電流,由于定轉子繞組的漏阻抗Zk很小，故直接起動電流很大。從電磁轉矩公式來看，雖然起動時很大（起動時，）但起動時轉子功率因數(shù)角遠大于正常運行時的功率因數(shù)角，即起動時的功率因數(shù)很低，加上起動時的約為額定時的一半，所以起動轉矩并不大。2. 三相鼠籠式異步電動機的額定電壓為380/220V，電網(wǎng)電壓為380V時能否采用Y-起動？答：不可以。3. 額定電壓為660V/380V、Y-接法的異步電動機，在660V電源和380V電源時，哪種可采用Y-起動？為什么？答：380V電源可采用Y-起動。4. 一臺三相鼠籠式異步電動機的數(shù)據(jù)為：40、=380、=293

15、0r/min, =0.9, =0.85, =5.5, =1.2,定子繞組為 三角形連接。供電變壓器允許起動電流為150A，能否在下列情況下用Y-降壓起動？（1）負載轉矩為0.25TN ；（2）負載轉矩為0.5TN答：額定電流： 直接起動電流： 采用Y降壓啟動時， 起動電流： 起動轉矩： 可見：（1）當時，可以起動。 （2）當時，不能起動。5. 繞線轉子異步電動機起動時，轉子串入適當?shù)碾娮枋蛊饎与娏鳒p小了，而起動轉矩反而增大了，這是為什么？答：轉子回路串接電阻后，使轉子回路每相阻抗增大，所以起動電流減小，另外起動時轉子回路串入電阻還有兩個影響，一是起動時轉子回路的功率因數(shù)增大，二是因轉子回路阻抗

16、變大使得起動時的，比不串電阻直接起動時要大，只要（可由等效電路得出此結論），也就是說瞬間的主磁通比不串電阻直接起動時要大。只要串入的電阻值適當，這兩個影響起主要作用時，起動轉矩就會增大。但是當轉子串電阻過大時，減小起主要作用時，起動轉矩反而會減小，這一點從轉子串電阻人為機械特性上可以看出來。 6.三相繞線轉子異步電動機轉子串頻敏變阻器起動時，其機械特性有什么特點？為什么？答：起動時轉子接入頻敏變阻器，電動機接通電源時開始起動。起動瞬間，轉子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)部的渦流損耗與頻率平方成正比，反應鐵損耗大小的等效電阻也較大，相當于轉子回路串入一個較大的電阻，起到了限制起動電流及增大起動轉矩的作用

17、。隨著轉速的上升，轉子頻率不斷下降，鐵損耗逐漸減小，等效電阻也隨之減小，使起動過程平穩(wěn)。當起動過程結束后，利用接觸器觸點將頻敏變阻器短接，從轉子回路中摘除。繞線式異步電動機轉子串聯(lián)頻敏變阻器的機械特性如圖所示，如果參數(shù)選擇適當，可以在起動過程中保持轉矩近似不變，使起動過程平穩(wěn)、快速。7. 三相繞線異步電動機轉子串電阻和串頻敏變阻器兩種起動方法，有何異同？ 答：繞線型異步電動機轉子串電阻和串頻敏變阻器既可減小起動電流，又可增大起動轉矩。轉子繞組串電阻起動的繞線型異步電動機，當功率較大時，轉子電流很大。若想在起動過程中有較大的起動轉矩且保持起動平穩(wěn)，則必須串聯(lián)較多的電阻，這導致設備的結構復雜而且造價昂貴。如果采用頻敏變阻器代替起動電阻，則可克服上述缺點。8. 異步電動機拖動恒轉矩負載運行，采用降壓調(diào)速方法，在低速下運行時會有什么問