機(jī)電傳動與控制第五版答案第四章

第四章5.1有一臺四極三相異步電動機(jī)，電源電壓的頻率為50H,滿載時電Z動機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。n=60f/p S=(n-n)/n000=60*50/2 0.02=(1500-n)/1500=1500r/min n=1470r/min電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min?轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470r/min,轉(zhuǎn)子電流頻率f二Sf=0.02*50=1H21Z5.2將三相異步電動機(jī)接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機(jī)是否會反轉(zhuǎn)？為什么？如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào),例如將B,C兩根線對調(diào)，即使B相遇C相繞組中電流的相位對調(diào)，此時A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的電流2n/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時針方向旋轉(zhuǎn),與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.5.3有一臺三相異步電動機(jī)，其n=1470r/min,電源頻率為50H。設(shè)NZ在額定負(fù)載下運行，試求：定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；1500r/min定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；30r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；30r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；1500r/min轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。0r/min5.4當(dāng)三相異步電動機(jī)的負(fù)載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？因為負(fù)載增加n減小，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速(n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動使因為轉(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.5.5三相異步電動機(jī)帶動一定的負(fù)載運行時，若電源電壓降低了，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？若電源電壓降低,電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小,電流也減小.轉(zhuǎn)速不變.5.6有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號P/kWNU/VN滿載時I/Ist NTst/TNT/TmaxNn/r?min-iI/A nX100cos?N n nY132S-63220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.0試求：①線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法?求n,p,S,T,T,T和I；0NNstmaxst額定負(fù)載時電動機(jī)的輸入功率是多少?線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法②T=9.55P/n=9.55*3000/960=29.8NmNNNTst/T=2NTst=2*29.8=59.6NmT/T=2.0maxNT=59.6NmmaxI/I=6.5stNI=46.8Ast一般n=(0.94-0.98)nn=n/0.96=1000r/minN00NSN=(n0-nN)/n=(1000-960)/1000=0.040P=60f/n=60*50/1000=30③n二p/pN輸入p=3/0.83=3.61輸入三相異步電動機(jī)正在運行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機(jī)的電流會如何變化？對電動機(jī)有何影響？電動機(jī)的電流會迅速增加,如果時間稍長電機(jī)有可能會燒毀.三相異步電動機(jī)斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運行時斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機(jī)將產(chǎn)生什么影響？三相異步電動機(jī)斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動，而在運行時斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會使電動機(jī)的電流增加。三相異步電動機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流是否相同？啟動轉(zhuǎn)矩是否相同？三相異步電動機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。T=KRu2/(R2+X2)I=4.44fN/Rst222012與U,R,X有關(guān)2205.10三相異步電動機(jī)為什么不運行在T或接近T的情況下？maxmax根據(jù)異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性在T或接近T的情況下運行maxmax是非常不穩(wěn)定的,有可能造成電動機(jī)的停轉(zhuǎn)。5.11有一臺三相異步電動機(jī),其銘牌數(shù)據(jù)如下：P/kWNn/r?min-iNU/VNnxiooNcos?NIst/INTst/TNT/Tmax n接法401470380900.96.51.22.0△①當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N?m時，試問在U二U和U'=0.8U兩種情況NN下電動機(jī)能否啟動？T=9.55P/nN NN=9.55*40000/1470=260NmTst/T=1.2NTst=312NmTst=KRU2/（R2+X2）2220=312Nm312Nm〉250Nm所以U二U時電動機(jī)能啟動。N當(dāng)U=0.8U時 Tst二(0.82)KRU2/(R2+X2)2220=0.64*312=199NmTst〈T所以電動機(jī)不能啟動。L欲采用Y-△換接啟動,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45T和0.35T兩種NN情況下,電動機(jī)能否啟動？Tst=Tst/3Y △=1.2*T/3N=0.4TN當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45T時電動機(jī)不能啟動N當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35T時電動機(jī)能啟動N若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動電流和電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩。I=P/Uncos?M3NNNN N=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AI/I=6.5stNI=487.5Ast降壓比為0.64時電流二K2Ist=0.642*487.5=200A電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩T二K2Tst=0.642312=127.8Nm5.12雙鼠籠式、深槽式異步電動機(jī)為什么可以改善啟動性能？高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機(jī)又是如何改善啟動性能的？因為雙鼠籠式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩個鼠籠繞組，外層繞組的電阻系數(shù)大于內(nèi)層繞組系數(shù)，在啟動時S=1,f=f，轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩層繞2組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時轉(zhuǎn)子電流主要決定于轉(zhuǎn)子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內(nèi)層繞組的漏電抗，因此外籠產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩大，內(nèi)層的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動時起主要作用的是外籠。深槽式異步電動機(jī)的啟動性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應(yīng)。處于深溝槽中得導(dǎo)體，可以認(rèn)為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同，底層一層最多而頂上一層最少，因此，與漏磁通相應(yīng)的漏磁抗，也是底層最大而上面最小，所以相當(dāng)于導(dǎo)體有效接面積減小，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，使啟動轉(zhuǎn)矩增加。高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻增大，即可以限制啟動電流，又可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的電阻率高，使轉(zhuǎn)子繞組電阻加大。5.13線繞式異步電動機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩是否也愈大？線繞式異步電動機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩愈大5.14為什么線繞式異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大？T=KRU2/（R2+X2）當(dāng)轉(zhuǎn)子的電阻適當(dāng)增加時，啟動轉(zhuǎn)聚會st2220增加。5.15異步電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點？①調(diào)壓調(diào)速這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大②轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速這種方法簡單可靠，但它是有機(jī)調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟，轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。③改變極對數(shù)調(diào)速這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍高，只能有機(jī)調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。變頻調(diào)速可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。5.16什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？恒功率調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下，功率不變。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下轉(zhuǎn)矩不變。5.17異步電動機(jī)變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？假設(shè)將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動機(jī)的定子每組繞組由兩各項等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當(dāng)兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。他們分別代表兩中極對數(shù)?？梢姼淖儤O對數(shù)的關(guān)鍵在于使每相定子繞組中一般繞組內(nèi)的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)。AXAX改變即對數(shù)調(diào)速的原理5.18異步電動機(jī)有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？異步電動機(jī)有三種反饋制動,反接制動和能耗制動.反饋制動當(dāng)電動機(jī)的運行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速,即n.>n10時一部電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài).這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機(jī)狀態(tài)時的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向..反接制動電源反接改變電動機(jī)的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn)..倒拉制動出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候,例如起重機(jī)放下重物時，機(jī)械特性曲線如下圖，特性曲線由a到b,在降速最后電動機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)d時,T=T系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，能耗制動首先將三項交流電源斷開,接著立即將一個低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動機(jī)內(nèi)部建立了一個固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,此時運動系統(tǒng)儲存的機(jī)械能被電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.5.19試說明鼠籠式異步電動機(jī)定子極對數(shù)突然增加時，電動機(jī)的降速過程。N0=60f/p p增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速降低，定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.異步電動機(jī)定子相序突然改變，就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向，電動機(jī)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機(jī)械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變，系統(tǒng)運行點a只能平移到曲線2的b點，電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù)，則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速，在從點b到點c的整個第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反,.5.21如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？定子上有兩個繞組AX,BY,—個是啟動繞組,另一個是運行繞組，BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個繞組的軸線在空間上垂直，繞組BY電路中串接有電容C,當(dāng)選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流i在相位上超前或滯后i,從而改變QB的接通方向AB即可改變單相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向單相罩極式異步電動機(jī)是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動機(jī)反轉(zhuǎn)？為什么？不能,因為必須調(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實現(xiàn),即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向,從而實現(xiàn)電動機(jī)的反轉(zhuǎn),.同步電動機(jī)的工作原理與異步電機(jī)的有何不同？異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動機(jī)必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動機(jī)運行時所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動機(jī)所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場,這兩個磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖動著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動.一般情況下，同步電動機(jī)為什么要采用異步啟動法？因為轉(zhuǎn)子