電機(jī)拖動(dòng)期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)

第一章習(xí)題解答

思考題

1.1電機(jī)中涉及到哪些基本電磁定律？試說(shuō)明它們?cè)陔姍C(jī)中的主要作用.

答：電機(jī)與變壓器中涉及到：（1）安培環(huán)路定律：（2）法拉第電磁感應(yīng)定律:

（3）電磁力定律：（4）磁路的歐姆定律。其中，安培環(huán)路定律反映了一定磁勢(shì)

（或安匝數(shù)）所產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。在電機(jī)中，磁場(chǎng)在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中起到

媒介的作用：法拉第電磁感應(yīng)定律反映了交變的磁場(chǎng)所產(chǎn)生電勢(shì)的情況。在電機(jī)

中，電磁感應(yīng)定律體現(xiàn)了機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中所轉(zhuǎn)換為電能的大小：電磁力定律

反映了通電檸體在磁場(chǎng)中的受力情況，它體現(xiàn)了機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中所轉(zhuǎn)換為機(jī)

械能的大??；磁路的歐姆定律類(lèi)似于電路的歐姆定律，它體現(xiàn)了一定磁勢(shì)作用到

磁路中所產(chǎn)生的磁通大小，亦即耦合磁場(chǎng)的大小。

1.2永久磁鐵與軟磁材料的磁滯回線(xiàn)有何不同？其相應(yīng)的鐵耗有何差異？

答：永久磁鐵又稱(chēng)為硬磁材料，其磁滯I可線(xiàn)與軟磁材料的不同主要體現(xiàn)在形

狀上。硬磁材料的磁滯何線(xiàn)較“肥胖”；而軟磁材料則“瘦弱”。硬磁材料的

面積反映了鐵磁材料磁滯損耗的大小，因而軟磁材料的鐵耗較小。

1.3什么是磁路飽和現(xiàn)象？磁路飽和對(duì)磁路的等效電感有何影響？

答：當(dāng)勵(lì)磁安匝（或磁勢(shì)）較小時(shí)，隨著磁勢(shì)的增加，磁路中所產(chǎn)生的磁通

也線(xiàn)性增加：當(dāng)磁勢(shì)增加到一定程度時(shí)，隨著磁勢(shì)的增加，磁路中所產(chǎn)生的磁通

增加較小，甚至不再增加，這一現(xiàn)象稱(chēng)為磁路的飽和。與磁路線(xiàn)性時(shí)相比，磁路

飽和后的磁導(dǎo)率和等效電感有所減小。

1.5實(shí)際的電機(jī)和變壓器的鐵心中,一般不是采用整塊鑄鋼或矽鋼組成，而是

采用矽鋼片疊壓而成，為什么？

答：渦流損耗反映了鐵磁材料的導(dǎo)電性能，它與鐵磁材料的厚度成正比。因

此，為減小鐵磁材料的導(dǎo)電性能及渦流損耗，交流電機(jī)或變壓器的鐵心多采用矽

鋼片疊壓而成。

第2章習(xí)題解答

思考題

2.1直流電機(jī)電刷內(nèi)的電樞繞組中所流過(guò)的電流是交流還是直流？若是交

流，其交變頻率是多少？

答：直流電機(jī)電刷內(nèi)的電樞繞組中所流過(guò)的電流是交流，而電刷外部為直流。電

刷與換向器組合實(shí)現(xiàn)r外部直流與內(nèi)部交流的轉(zhuǎn)換（或換流）。內(nèi)部電樞繞組所

感應(yīng)電勢(shì)或電流的頻率為：/=02出，即內(nèi)部電流的方向每轉(zhuǎn)交變P次（「為

電機(jī)的極對(duì)數(shù)）。

2.6直流電動(dòng)機(jī)總共有幾種勵(lì)磁方式？不同勵(lì)磁方式下，其線(xiàn)路電流/小電

樞電流/“以及勵(lì)磁電流/,之間存在什么關(guān)系？

答：直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類(lèi)。其中，自勵(lì)乂包括：并勵(lì)、

串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種形式。在采用他勵(lì)時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組采用單獨(dú)的勵(lì)磁電

源供電，而電樞繞組則采用另一電源供而對(duì)于自勵(lì)方式的克流電機(jī)，其勵(lì)磁

繞組與電樞繞組采用同一電源供電。根據(jù)接線(xiàn)的不同（參考教材圖2.14）,其線(xiàn)

路電流電樞電流/“以及勵(lì)磁電流。之間的關(guān)系式也不盡相同。對(duì)于并勵(lì)直

流電動(dòng)機(jī)，4=/0+//；對(duì)于串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，/,=/?=/,:對(duì)于復(fù)勵(lì)直流電

動(dòng)機(jī)，4=/“+//?

2.7直流電動(dòng)機(jī)負(fù)戰(zhàn)后，氣隙中共存在著幾種類(lèi)型的磁場(chǎng)？它們分別是由哪

些勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生的？

答：負(fù)載后，直流電機(jī)內(nèi)部存在兩種類(lèi)型的磁場(chǎng):一種是由定子勵(lì)磁繞組磁勢(shì)所產(chǎn)

生的主磁場(chǎng)；另一種是由電樞繞組磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。兩者合成既是電

機(jī)內(nèi)部的氣隙合成磁場(chǎng)。

2.11在一定勵(lì)磁的條件下，為什么負(fù)我后直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要比空我時(shí)

的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略低？

答：由〃=以二也可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載后，影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的因素有兩個(gè)：（1）

C..0

電樞電流/“造成電樞電壓下降：（2）電樞反應(yīng)的去磁作用造成中的減少；前者

引起轉(zhuǎn)速下降：后者引起轉(zhuǎn)速升高：輕戰(zhàn)時(shí)由r電樞反應(yīng)的去磁作用較小，前者

占主要因素，故轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有所卜.降。當(dāng)重載時(shí)，則電樞反應(yīng)的去磁作用增大，相

應(yīng)的由其引起的轉(zhuǎn)速升高變?yōu)橹饕蛩?，因此，此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將有所升高。

2.12一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)不能正常發(fā)電，試分析其可能的原因，并說(shuō)明解決

辦法。

答：要保證一臺(tái)井勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，需具備二個(gè)條件：（1）主磁路存在剩

磁；（2）勵(lì)磁回路與電樞【可路之間的接線(xiàn)要正確：（3）磁場(chǎng)總電阻不能超過(guò)臨界

值。因此，若并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)不能正常發(fā)電，需檢查剩磁，方法是用蓄電池給定

子勵(lì)磁繞組通一次電：若發(fā)電機(jī)仍發(fā)不出電壓，則將勵(lì)磁繞組與電樞繞組的之間

的相對(duì)接線(xiàn)顛倒。最后，再減小勵(lì)磁回路的外串電阻，則并勵(lì)克流發(fā)電機(jī)便可以

正常發(fā)電。

練習(xí)題

2.1一臺(tái)四極并勵(lì)直流電機(jī)接在220V的電網(wǎng)上運(yùn)行，已知電樞表面的總導(dǎo)體

數(shù)N=372根，/j=1500r/min,=l.lx10'2H7>,單波繞組，電框回路的總電阻

z

R0=0.208Q,pFt=362%,pmn=240H,試問(wèn)：

(1)此電機(jī)是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)？

(2)電磁轉(zhuǎn)矩與檎出功率各為多少？

解：(1)要判斷直流電機(jī)是工作在發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，只需比較一下端

部電壓U和電刷兩端感應(yīng)電勢(shì)均的大小即可。當(dāng)邑>U時(shí)，直流電機(jī)工作在發(fā)

電機(jī)狀態(tài)；當(dāng)E“<U時(shí)，直流電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。

考慮到單波。=1，根據(jù)題意，

E=x1500x1.lxIO-2=204.6K<t/=220K

60?60x1

顯然，該電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。

(2)根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式，得：

220-204.6

=74.04/4

R.0.208

于是：

372x22

電磁轉(zhuǎn)矩：T,m=Cr0/?=業(yè)中/“=xl.lxlO-x74.04=96.44N?m

2m2zrx1

電磁功率：P^,=Ea/?=204.6x74.04=15148.75IF

輸出功率：P2=Pm-pFe-pme(=15148.75-362-240=14546.75^

2.3某臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：Pv=22kW,UN=220K,

/川=115/,?v=1500r/min,電樞回路的總電阻為01C,忽略空栽轉(zhuǎn)矩，電

動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，要求轉(zhuǎn)速降到lOOOr/min。問(wèn)：

(I)采用電樞回路串電阻降速時(shí)應(yīng)串入多大的電阻值？

(2)采用降低電源電壓降速時(shí)，外加電壓應(yīng)降為多少？

(3)上述兩種情況下，電動(dòng)機(jī)的榆入功率與榆出功率各為多少？(不計(jì)勵(lì)磁

回路的功率)

解：根據(jù)電壓平衡方程式得

Q①一?加=些。』任=0/39

*'a,1500

(1)當(dāng)采用電樞回路外串電阻降速時(shí)，由r負(fù)我轉(zhuǎn)矩保持(額定)不變，根據(jù)

匕=。7①/"可知，此時(shí)電樞電樞電流/“=/3。于是根據(jù)電壓平衡方程式有

%_%-/%〃'_220-0.139x1000

6,+/“=^=iiF=0.704Q

于是電樞回路的外串電阻應(yīng)為

Rn=0.704-0.1=0.6040

(2)當(dāng)采用降壓降速時(shí)，同樣，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，/：=/川。丁是根據(jù)電

壓平衡方程式有

+R

U'=E：+R?Ia=。2WJaN=0.139x1000+0.1x115=150.5/

(3)當(dāng)采用電樞回路外串電阻降速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入與輸出功率分別為

ZUq=220X115=25300*25.35

由于忽略空載轉(zhuǎn)矩即忽略空載損耗，于是有

P2=Pm=￡"/“=Cr<Pvn7?v=0.139x1000x115=15985FF=15,985^^

同樣，當(dāng)采用降壓降速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入與輸出功率分別為

q=U7“=150.5x115=17307.5%=17.308物

P1=P：=E'Ja=Ce<PW&=0.139x1000x115=15985%=15.985%卬’

或直接根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速相同，故W=6=15.985k%。

可見(jiàn)，降壓降速可以比電樞回路外串電阻降速具有較少的輸入功率，即其效

率較高。

2.10兩臺(tái)完全相同的并勵(lì)直流電機(jī)，它們的轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)在一起，

而電樞均并聯(lián)在230V的直流電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)軸上不帶任何負(fù)我。已知直流電機(jī)在

IOOOr/min時(shí)的空載特性如下表所示：

〃(A)1.31.4

￡,(V)186.7195.9

電樞回路的總電阻為0.IQ.機(jī)組運(yùn)行在1200r/min時(shí)，甲臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流為

I.4A,乙臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流為1.3A,問(wèn)：

(I)此時(shí)哪臺(tái)電機(jī)為發(fā)電機(jī)，哪臺(tái)為電動(dòng)機(jī)？

(2)總的機(jī)械耗和鐵耗(即空載損耗)為多少？

解：⑴由「甲臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流為1.44,從1000r/min時(shí)的空載特性上可得該

轉(zhuǎn)速卜的感應(yīng)電勢(shì)為195.9/o當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至1200r/min時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)變?yōu)?/p>

f=195.9x-=235.08K

“1000

同理，可得乙臺(tái)電機(jī)在轉(zhuǎn)速為1200r/min時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)為

Eu?=186.7x型^=224.04/

aB1000

由于而且因此，甲運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，而乙則運(yùn)行在電動(dòng)

機(jī)狀態(tài)。

(2)根據(jù)直流電機(jī)的功率流程圖，兩臺(tái)電機(jī)總的機(jī)械耗和鐵耗等于電動(dòng)機(jī)的電

磁功率減去發(fā)電機(jī)的電磁功率。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，其電樞電流為

230-224.06=5必

“Ro0.1

電磁功率為

P.?B=EuBIaB=224.04x59.4=13308%

對(duì)「發(fā)電機(jī)而言，其電樞電流為

Eai-U235.08-230

-=50.8J

Raoj

電磁功率為

PmA=E/產(chǎn)235.08x50.8=II942%

兩臺(tái)電機(jī)總的機(jī)械耗和鐵耗為

七g一心=13308-11942=1366小

第3章習(xí)題解答

思考題

3.1下圖中箭頭表示轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的實(shí)際方向，試?yán)秒娏ν蟿?dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

方程式說(shuō)明在附圖所示的幾種情況下，系統(tǒng)可能的運(yùn)行狀態(tài)（加速、減速或勻速）.

3.4根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件，試判斷圖3.52中A、B、C三點(diǎn)是否

為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)？

圖3.52題3.4圖

答：根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件：生〈學(xué)?可以得出：

onon

系統(tǒng)在A點(diǎn)、B點(diǎn)是穩(wěn)定的：C點(diǎn)是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。

3.5一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為什么不能直接起動(dòng)？采用什么樣的起動(dòng)方法最

好？

答：

練習(xí)題

3.1由電動(dòng)機(jī)與卷?yè)P(yáng)機(jī)組成的拖動(dòng)系統(tǒng)如圖3.4所示。設(shè)重物G=4900N,當(dāng)

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為〃=98()r/min時(shí)，重物的上升速度為V=l.5/n/s,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J=2kg?m2,卷筒直徑。尸=0.4加，卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量./尸=1.9kg?"J,

減速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和鋼繩質(zhì)量可以忽略不計(jì)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率7=0.95。試求:

(I)使重物勻速上升時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的輸出轉(zhuǎn)矩；

(2)整個(gè)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的總飛輪矩GO：；

（3）使重物以\m/s'的加速度上升時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的輸出轉(zhuǎn)矩.

解：(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物勻速上升時(shí)，電機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載折算至電機(jī)

軸上的轉(zhuǎn)矩相等。

按照功率的傳遞方向，于是有

=GV

即

T60GK60x4900x1.5

T,=--------=--------------------------=75.39N

2mh2x萬(wàn)x980x0.95

（2）根據(jù)題意，卷筒的轉(zhuǎn)速為

60K60x1.5

〃P=="",'=71.62。/min

冠）F萬(wàn)x0.4

按照折算前后儲(chǔ)存的動(dòng)能不變的原則，有

JvQ2

即

人="4（與+。罕『

ng2m

c.c,71.62、）4900,60x1.5-—，

=2+1.9x（-----y+------x（------->=2.1\69kg-nr

9809.82^x980

又

「幽1

4g

于是轉(zhuǎn)子軸上的總飛輪矩為

GDC=2.ll69x4x9.8=82.98N/?

（3）考慮到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與重物的提升速度之間的關(guān)系

.6or.

"MJ=^~J

raJr

于是得電動(dòng)機(jī)的加速度與重物的提升加速度之間滿(mǎn)足

dn60.

—=-----ia

dt就）尸

其中

尸x0.4x980

J==13.683

60x1.5

因此，當(dāng)重物以4的加速度上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)的加速度為

GDfdnciQ&60

7=〃+=75.39+空一x--x13.683x1=219.95N?m

375石375^x0.4

第5章習(xí)題解答

思考題

5.1主磁通和漏磁通有何區(qū)別?它們?cè)谧儔浩鞯牡刃щ娐分惺侨绾畏从车模?/p>

答：

5.7變壓器空載時(shí)的一次側(cè)的功率因數(shù)很低，而負(fù)載后功率因數(shù)反而大大提高,

試解釋其原因。

答：

5.8變壓器負(fù)載后，是否隨著負(fù)載的增加二次側(cè)的輸出電壓總是降低？試就阻感

性負(fù)載和電容性負(fù)載分別討論，并說(shuō)明理由。

答：

練習(xí)題

5.1有一臺(tái)三相變壓器，額定容量為S,=50004%,額定電壓為

U'NMN=10kVI6.3kV,Y,d聯(lián)結(jié)，試求:

(I)一、二側(cè)繞組的額定電流；

(2)一、二側(cè)繞組的相電壓與相電流。

解：(1)對(duì)于三相變壓器，由于叉=聞四h=后心/2,，于是得

一次側(cè)的額定電流為

(4=50。義順=288.684

鳳、N73x10x1000

二次側(cè)的額定電流為

4=等㈣t=458.21/

*<3%V3x6.3x1000

(2)根據(jù)一、二次側(cè)三相繞組的聯(lián)結(jié)方式有

一次側(cè)的相電壓、相電流分別為

詈啜"77叱

=/(v=288.684

二次側(cè)的相電壓、相電流分別為

UIN.=UIN=6.3AI'

八“=景==264.554/

2"V3V3

5.8用相量圖判別圖5.44所示三相變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào).

解：畫(huà)出對(duì)應(yīng)于圖5.44(a)、(b)、(c)、(d)的相量圖分別如圖圖5.45(a)、(b)、(c)、

(d)所示。

(a)Y,ylO(b)Y,d5(c)Y.d9(d)D,y9

ffl5.45習(xí)題5.80

課上例題

一臺(tái)單相變壓器，5N=1000kVA,GN/U2、=60/6.3kV,4=50Hz。

空載試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，當(dāng)電壓為額定值時(shí)，測(cè)得/0=10.1A,P產(chǎn)

5000W；短路試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行，當(dāng)U?=3240V時(shí)，PA=14000W,

4=15.15A,求：

(1)設(shè)心=-2',X1O=X2；,求折算到高壓側(cè)的參數(shù)。

(2)畫(huà)出折算到高壓側(cè)的T形等效電路；

(3)用標(biāo)么值表示的短路阻抗及其分量和用百分值表示的短路電壓

及其分量；

(4)用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算滿(mǎn)載，且cos供=。?8滯后時(shí)電壓變化率、

副邊電壓、電流和效率。

［解］：

(1)求參數(shù)

根據(jù)額定電壓比，求得變比:

4=%=絲=9.5

U2N6.3

歸算到高壓側(cè)的短路阻抗:

=213.86(Q)

Ik15.15

〃=^-=61(Q)q=G==30.5Q

x*=""=205(0)X"=x；。=gx*=102.5。

(1)求參數(shù)

開(kāi)路試驗(yàn)在低壓側(cè)，低壓側(cè)的激磁阻抗:

U_6300

o=623.76(C)

Z”,工―10.1

一至=49(C)

-"=621.83(0

折算到高壓側(cè)的激磁阻抗:

2

rm=k\=4443.7(0)xm=kxm=56392(0)

(2)畫(huà)出T形等效電路

30.5102.5102.530.5

0-------1?Q

.4443.7n

?563923

30

(3)求標(biāo)么值

阻抗基值：

44_U\N_U；N

=3600(0)

4SN

._213.86

4一

.=0.059,1=塵=0.017

.乙3600Zb

.生

匕.

.4=0.057

.

短路電壓及其分量：

U；=Z；=5.9%,U；=r；=1.7%

乙"=5.7%

(4)求電壓變化率

Aw=〃*cos0+x；sin@=0.017x0.8+0.057x0.6=0.048

副邊電壓標(biāo)么值和實(shí)際值：

(/*=1-AM=1-0.048=0.952

U2=U*-U2N=0.952X6300=5998.86(V)

副邊滿(mǎn)載時(shí)額定電流:

SN1000

12==158.73(A)

UIN~63~

?"滿(mǎn)載’’的含義:負(fù)載通過(guò)額定電流!

滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)銅耗:

夕融=0?(乎)2=14000x(黑)2=16950(W)

滿(mǎn)載時(shí)效率:

,=(1_-；——P。+/2Pk___)X100%

1鳳COS%+PO+ATPA

5000+16950

=(1-)x100%

1000000x0.8+5000+16950

=97.3%

第6章習(xí)題解答

思考題

6.1

6.2

6.3

6.7

練習(xí)題

6.2一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：PN=l.SkW,t/iV=380K

nN=962r/min,定子繞組采用A接，50Hz,cos=0.827,p（Jll=470FT

pFe=234IT,px=45%,PA=800'.試求額定負(fù)我時(shí)的（I）轉(zhuǎn)差率；（2

轉(zhuǎn)子電流的頻率；（3）轉(zhuǎn)子銅耗；（4）效率；（5）定子電流.

解：（1）同步速為

60/；60x50,

it.=——=------=11OAOAOAr/nun

P3

額定轉(zhuǎn)差率為

（2）轉(zhuǎn)子電流的頻率為轉(zhuǎn)差頻率，即

f2=.弧=0.038x50=1.9〃z

（3）由功率流程圖得

七=尸.+PA+—Pc.,2

=&+PA+PZ+必匕，

于是

p_P\+'?+PM_75x1°，+8°+45_79262JF

"（If）—（1-0.038）

轉(zhuǎn)子銅耗為

pCu2=5v^m=0.038x7926.2=301.2IF

（4）輸入電功率為

片=Em+PF.+Pc“\=7926.2+234+470=8630.2%

于是，電動(dòng)機(jī)的效率為

p75x103

n..=^x100%=----X100%=86.9%

片8630.2

（5）根據(jù)PN=瘋八/、cos外力v得定子電流為

PN7.5x。

LN=15.86/1

同、cos°mN^X380x0.827x0,869

定子相電流為

i__15.86［64

"正F

課上例題

有一臺(tái)50Hz的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速外=730

r/min,試求該電機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。

I解］

（1）根據(jù)〃N=730r/min,可以得到同步轉(zhuǎn)速

〃s=750r/min

（2）S=（5N）砥

=750-730/750=0.02667^0.027

有一臺(tái)50Hz、三相、四極的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率

產(chǎn)0.05,試求：（1）轉(zhuǎn)子電流的頻率：（2）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

［解］

（1）轉(zhuǎn)子電流的頻率

/2=V,=0.05X50=2.5Hz

（2）轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

〃,=60為勿=（60X2.5）/2=75r/min

（同步轉(zhuǎn)速：〃s=60/力=1500r/min）

經(jīng)過(guò)頻率和繞組折算后，三相異步電動(dòng)機(jī)每相的等效電路變?yōu)閳D6.39.

圖6.39三相異步電機(jī)經(jīng)折算后的等效電路

C、三相異步電機(jī)的等效電路和相量圖

經(jīng)過(guò)折算后，異步電動(dòng)機(jī)的基本關(guān)系式可整理為：

1+￡=，,”

U=-E+i（r+jx）

tl/ltta

:=:（」+凡）

s

.E=M=S=-im（rm+jxm）

根據(jù)式（6-91）,畫(huà)出異步電機(jī)的T型等效電路如圖6.40所示。

圖6.40三相異步電機(jī)的T型等效電路

結(jié)論：

?空載時(shí)轉(zhuǎn)子相當(dāng)于開(kāi)路。此時(shí)，

很低；■_

?起動(dòng)（或堵轉(zhuǎn)）時(shí)，m,0j,相當(dāng)于電路處

于短路狀態(tài)，故,很大，1也較低c同時(shí)，由于定于

繞組的漏阻抗壓降較大，導(dǎo)致起動(dòng)時(shí)的圓及主磁通用?氏為

減小，故國(guó)有所降低；一

?額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，,轉(zhuǎn)子回路的總電阻較

大，轉(zhuǎn)子回路幾乎為純阻性質(zhì)，故定子側(cè)的功率因數(shù)較高

,一般為

?當(dāng)工作在發(fā)電豁鼠存狀態(tài)時(shí)，EH3,代表機(jī)

械功率的電阻^^^,意味著機(jī)械軸上不是輸出機(jī)械

功率而是輸入機(jī)械功率；

?當(dāng)工作在電磁制動(dòng)狀態(tài)時(shí).,IBWa,代表機(jī)械功

率的電阻隋，，同樣表明，電機(jī)是吸收機(jī)械功率的。

與此同時(shí)良從定子側(cè)吸收電磁功率，兩者共同轉(zhuǎn)

換四轉(zhuǎn)子繞組的銅耗。

當(dāng)計(jì)算精度要求不高時(shí)，可將T型等效電路簡(jiǎn)化為型等效電路，如圖6.41所示。

圖6.41三相異步電機(jī)的簡(jiǎn)化f型等效電路

根據(jù)基本方程式（6-91），可繪出三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖，如圖6.42所

圖6.42三相異步電機(jī)的相量圖

結(jié)論：

與空載相比，異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載后定子側(cè)的功率因數(shù)有所

提高。但仍需從電網(wǎng)吸收一定的滯后無(wú)功，以產(chǎn)生主磁場(chǎng)

和漏磁通o

6.8三相異步電動(dòng)機(jī)的功率流程圖

與轉(zhuǎn)矩平衡方程式

A、功率流程圖

4-

輸入的電功率:網(wǎng)

6=UJcos(px

j2

定子銅耗:Pc?\r\

定子鐵耗:PFeU：7

轉(zhuǎn)子銅耗:

電機(jī)軸上總的機(jī)械功率:

功

率

流

程

圖

(b)功率流程圖(a)功率分配圖

/

叫瓦/；(町^仍=如,公

電磁功率：Pem=cos%=m2E2I2cosp2=

S-

Pcu2=mJ'；r；

電磁功率：電機(jī)軸上總

￡皿=以一Pm=叼4

的機(jī)械功率:s

■:Pdc=l：S：(l—S)

結(jié)論：旗著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)差率提高，轉(zhuǎn)子銅耗加大,

轉(zhuǎn)子發(fā)熱增加。

B、轉(zhuǎn)矩平衡方程式

轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率：

2=Pmec-{pmec+pj=Pmec-Po

將上式兩邊同時(shí)除以轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。，便可獲得轉(zhuǎn)矩平衡方程式為：

?=Pmec(Pac+PA)

Q-QQ

TH

其中，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為：T2=1-.空載轉(zhuǎn)矩為：及=4噌4=魯

電磁轉(zhuǎn)矩可表示為：

其中，同步角速度Q,=包=2萬(wàn)九;轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度Q=2m.

60p60

上式表明，電磁轉(zhuǎn)矩既可以用總的機(jī)械功率除以機(jī)械角速度函求

出，也可以用電磁功率除以同步角速度BI求出。

三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

Pe?,^m2E2I2cos(p2

—鬻=2吟

加2〃N人2

三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)C/=后為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)。

矩的物理表達(dá)式

上式表明，三相異步電動(dòng)機(jī)的主磁通EH與轉(zhuǎn)子電流陷之間存

在耦合，從而導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的復(fù)雜性。而對(duì)相流電機(jī)

,其轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：其主磁通與轉(zhuǎn)子電樞電流之間是

解耦的，因而直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制較為簡(jiǎn)單。

訕

①

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第7章習(xí)題解答

思考題

7.1

7.3

練習(xí)題

7.1某三相鼠蘢式異步電動(dòng)機(jī)的敲定數(shù)據(jù)如下：&=300￡W，(4=380/,

IN=521A,nN=1450r/min,起動(dòng)電流倍數(shù)K“=6.7(定義為起動(dòng)電流與額定

電流之比),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)兒,=1.5,過(guò)我能力=2.5.定子繞組采用△接法.

試求：

(1)直接起動(dòng)時(shí)的電流與轉(zhuǎn)短；

(2)如果采用Y-A起動(dòng)，能帶動(dòng)lOOONm的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)我起動(dòng)嗎？為什么？

(3)為使得起動(dòng)時(shí)的最大電流不超過(guò)1800A且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不超過(guò)lOOONm,采

用自稿變壓降壓起動(dòng)。已知起動(dòng)用自稿變壓器的抽頭分別為55%、64%、73%三

檔；試問(wèn)應(yīng)取哪一檔抽頭電壓？在所取的這一檔抽頭電壓下起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和

起動(dòng)電流各為多少？

解：(1)直接起動(dòng)時(shí)定子繞組中的電流為

/“=KJ、.=6.7x527=3530.94

額定轉(zhuǎn)矩為

7=9550殳=9550x2^=1975.86

.〃、，1450

直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為

乙=AJN=1-5X1975.86=2963.79M"

(2)若采用丫-△起動(dòng)，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為

T'=-T=-x2963.79=987.93Mn<lOOOMn

“3"3

因此，采用丫-△起動(dòng)不能帶動(dòng)lOOONm的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載起動(dòng)。

(3)若采用白耦變壓器起動(dòng)，則電網(wǎng)側(cè)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為

當(dāng)抽頭為55%時(shí)，

/,=0.552x3530.9=1068.10/4<1800/1

2

TT=0.55x2963.79=896.55M"<IOOOMH

當(dāng)抽頭為64%時(shí),

/；=0.642x3530.9=1446.26J<1800/

7；=0.642x2963.79=121