電機(jī)與拖動(dòng)(第4版)全冊(cè)思考題與習(xí)題答案

電機(jī)與拖動(dòng)（第4版）全冊(cè)思考題與習(xí)題答案

第1章思考題與習(xí)題答案

1.圖1-11所示為電機(jī)中的一個(gè)線圈，只考慮ab、cd有效邊，

在圖1-11所示的磁場(chǎng)和線圈電流及旋轉(zhuǎn)方向下，分析ab、cd導(dǎo)體

的受力方向。

答：ab導(dǎo)體受力方向向左;

cd導(dǎo)體受力方向向右。圖1-11

2.說(shuō)明鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗產(chǎn)生的原因，并思考如何減少鐵耗。

答：鐵磁材料周期性的正反向磁化會(huì)產(chǎn)生損耗，稱為磁滯損耗。這是因?yàn)榇女爜?lái)回翻轉(zhuǎn)

產(chǎn)生摩擦而引起的損耗。渦流損耗是因?yàn)榻蛔兊拇磐ㄔ阼F芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成的環(huán)

流產(chǎn)生的損耗。

鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗總稱為鐵芯損耗，它正比于磁通密度Bm的平方及磁通交

L32

變頻率/的次方。PFe=Ph+Pe^/rFefBmG；要減少鐵耗，可以減小磁通密度Bm或減

小磁通交變頻率

3.實(shí)際變壓器或電機(jī)的鐵芯均用硅鋼片疊壓而成，能否用鋼板或整塊鋼制作？為什么？

答：實(shí)際變壓器或電機(jī)的鐵芯均用硅鋼片疊壓而成，這樣做的目的是增大鐵芯中的電阻,

減小渦流，從而減少電能轉(zhuǎn)化成鐵芯的內(nèi)能，提高效率.；如果用鋼板或整塊鋼制作，會(huì)產(chǎn)

生渦流，燒毀繞組，使變壓器或電機(jī)無(wú)法正常工作。

4.什么是磁路飽和現(xiàn)象，鐵芯的額定工作點(diǎn)應(yīng)如何選擇？

答：如圖1,開(kāi)始磁化時(shí)，由于外磁場(chǎng)較弱，所以B增”.一八

加較慢，對(duì)應(yīng)oa段；隨著外磁場(chǎng)增加，鐵磁材料產(chǎn)生的附/2

加磁場(chǎng)增加較快，B值增加很快，如圖ab段；再增加磁場(chǎng)時(shí)，/

附加磁場(chǎng)的增加有限，B增加越來(lái)越慢，最終趨于飽和，見(jiàn)，/

圖中be段；最后所有磁疇與外磁場(chǎng)方向一致后，外磁場(chǎng)增加，L/

B值也基本不變，出現(xiàn)深度飽和現(xiàn)象。為了使鐵芯得到充分…-…一'......…1

利用而不進(jìn)入飽和狀態(tài)，電機(jī)和變壓器的鐵芯額定工作點(diǎn)設(shè)圖1非鐵磁材料的磁化曲線和

定在磁化曲線的微飽和區(qū)。鐵磁材料的初始磁化曲線

5.如圖1-12所示，匝數(shù)為N的線圈與交變的磁通0交鏈，如果感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向如

圖L12所示，寫(xiě)出e和。之間的關(guān)系式？--

答：e=-N處

dt

圖1-12

第2章思考題與習(xí)題答案

1.什么叫變壓器？變壓器的基本工作原理是什么？

答：變壓器是用來(lái)改變交流電壓大小的電氣設(shè)備。變壓器的基本工作原理是根據(jù)電磁感

應(yīng)原理，把某一等級(jí)的交流電壓變化成頻率相同的另一等級(jí)的交流電壓，以滿足不同負(fù)載的

需要。

2.有一臺(tái)三相變壓器，SN=5000kV?A,UiN/U2N=10.5kV/6.3kV,Y,d連接，求一次、

二次繞組的額定電流。

3

前,S5000X101t”，

角牛：/IN=—j=-N---=—j=--------------A=274.93A

3

」3U[NV3xlO.5xlO

,S5000xl03.0,

/2N=N—=-----------------A=91.64A

3

y/3U2NV3X6.3X10

3.一臺(tái)單相變壓器UIN/SN=220V/110V,如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V的電源上，變

壓器會(huì)發(fā)生什么后果？為什么？

答：高壓端電壓UIN=SXNI/N2=220X220/1X=440V,比220V高很多，將容易使絕

緣擊穿，變壓器損壞。

4.不用變壓器來(lái)改變交流電壓，而用一個(gè)滑線電阻來(lái)變壓，問(wèn)：（1）能否變壓？（2）

在實(shí)際中是否可行？

答：（1）不能升壓，但可以降壓。（2）在小電流的情況下，可降壓，但大電流時(shí)降壓電

阻功率損耗很大，一般不采用，升壓不可行。

5.某低壓照明變壓器5=380V,/i=0.263A,M=1010匝，此=103匝，求二次繞組對(duì)應(yīng)

的輸出電壓S和輸出電流/2o該變壓器能否給一個(gè)60W且電壓相當(dāng)?shù)牡蛪赫彰鳠艄╇姡?/p>

答：U2=U1XN2/N1=38OX1OV1O1O?38V

l2=hXNi/N2=0.263X1010/103七2.58A,

P=UI=380X0.263=89VA（或60w，燈的電流I2'=P/U=60/58=1.7A<2,58A）

所以，可以給60w且電壓相當(dāng)?shù)牡蛪赫彰鳠簦üβ室驍?shù)=1）供電。

6.某晶體管擴(kuò)音機(jī)的輸出阻抗為250。（即要求負(fù)載阻抗為250。時(shí)能輸出最大功率）,

接負(fù)載為80的揚(yáng)聲器，求線間變壓器變比。

答：K=-^-=5.59=5.6

7.什么叫變壓器的外特性？一般希望電力變壓器的外特性曲線呈什么形狀？

答：當(dāng)一次繞組的電壓U1和負(fù)載的功率因數(shù)COS62一定時(shí)，二次繞組的電壓6與負(fù)載

12的關(guān)系，稱為變壓器的外特性。希望電力變壓器的外特性曲線比較平直，即AU%越小越

好

8.三相電力變壓器的電壓變化率AU%=5%,要求該變壓器在額定負(fù)載下輸出的相電壓

為5=220V,求該變壓器二次繞組的額定定相電壓5N。

答：220V=U2NX(1-5%)

1)2N=220/(1-5%)=220Q.95=231.6V

(或U2N=220VX(1+5%)=2312230)

9.變壓器在運(yùn)行中有哪些基本損耗？它們各與哪些因素有關(guān)？

答：變壓器在運(yùn)行中基本損耗有銅損耗Pcu和鐵損耗PFe。

鐵損耗與鐵心中的磁通密度的大小、磁通交變的頻率、硅鋼片的質(zhì)量及一次繞組所

加的電源電壓大小有關(guān)。

銅損耗與繞組電阻大小、負(fù)載電流大小有關(guān)

10.圖2-59所示為變壓器出廠前的“極性”試驗(yàn)。在

電?6間加電壓，將U2U2相連，測(cè)Ui—U1間的電壓。設(shè)定

電壓比為220V/110V,如果Ui、U1為同名端，電壓表讀數(shù)是

多少？如果電、Ui為異名端，電壓表讀數(shù)又是多少？

答：nov,330V?

圖2-5910題圖

11.一臺(tái)三相變壓器SN=300kV?A,Ui=10kV,U2=0.4kV,Y,yn連接，求J及/2。

解：S=V3W,

=300/(1.73X10)=17.3A,

h=^=300/(1.73x0.4)=434Ao

12.如圖2?60所示，試用相量圖判別圖中的連接組別。

圖2-6012題圖

Eu

(b)Y,diO連接組

(c)Y,y5連接組

(d)Y,dl連接組

13.什么叫變壓器的并聯(lián)運(yùn)行？變壓器并聯(lián)運(yùn)行必須滿足哪些條件？

答：變壓器并聯(lián)運(yùn)行是指幾臺(tái)三相變壓器的高壓繞組及低壓繞組分別連接到高壓電源及

低壓電源母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。

并聯(lián)條件為：1）變壓器變比相同，即一、二次電壓分別相等。2）連接組別相同。3）

短路阻抗（短路電壓）應(yīng)相等。各變壓器容量比不超過(guò)三比一。

14.自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？使用自耦變壓器的注意事項(xiàng)有哪些？

答：自耦變壓器把一二次繞組合二為一，使二次繞組成為一次繞組的一部分，一二次繞

組之間除了有磁的耦合外還有電的聯(lián)系。

使用自耦變壓器的注意事項(xiàng)：1）一二次繞組公共端要接中性線，2）不能用作照明安全

變壓器或其他要求安全隔離的電源，3）外殼必須接地，4）自耦調(diào)壓器接電源必須將手柄轉(zhuǎn)

到零位。

15.電流互感器的作用是什么，能否在直流電路中使用，為什么？

答：電流互感器的作用是將交流大電流按比例變換為小電流便于測(cè)量與控制。交流電

流互感器不能在直流電路中使用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的工作狀態(tài)不同，阻抗也不同。

16.電壓互感器的作用是什么？能否在測(cè)量直流電壓時(shí)使用？

答：電壓互感器的作用是將交流高電壓按比例變換為低電壓便于測(cè)量與控制。

電壓互感器不能在直流電路中使用，因?yàn)殡妷夯ジ衅饕彩亲儔浩?，Xi=2皿，直流

電f=0,XL=0,阻抗很小，電流將很大，電壓互感器會(huì)燒毀。

17.電弧焊工藝對(duì)焊接變壓器有何要求？如何滿足這些要求？電焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

有哪些？

答：電弧焊工藝對(duì)焊接變壓器的要求：1）電焊變壓器在空載時(shí)，應(yīng)有一定的空載電壓,

但不能太高。2）應(yīng)有陡降的外特性：在負(fù)載時(shí)，電壓應(yīng)隨負(fù)載的增加而急劇下降。3）短

路時(shí)，短路電流不應(yīng)過(guò)大，4）輸出電流能在一定的范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。

電焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鐵心的氣隙比較大，一次、二次繞組

分別裝在不同的鐵心柱上，用磁分路法、串聯(lián)可變電抗器及改變二次繞組的接法等調(diào)節(jié)焊接

電流。

第3章思考題與習(xí)題答案

1.直流電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的？

答：直流電機(jī)是通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)的互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。定子通過(guò)永磁體或受激勵(lì)電磁鐵產(chǎn)生

一個(gè)固定磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子由一系列電磁體構(gòu)成，當(dāng)電流通過(guò)其中一個(gè)繞組時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。對(duì)

有刷直流電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子上的換向器和定子的電刷在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)為每個(gè)繞組供給電能。通電

轉(zhuǎn)子繞組與定子磁體有相反極性，因而相互吸引，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)至與定子磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)的位置。當(dāng)

轉(zhuǎn)子到達(dá)對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，電刷通過(guò)換向器為下一組繞組供電，從而使轉(zhuǎn)子維持旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.為什么一臺(tái)直流電機(jī)既可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行又可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行？

答：一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條

件不同而己。如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流

電源對(duì)負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，

從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，稱為電機(jī)的

可逆原理。

3.電磁轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？如何確定電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向？

4DPN

答：由電磁轉(zhuǎn)矩公式Tem=Bav/2aN2=2兀。①產(chǎn)Cr0/a可以看出，對(duì)于已制造好電機(jī)電磁

轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。

可用左手定則判斷電樞導(dǎo)體的受力方向，從而確定電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向。

4.什么是電樞反應(yīng)？它對(duì)電機(jī)有什么影響？

答：空載時(shí)，直流電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)是由定子勵(lì)磁繞組所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)。負(fù)載后，除了主

磁場(chǎng)之外，由電樞繞組中流過(guò)的電樞電流所產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)也要產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而對(duì)主磁場(chǎng)造

成一定影響。通常把電樞磁勢(shì)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。

電樞磁勢(shì)對(duì)主磁場(chǎng)的影響結(jié)果造成：（1）氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變；（2）主磁場(chǎng)削弱，電樞反

應(yīng)呈去磁作用。

5.直流電機(jī)的電磁功率指的是什么功率？并說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)是什

么。

答：直流電機(jī)的電磁功率指的是由電功率和機(jī)械功率相互轉(zhuǎn)換的功率。

直流電動(dòng)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)是電磁感應(yīng)。

6.一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定數(shù)據(jù)為：額定功率PN=10kW,額定電壓UN=230V,額定轉(zhuǎn)速

nN=2850r/min,額定效率nN=0.85。求它的額定電流及額定負(fù)載時(shí)的輸入功率。

解：PN=UNIN

1010

額定電流:IN=&=X=43.48A

"UN230

額定負(fù)載時(shí)的輸入功率：10x103

p=jgv==I.18X10A

0.85

7.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為：額定功率PN=17kW,額定電壓UN=220,額定轉(zhuǎn)速

nN=l500r/min,額定效率nN=0.83。求它的額定電流及額定負(fù)載時(shí)的輸入功率。

解:PN—UNINTJN

17xlQ3

=93.1A

220x0.83

P17X1()3

=20.48KW

0.83

8.一臺(tái)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)UN=220V,IN=40A,nN=lOOOr/min,電樞總電阻Ra==0.50Q,

假定磁路不飽和，當(dāng)la==20A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩是多少？

解：由于磁路不飽和，la=20A時(shí)，有

j=—0=0.5°

于是Ea=UN-IaRa=220-20x0.5=210V

E

xl000=2100r/min

及。N2000.5

Y=9.55;9.55x嗤-19」而

9.什么是固有機(jī)械特性？什么是人為機(jī)械特性？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有特性和各種人

為特性各有何特點(diǎn)？

答：固有機(jī)械特性是指在額定電壓、額定勵(lì)磁、電樞回路無(wú)外接電阻的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)

速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。

人為機(jī)械特性是指通過(guò)改變電樞兩端電壓、減弱勵(lì)磁或電樞回路串外接電阻的情況下，

電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，相應(yīng)就有調(diào)壓的人為機(jī)械特性，弱磁的人為機(jī)械特性，電樞回

路串電阻的人為機(jī)械特性。

固有特性特點(diǎn)：由于電樞電阻Ra很小，特性斜率夕很小，通常額定轉(zhuǎn)速降A(chǔ)N只有額定轉(zhuǎn)

速的百分之幾到百分之十幾，所以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是硬特性。

人為特性可分為三種情況：

(1)電樞串電阻人為特性的特點(diǎn)是：①理想空載轉(zhuǎn)速n0不變；②機(jī)械特性的斜率B隨

Ra+Rs的增大而增大，特性變軟。

(2)降低電樞電壓U時(shí)的人為特性的特點(diǎn)是：①斜率B不變，對(duì)應(yīng)不同電壓的人為特

性相互平行；②理想空載轉(zhuǎn)速n0與電樞電壓U成正比。

(3)減弱磁通的人為特性的特點(diǎn)是：①磁通減弱會(huì)使n0升高，n。與中成反比；②磁通

減弱會(huì)使B加大，B與中2成反比；③人為機(jī)械特性是一族直線，但既不平行，又非放射形,

磁通減弱時(shí)，特性上移，而且變軟。

10.什么是機(jī)械特性上的額定工作點(diǎn)？什么是額定轉(zhuǎn)速降？

答：固有機(jī)械特性與額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(diǎn)為額定工作點(diǎn)，額定工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為

額定轉(zhuǎn)矩，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速。理想空載轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之差稱為額定轉(zhuǎn)速降。

11.直流電動(dòng)機(jī)為什么不能直接啟動(dòng)？如果直接啟動(dòng)會(huì)引起什么后果？

答：電動(dòng)機(jī)在未啟動(dòng)前n=0,E=0,而Ra很小，所以將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定

電壓時(shí)，啟動(dòng)電流將很大lst=L)N/Ra,故不能直接起動(dòng)。

若直接啟動(dòng)，因?yàn)殡姌须娮鑂a很小，所以直接啟動(dòng)電流將達(dá)到很大的數(shù)值，通?？蛇_(dá)

到額定電流的10?20倍。過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的下降，影響電網(wǎng)上其他用戶的

正常用電；使電動(dòng)機(jī)的換向嚴(yán)重惡化，甚至?xí)龎碾妱?dòng)機(jī)；同時(shí)過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞電樞

繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，除了個(gè)別容量很小的電動(dòng)機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)是不允許直接啟動(dòng)

的。

12.怎樣實(shí)現(xiàn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)？試說(shuō)明在反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，能耗制動(dòng)

過(guò)程中n、Ea、la及Tem的變化情況。

答：將處于電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞兩端從電源斷開(kāi)后投向制動(dòng)電阻兩

端，便進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)瞬間，n和Ea的大小及方向均不變，la和Tem的大小不變，

但方向改變，之后隨著制動(dòng)過(guò)程的進(jìn)行，這四個(gè)量均由制動(dòng)瞬間的值逐漸減小到零，制動(dòng)過(guò)

程結(jié)束

13.采用能耗制動(dòng)和電壓反接制動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)停車(chē)時(shí)，為什么要在電樞回路中串入制動(dòng)

電阻？

答：進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，如果不在電樞回路串入制動(dòng)電阻，則制動(dòng)瞬間電樞電流將很大。

14.當(dāng)提升機(jī)下放重物時(shí)：(1)要使他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在低于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，應(yīng)采用

什么制動(dòng)方法？（2）若在高于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，又應(yīng)采用什么制動(dòng)方法？

答：（1）采用能耗制動(dòng)或倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)；（2）采用反向回饋制動(dòng)。

15.試說(shuō)明電動(dòng)狀態(tài)、能耗制動(dòng)狀態(tài)、回饋制動(dòng)狀態(tài)及反接制動(dòng)狀態(tài)下的能量關(guān)系。

答：電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；能耗制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)將生產(chǎn)機(jī)械儲(chǔ)存的

動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；反接制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)將機(jī)

械能轉(zhuǎn)換成電能。

16.直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有何特點(diǎn)？

答：直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：（1）降壓調(diào)速；（2）電樞回路串電阻調(diào)速；（3）弱磁調(diào)

速。前兩種調(diào)速方法適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，后一種調(diào)速方法適用于恒功率負(fù)載。降壓調(diào)速可實(shí)

現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性斜率不變，速度穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍較大。串電阻調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，

調(diào)速平滑性差，機(jī)械特性斜率增大，速度穩(wěn)定性差，受靜差率的限制，調(diào)速范圍很小。弱磁

調(diào)速控制方便，能量損耗小，調(diào)速平滑，受最高轉(zhuǎn)速限制，調(diào)速范圍不大。

17.怎樣改變他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)及復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？

答：要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。T=CT①la

單獨(dú)改變磁通方法（通過(guò)改變勵(lì)磁連接）或者單獨(dú)改變電樞電流的方向，均可以改變電

磁轉(zhuǎn)矩的方向。

改變轉(zhuǎn)向的方法：

對(duì)于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，只要改變電樞電壓方向或勵(lì)磁電壓方向的其中一個(gè)就可以了；

對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，單獨(dú)將勵(lì)磁繞組引出端對(duì)調(diào)?；蛘邌为?dú)將電樞繞組引出端對(duì)調(diào)；

對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，假設(shè)勵(lì)磁繞組的一個(gè)頭接的電源正極，那么他的尾就和電樞繞組的頭

連接的時(shí)候是正轉(zhuǎn)，然后把電樞繞組的尾和電源負(fù)極連接；

對(duì)于復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將電樞引出端對(duì)調(diào)或者同時(shí)將并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組引出段分別對(duì)調(diào)

（維持加復(fù)勵(lì)狀態(tài)）。

18.串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能否空載運(yùn)行？為什么？

答：不能，因?yàn)樵诳蛰d時(shí)，勵(lì)磁電流很小，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，很快飛車(chē)，會(huì)有安全事

故發(fā)生。所以一般的串勵(lì)電機(jī)不允許空載啟動(dòng)或運(yùn)行。

19.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=10kW,UN=220V,IN=53.4A,nN=l500r/min,Ra=0.4Q?

求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載；（2）理想空載轉(zhuǎn)矩和實(shí)際空載轉(zhuǎn)速；（3）

半載時(shí)的轉(zhuǎn)速；（4）n=l600r/min時(shí)的電樞電流。

解：（1）在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)矩

G①N=9-55C0N=9-55X0.132=1.261Nm

額定電磁轉(zhuǎn)矩：TemN=CT^NIN=1.261x53.4=67.34N-m

輸出轉(zhuǎn)矩：T.N=9550%=9550=61.6N.m

川nN1550

空載轉(zhuǎn)矩：T0^TemN-Tm=67.34-61.6=5.74N-m

（2）理想空載轉(zhuǎn)速和實(shí)際空載轉(zhuǎn)速

理想空載轉(zhuǎn)速：%=4=220=1666.7r/min

CQN0.132

實(shí)際空載轉(zhuǎn)速：“0=%—囪=1666.7-2.41x5.74=1653N-m

而，=-----凡-----=————=2.41

Q①以00.132X1.26

（3）負(fù)載為額定負(fù)載一半時(shí)的轉(zhuǎn)速

Ho-n-/3x=1666.7-2.41x0.5x67.32=1586N-m

Q0.5TN

（4）n=1600r/min時(shí)的電樞電流

當(dāng)n=1600r/min時(shí)的轉(zhuǎn)矩為：1600=n0-f3T=1666.7-2.41xT

則：T=Zl.lN.m,

T277

對(duì)應(yīng)的電樞電流為：1=------=—^=1.261x53.4=22A

°G①N1-26

20.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Q,試問(wèn)：（1）直接啟動(dòng)時(shí)的啟

動(dòng)電流是額定電流的多少倍？（2）如果限制啟動(dòng)電流為1.5IN,電樞回路應(yīng)串入多大的電

阻？

TJ220

解:（1）="=）竺=3283.58A

"Ra0.067

倍數(shù)為：“=4=3283.58=151

IN207.5

（2）將啟動(dòng)電流限制到4；=1.5〃=L5x207.5=31L25A時(shí),

應(yīng)傳入的電阻為：7?力="—《220

-0.067=0.64Q

/st311.25

21.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=2.5kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=l500r/min,Ra=0.8Q?

求：（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以1200r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，采用能耗制動(dòng)停車(chē)，若限制最大制動(dòng)電流

為2IN,則電樞回路中串入多大的制動(dòng)電阻？（2）若負(fù)載為位能型恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩

TL=0.9TN,采用能耗制動(dòng)時(shí)負(fù)載以120r/min轉(zhuǎn)速穩(wěn)速下降，點(diǎn)數(shù)回路應(yīng)串入多大電阻？

220—12.5x0.8

解：（1）C&N=%T*凡=0.14

1500

nN

在1200r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:

Ea=C&N"=0.14x1200=168V

一F168

應(yīng)串入的電阻為：RH=一「凡=----------0.8=5.920

-Iz2x12.5

DD

2

(2)根據(jù)機(jī)械特性方程式：n=————此時(shí)，n=-120,TL=0.9TN

8+R

貝U：-120=—-0-HX0.9X0.14X12.5

9.55x0.142

故：即=13.5。

22.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=4kW,UN=220V,IN=22.3A,nN=lOOOr/min,Ra=0.91Q,

運(yùn)行于額定狀態(tài)，為使電動(dòng)機(jī)停車(chē)，采用電壓反接制動(dòng)，串入電樞回路的電阻為90。求:

(1)制動(dòng)開(kāi)始瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；(2)n=0時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；(3)如果負(fù)載為反

抗性負(fù)載，在制動(dòng)到n=0時(shí)不切斷電源，電機(jī)能否反轉(zhuǎn)？為什么？

「由_又一〃凡220-22.3x0.91

解：⑴乂、一

nNiooo

制動(dòng)開(kāi)始瞬間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：Ea=UN-laRa=220-22.3x0.91=200V

-220-200

制動(dòng)瞬間的電流為：/J。一4=42.4A

%+69+0.91

當(dāng)n=0時(shí)，E=0,此時(shí)，/=~U~Es.-220-0

(2)az=-22.2A

%+凡9+0.91

電磁轉(zhuǎn)矩：4加=9.55Q①/z=9.55x0.2x(—22.2)=—42.4N./〃

(3)如果負(fù)載為反抗性負(fù)載，在制動(dòng)到n=0時(shí)不切斷電源，7；,“=-42.4NJ〃將成為反

向拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小為：

苒“=9.55Q①x0.85=9.55x0.2x0.85x22.3)=36.2N.m,

負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于反向拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。

第4章思考題與習(xí)題答案

1.三相籠形異步電動(dòng)機(jī)由哪些部件組成？各部分的作用是什么？

答：三相籠形異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。

定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

2.為什么三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯均用硅鋼片疊壓而成？能否用鋼板或整

塊鋼制作？為什么？

答：用硅鋼片疊壓而成是為了減小鐵損。鐵心不能用鋼板或整塊鋼制作，因?yàn)殍F心損耗

較大。

3.什么是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？

答：三相定子繞組通入三相交流電，則在定子、轉(zhuǎn)子與空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)沿定子內(nèi)圓旋

轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。它是三相對(duì)稱的定子繞組通入三相對(duì)稱的交流電而產(chǎn)生的。

4.如何改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向？

答：改變電源頻率、磁極對(duì)數(shù)均可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。將IA—IB—1c中的任意兩相A、

B互換，均可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。

5.說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，為什么電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速？

答：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理：當(dāng)定子本相繞組通人三相電流后，定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)

磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速在空間順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，靜止的轉(zhuǎn)子繞組被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線所切

割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)

磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果便在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上產(chǎn)生電磁作用力F,電磁作用力F對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

M,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)定子繞組接通三相交流電時(shí)，轉(zhuǎn)子便逐步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但其轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。

如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就不再存在相互切割運(yùn)動(dòng)。就沒(méi)有

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，也沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就會(huì)變慢。因此在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是低于其同步轉(zhuǎn)速。

6.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y2-160M2-2,額定轉(zhuǎn)速為n=2930r/min,力=50Hz,求轉(zhuǎn)

差率So

解：由Y2-160M2-2可知p=l,另外ni=60f/p=60X50/1=3000r/min

而S=(ni-n2)/n產(chǎn)(3000-2930)3000=0.023。

7.為什么變壓器的效率較高，而三相異步電動(dòng)機(jī)的效率相應(yīng)較低？

答：由于變壓器沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的部件，不像電機(jī)那樣有機(jī)械損耗存在，因此變壓器的效率一

般都比較高，而三相異步電動(dòng)機(jī)的效率相應(yīng)較低。

8.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率Pz=2.2kW,額定電壓Ui=380V,額定轉(zhuǎn)速

nN=l420r/min,功率因數(shù)cos<p=0.82,4=81%,/=50Hz,試計(jì)算額定電流卡和額定轉(zhuǎn)矩TN。

解：《=鼻=2-2X1()3=2J2kW

〃0.81

3

P,!2.72xlO

IN=丁_-----=—j=---------------------=5.04A

j3U]Cos%J3x380x0.82

TN=9550PN〃)N=9550X2.〃L460=145.4N?m

9.型號(hào)為Y2-132-4三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為7.5kW,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,

型號(hào)為Y2-10L-8的三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率也為7.5kW,額定轉(zhuǎn)速為720r/min,分別求它

們的額定轉(zhuǎn)矩。

解：Y2-132-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為

TN=9550生=9550=49.74N-m

NnN1440

Y2-10L-8型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為

TN=9550生=9550—=99.48N-m

nN720

10.什么叫三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線？過(guò)載系數(shù)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)分別指什么？

答：三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速兩者之間的關(guān)系曲線，即C=/（7em），通

過(guò)機(jī)械特性臨界點(diǎn)的分析，可得出最大轉(zhuǎn)矩、臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻、電壓的關(guān)系，這對(duì)分

析電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速有重要的作用。

過(guò)載系數(shù):為了保證電動(dòng)機(jī)在電源電壓波動(dòng)時(shí)能正常工作，規(guī)定電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩又要

比額定轉(zhuǎn)矩？N大得多，通常用過(guò)載系數(shù)尾=TmaN來(lái)衡量電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值4t=Tst/7N稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，反映了異步電

動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力

11.轉(zhuǎn)矩和電壓的關(guān)系是什么？臨界轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子回路電阻的關(guān)系是怎樣的？

答：

12.某臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率PN=20kW,額定轉(zhuǎn)速nN=970r/min,過(guò)載系數(shù)Am=2.0,

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)At=L8。求該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩即，最大轉(zhuǎn)矩Tm,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩7st。

解：TN=9550%=9550里=196.91N-m

nN970

Tm=九“TN=2.0x196.91=393.82N?m

Tst=3=L8x196.91=354MN-m

13.某臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率PN=5.5,額定轉(zhuǎn)速“N=1440r/min,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)At=2.3,啟

動(dòng)時(shí)拖動(dòng)的負(fù)載為T(mén)L=50N,m,求：

（1）在額定電壓下該電動(dòng)機(jī)能否正常啟動(dòng)？

（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓降為額定電壓的80%時(shí)，該電動(dòng)機(jī)能否正常啟動(dòng)？

解：(1)TN=9550=9550=36.48N-m

NnN1440

Tst=兒￡=2.3x36.48=83.9N-tn

TN<Tst,所以在額定電壓下該電機(jī)能正常啟動(dòng)。

4J。8。0

(2)=0.64

%；=0647；=0.64x83.9=53.7^-m

由于心>￡,故電動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)。

14.三相籠形異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法分為哪幾種？分別適用于什么場(chǎng)合？

答：三相籠形異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)有直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)。

因直接啟動(dòng)電流大，頻繁啟動(dòng)會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱并產(chǎn)生較大的電動(dòng)力而影響壽命，對(duì)電網(wǎng)

而言，會(huì)因過(guò)大的啟動(dòng)電流使電網(wǎng)電壓短時(shí)下降，影響接于同一電網(wǎng)的負(fù)載的正常運(yùn)行。一

般7.5kW以下的電動(dòng)機(jī)允許直接啟動(dòng)。

由于降壓?jiǎn)?dòng)不但減小了啟動(dòng)電流，同時(shí)也減小了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故只宜用于空載或輕載啟

動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。

15.三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)一般采用什么啟動(dòng)方法？有什么優(yōu)點(diǎn)？

答：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一般采用轉(zhuǎn)子電路串接電阻或串接頻敏變阻器的啟動(dòng)方法。

優(yōu)點(diǎn)：既可降低啟動(dòng)電流，又可提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能

16.三相異步電動(dòng)機(jī)有哪些調(diào)速方法？

答：三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有變極、變頻及改變轉(zhuǎn)差率3種方法。

17.三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)一般采用什么方法調(diào)速？

答：采用改變轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)的電阻調(diào)速。

18.什么是制動(dòng)？三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有哪些？

答：制動(dòng)可分為機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。電氣制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上加一個(gè)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向

相反的制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，或穩(wěn)定在另一轉(zhuǎn)速。

常用的電氣制動(dòng)有反接制動(dòng)與能耗制動(dòng)。

19.電源反接制動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)？有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：反接制動(dòng)靠改變定子繞組中三相電源的相序，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的

電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停下來(lái)，制動(dòng)到接近零轉(zhuǎn)速時(shí)，再將反相序電源切除。

反接制動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)效果顯著，但制動(dòng)時(shí)有沖擊，制動(dòng)不平穩(wěn)，而且能量損耗大。

20.分析三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

答：能耗制動(dòng)是在切除三相交流電源之后，定子繞組通入直流電流，在定轉(zhuǎn)子之間的氣

隙中產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，慣性轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)體切割該磁場(chǎng)，形成感應(yīng)電流，產(chǎn)生與慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的

電磁力矩而制動(dòng)。制動(dòng)結(jié)束后將直流電源切除。

能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)相比，制動(dòng)平穩(wěn)，準(zhǔn)確，能量消耗小，但制動(dòng)力矩較弱，特別在低

速時(shí)制動(dòng)效果差，并且還需要提供直流電源。

第5章思考題與習(xí)題答案

1.單相異步電動(dòng)機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)相比有哪些主要的不同之處?

答：

電動(dòng)機(jī)種類(lèi)電源定子繞組體積與容量效率與功率因數(shù)

單相異步電動(dòng)機(jī)單相交流電單相繞組較小較低

三相異步電動(dòng)機(jī)三相交流電三相繞組較大較高

2.什么叫脈動(dòng)磁場(chǎng)？脈動(dòng)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？

答：磁場(chǎng)大小及方向在不斷地變化，但磁場(chǎng)的軸線卻固定不變，這種磁場(chǎng)稱為脈動(dòng)磁場(chǎng)。

脈動(dòng)磁場(chǎng)是單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通人單相交流電后產(chǎn)生的。

3.簡(jiǎn)述單相異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)。

答：由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子部分由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座、端蓋等部分

組成，轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸等組成。

4.單相異步電動(dòng)機(jī)按其啟動(dòng)及運(yùn)行的方式不同可分為哪幾類(lèi)？

答：可分為電容分相單相異步電動(dòng)機(jī)、電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)三大

類(lèi)。

5.單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪幾種？目前使用較多的是哪一種？

答:可以用改變電源頻率（變頻調(diào)速）、改變電源電壓（調(diào)壓調(diào)速）和改變繞組的磁極對(duì)數(shù)（變

極調(diào)速）等多種，其中目前使用最普遍的是改變電源電壓調(diào)速。常用的調(diào)壓調(diào)速分為串電抗

器調(diào)速、自耦變壓器調(diào)速、串電容調(diào)速、繞組抽頭法調(diào)速、晶閘管調(diào)速、PTc元件調(diào)速等多

種。

6.簡(jiǎn)述串聯(lián)電抗器調(diào)速的原理及方法。

答：電抗器為一個(gè)帶抽頭的鐵心電感線圈，串聯(lián)在單相電動(dòng)機(jī)電路中起降壓作用，通過(guò)

調(diào)節(jié)抽頭使電壓降不同，從而使電動(dòng)機(jī)獲得不同的轉(zhuǎn)速。

7.單相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如何改變？

答：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，因此要使單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)就必

須改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，其方法有兩種：一種是把工作繞組（或起動(dòng)繞組）的首端和末端與電

源的接線對(duì)調(diào)；另一種是把電容器從一組繞組中改接到另一組繞組中（此法只適用于電容運(yùn)

行單相異步電動(dòng)機(jī)）。

8.比較電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)和電容啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)的不同之處。

答：電阻起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組只能短時(shí)工作,起動(dòng)完畢必須立即從電源上切除,

如超過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間仍未切斷，就有可能被燒損，導(dǎo)致整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。

9.常用的臺(tái)扇可用哪幾種調(diào)速方法？

答：可用串電抗器調(diào)速、串電容調(diào)速、繞組抽頭法調(diào)速、晶閘管調(diào)速、PTc元件調(diào)速等

10.電容啟動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)能否作電容運(yùn)行單相異步電動(dòng)機(jī)使用？反過(guò)來(lái)電容運(yùn)

行單相異步電動(dòng)機(jī)能否作電容啟動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)使用？為什么？

答：電容起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)一般能作電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)使用，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流

增大。反過(guò)來(lái)電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)能否作電容起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)使用，要看電動(dòng)機(jī)的

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否大于負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，只有電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩才可以替

用。

11.一臺(tái)吊扇采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)，通電后無(wú)法啟動(dòng)，而用手撥動(dòng)風(fēng)葉后即

能運(yùn)轉(zhuǎn)，這是什么原因造成的？

答：是沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般是電容開(kāi)路或起動(dòng)繞組開(kāi)路。

12.簡(jiǎn)述罩極式電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合。

答：?jiǎn)蜗嗾謽O異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便、成本低、運(yùn)行噪聲小、維護(hù)方便

工作可靠；缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，運(yùn)行性能較差，效率和功率因數(shù)都較低。使用場(chǎng)合為小型風(fēng)

扇、鼓風(fēng)機(jī)、電唱機(jī)、儀器儀表電動(dòng)機(jī)及電動(dòng)模型等。

第6章思考題與習(xí)題答案

1.試述控制電機(jī)的分類(lèi)和用處。

答:控制用特種電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中傳遞、變換和執(zhí)行控制信號(hào)的小功率電機(jī)的總稱，

用做執(zhí)行元件或信號(hào)元件?？刂朴玫奶胤N電機(jī)分為測(cè)量元件和執(zhí)行元件。測(cè)量元件包括旋轉(zhuǎn)

變壓器，交、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)等；執(zhí)行元件主要有交、直流伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。

2.什么是“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？?jī)上嗨欧妱?dòng)機(jī)如何防止自轉(zhuǎn)？

答：伺服電動(dòng)機(jī)在控制信號(hào)消失后仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的失控現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。

避免“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的方法是增大轉(zhuǎn)子電阻值。

3.直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓下降，對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速特性有何影響？

答：勵(lì)磁電壓下降則電樞電壓減小，又由于機(jī)械特性是線性的，所以將導(dǎo)致理想空載轉(zhuǎn)

速降低，電磁轉(zhuǎn)矩減?。徽{(diào)節(jié)特性是指：電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速值控制電壓變化的

關(guān)系，所以勵(lì)磁電壓下降將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速n下降。

4.一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，測(cè)得始動(dòng)電壓為4V,當(dāng)電樞電壓為50V時(shí)，轉(zhuǎn)

速為1500r/min,若要求轉(zhuǎn)速為3000r/min,則電樞電壓應(yīng)為多大？

解：Ea=Ce@n,Ua-UaO=Ea,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí),Uao不變，

則ni/n2=(Uai-Uao)/(Ua2-Uao)，即1500/3000=(50-4)/(Ua2-4),得到Ua2=96V,

所以要加96V的電樞電壓，轉(zhuǎn)速才會(huì)到達(dá)3000r/mino

5.為什么異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓大小與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，而與勵(lì)磁頻率無(wú)

關(guān)？

答：當(dāng)勵(lì)磁繞組上外加勵(lì)磁電壓Uf后，產(chǎn)生If,而If將建立磁通中d，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

轉(zhuǎn)子切割脈動(dòng)磁動(dòng)中d，產(chǎn)生切割電動(dòng)勢(shì)Er，Er=Cr?dn,在Er作用下，產(chǎn)生短路電流Is，Is

產(chǎn)生Fr，F(xiàn)r可分解為Frd和Frq,Frq產(chǎn)生中q,交軸磁通與輸出繞組交鏈感應(yīng)出頻率與勵(lì)磁頻

率相同，幅值與交軸磁通中q成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。

因?yàn)椋河蓂8F「q8Fr8Er8n,所以，E2?=?q°=n,即輸出電壓大小正比于測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)

速，而頻率與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，為勵(lì)磁電源的頻率。

6.什么是異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的剩余電壓？如何減少剩余電壓？

答：異步測(cè)速發(fā)電機(jī)當(dāng)勵(lì)磁繞組加電壓而轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出繞組產(chǎn)生的電壓稱

為剩余電壓。

為了減小由于轉(zhuǎn)子和磁路的不對(duì)稱性引起的剩余電壓，杯形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)通常是四極

電機(jī)。為了減小剩余電壓，還可以采用以下方法：(1)可將勵(lì)磁繞組和輸出繞組分開(kāi)，分別

嵌在內(nèi)、外定子鐵芯上；(2)采用補(bǔ)償繞組來(lái)消除剩余電壓；(3)在外部采用適當(dāng)電路，產(chǎn)

生一個(gè)校正電壓抵消剩余電壓。

7.為什么直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的負(fù)載不能小于規(guī)定值?

答：因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)和延遲換向的去磁效應(yīng)使線性誤差隨著負(fù)載電阻的減少而增大。因此,

在使用時(shí)必須注意發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻不能小于規(guī)定的最小電阻值。

8.反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角如何計(jì)算？

答:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角；步距角取決于轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr和拍數(shù)N,

即：8=2=至。=-2,而拍數(shù)N又取決于通電狀態(tài)C和電機(jī)的相數(shù)m。

NZrNZrCm

9.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有哪幾部分組成？作用分別是什么？

答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由脈沖信號(hào)發(fā)生電路、脈沖分配電路、功率放大電路等部分

組成。脈沖信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號(hào)供給脈沖分配電路，脈沖分配電路完成步進(jìn)電動(dòng)

機(jī)控制的各相脈沖信號(hào)，功率放大電路對(duì)脈沖分配回路輸出的控制信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)

電動(dòng)機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)

10.一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，采用三相單三拍方式通電時(shí)，步距角為1.5°,求轉(zhuǎn)

子齒數(shù)。

360°360°

解:ZR=80

0N1.5x3

11.簡(jiǎn)述反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程以及轉(zhuǎn)速控制和方向控制原理。為了使步進(jìn)電

動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)具有制動(dòng)作用，應(yīng)采取什么措施？

答：如下圖所示，當(dāng)A相繞組通入電脈沖時(shí)，氣隙中產(chǎn)生一個(gè)沿A—A，軸線方向的磁場(chǎng),

由于磁通總是力圖經(jīng)過(guò)磁阻最小的路徑形成閉合回路,這樣將使轉(zhuǎn)子鐵芯齒1和齒3與軸線

A—A，對(duì)齊，如圖(a)所示。此時(shí)，轉(zhuǎn)子只受沿A—A，軸線上的拉力作用而具有自鎖能力。

如果將通入的電脈沖