《電機(jī)學(xué)》各章練習(xí)題與自測(cè)題帶答案 (10)

1、第10章 思考題與習(xí)題參考答案10.1 異步電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)有哪些？它們代表的物理意義是什么？答：異步電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)主要有五項(xiàng)，分別是：額定效率，額定功率因數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動(dòng)電流倍數(shù)。其中，和是反映電動(dòng)機(jī)出力能力的指標(biāo)，稱(chēng)為力能指標(biāo)；是反映電動(dòng)機(jī)短時(shí)間承受過(guò)負(fù)載能力的指標(biāo)，稱(chēng)為過(guò)載能力；和是反映電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的指標(biāo)。10.2 什么是三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-降壓起動(dòng)? 它與直接起動(dòng)相比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流有何變化?答：為了降低三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，對(duì)于定子繞組為形聯(lián)結(jié)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)先將定子繞組接成Y形，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，當(dāng)起動(dòng)完畢后，再將定子繞組恢復(fù)成形聯(lián)結(jié)進(jìn)入正常運(yùn)行。Y-降壓

2、起動(dòng)時(shí)，繞組電壓降低倍，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降均低為直接起動(dòng)時(shí)的。10.3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直接起動(dòng)時(shí)相比有何變化?答：采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降低為直接起動(dòng)時(shí)的倍（為自耦變壓器的變比）。10.4 在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動(dòng)，既可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又能減少起動(dòng)電流，這是什么原因？串電感或電容起動(dòng)，是否也有同樣效果？答：從等效電路來(lái)看，起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子回路串入電阻，轉(zhuǎn)子電流將減小，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系，此時(shí)的定子電流也將減小。雖然轉(zhuǎn)子電流減小了，但是因?yàn)檗D(zhuǎn)子電阻的增大，轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)將提高，由可知，當(dāng)所串電阻值適當(dāng)時(shí)，轉(zhuǎn)子

3、電流有功分量是增大的，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)增大。必須指出，串入的電阻值不能過(guò)大，否則轉(zhuǎn)子電流太小，使減小，導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而減小。轉(zhuǎn)子回路串電感，可以降低起動(dòng)電流，但同時(shí)轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)也降低，使減小，導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減??；串電容時(shí)可分兩種情況：1）當(dāng)-=0或|-|<時(shí)，起動(dòng)電流增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也增大；2）|-|>，起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小。 10.5三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)按什么規(guī)律來(lái)控制定子電壓?為什么?答：在變頻調(diào)速時(shí)，為了保持電機(jī)良好的運(yùn)行性能，總希望維持主磁通不變，因此需要保持不變，即電壓與頻率成正比變化。這也稱(chēng)為電壓頻率協(xié)調(diào)控制。10.6 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)

4、速有哪些特點(diǎn)？答：轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)（分級(jí)調(diào)速），調(diào)速范圍較小，轉(zhuǎn)子電阻銅損耗增大，電機(jī)效率降低。10.7 什么是繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速？與繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速相比，其優(yōu)點(diǎn)是什么？答：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速不是在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，而是串入一個(gè)與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率相同、相位相反的附加電動(dòng)勢(shì)，從而改變轉(zhuǎn)子電流的大小，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。與轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速相比，轉(zhuǎn)差功率中只有一小部分被轉(zhuǎn)子繞組電阻所消耗，而其余大部分被產(chǎn)生的裝置回饋到了電網(wǎng)，所以即使電機(jī)在低速運(yùn)行，效率也較高。10.8 簡(jiǎn)述電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理和調(diào)速過(guò)程。答：工作原理：電磁轉(zhuǎn)差離合器本質(zhì)上也是一臺(tái)感

5、應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由電樞（由鑄鋼制成的圓筒）和磁極組成。磁極上的勵(lì)磁線圈通入直流電流產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，電樞由異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電樞因切割直流勵(lì)磁磁場(chǎng)而產(chǎn)生渦流，該渦流與勵(lì)磁磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，拖動(dòng)磁極轉(zhuǎn)子沿電樞旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，磁極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必小于電樞的轉(zhuǎn)速（即拖動(dòng)電樞的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）。調(diào)速過(guò)程：調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁電流的大小，可以平滑地調(diào)節(jié)機(jī)械負(fù)載的轉(zhuǎn)速。在負(fù)載不變時(shí)，增大勵(lì)磁電流，磁場(chǎng)增強(qiáng)，渦流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，磁極轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（既機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)速）上升，與之相伴，磁場(chǎng)與電樞相對(duì)速度減小，渦流開(kāi)始減小，電磁轉(zhuǎn)矩也減小，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到某一值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小（恢復(fù)）到又與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，電機(jī)便在這個(gè)高轉(zhuǎn)

6、速下穩(wěn)定運(yùn)行。因此，增大勵(lì)磁電流，負(fù)載轉(zhuǎn)速上升，反之，減小勵(lì)磁電流，負(fù)載轉(zhuǎn)速下降。10.9 如果電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)程度嚴(yán)重，三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下能否長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行？為什么？答：如果電源電壓不對(duì)稱(chēng)程度嚴(yán)重，三相異步電動(dòng)機(jī)不能在額定負(fù)載下長(zhǎng)期運(yùn)行。因?yàn)檫@時(shí)負(fù)序電壓較大，負(fù)序磁場(chǎng)強(qiáng)，制動(dòng)性質(zhì)的負(fù)序電磁轉(zhuǎn)矩大，電機(jī)轉(zhuǎn)速低，正序電流大，再加上較大的負(fù)序電流，造成電機(jī)發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將燒毀電機(jī)。10.10 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，如果電源或繞組一相斷線，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？如果運(yùn)行中電源或繞組一相斷線，能否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)？為什么？答：對(duì)于Y形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，一相電源斷線或一相繞組斷線情況是相同的，這時(shí)電機(jī)氣隙中產(chǎn)生一個(gè)脈

7、動(dòng)磁場(chǎng)，因此電機(jī)不能起動(dòng)。但運(yùn)行中發(fā)生一相斷線，電機(jī)仍能能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這時(shí)相當(dāng)于單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，但此時(shí)電流會(huì)增大，電機(jī)發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)燒毀電機(jī)。 對(duì)于形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，如果一相電源斷線，這時(shí)電機(jī)氣隙中產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)，因此電機(jī)不能起動(dòng)。但運(yùn)行中發(fā)生這種斷線，能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于單相電動(dòng)機(jī)。如果一相繞組斷線，電機(jī)變成兩相繞組通兩相電流，由于繞組在空間上有相位差、繞組電流在時(shí)間上有相位差，所以產(chǎn)生一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此電機(jī)能起動(dòng)，運(yùn)行中發(fā)生這種斷線，也能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然也將出現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象。10.11 一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī), 聯(lián)結(jié)，=0.85，起動(dòng)電流倍數(shù)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，供電變壓器允許起動(dòng)電流為15

8、0A，能否在下列情況下采用降壓起動(dòng)？（1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩為；（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩為。解： （小于150A） 因此，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為時(shí)，可以采用Y起動(dòng)；負(fù)載轉(zhuǎn)矩為時(shí)，不可以采用Y起動(dòng)。10.12 一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：，聯(lián)結(jié)，IN=20 A，求：(1)采用Y-降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為多少? 能否半載起動(dòng)? (2)采用自耦變壓器在半載下起動(dòng)，起動(dòng)電流為多少? 試選擇自耦變壓器的抽頭比。解：（1） ，所以不能半載起動(dòng)。（2） 可以選擇系列抽頭，這時(shí)，10.13 一臺(tái)4極繞線式異步電動(dòng)機(jī)，50Hz，轉(zhuǎn)子每相電阻，額定負(fù)載時(shí)，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，要求把轉(zhuǎn)速降到1100r/min，問(wèn)應(yīng)在轉(zhuǎn)子每相串入多大的電阻？解：額定

9、負(fù)載時(shí) 降速運(yùn)行時(shí) 因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則有 即 解得 10.14 有一臺(tái)4極繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=155kW，50Hz，轉(zhuǎn)子每相電阻R2=0.012。已知在額定負(fù)載下轉(zhuǎn)子銅耗為2210W，機(jī)械損耗為2640W，附加損耗為310W，試求：(1)額定轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩；(2)若電磁轉(zhuǎn)矩保持不變，而將轉(zhuǎn)速降到1300rmin，應(yīng)該在轉(zhuǎn)子的每相繞組中串人多大電阻?此時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗是多少?解：（1）（2）降速后 因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則有 即 解得 串電阻后 串電阻后銅損耗為 第10章 自測(cè)題參考答案一、 填空題1. 額定效率和額定功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動(dòng)電流倍數(shù)；2. 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、短時(shí)間承受過(guò)負(fù)載；3.、

10、； 4. 、； 5. 降低、增大； 6. 改變方向、對(duì)調(diào)定子任意兩相繞組的出線端；7. 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻率、相反； 8. 、正比； 9. （0.50.6）倍額定負(fù)載，額定負(fù)載；10. 反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)、制動(dòng)二、選擇題1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.三、簡(jiǎn)答題1. 答:起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為，定子磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子繞組電流都最大，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡，定子電流（起動(dòng)電流）也大。但起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率高（為），轉(zhuǎn)子漏抗大，因此轉(zhuǎn)子功率因數(shù)低，轉(zhuǎn)子電流有功分量小，而且起動(dòng)時(shí)主磁通降低約一半，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。2. 答：通過(guò)改變定子繞組的接法，使定子每相的一半繞組中的電流方向發(fā)生改變，即可以實(shí)現(xiàn)變極調(diào)速。因?yàn)樽儤O前后三相繞組的相序發(fā)生了變化，因此變極后只有對(duì)調(diào)定子兩相繞組的出線端，才能保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。3. 答：?jiǎn)蜗嗬@組通入單相電流產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)，它可以分解成大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別對(duì)轉(zhuǎn)子形成正向電磁轉(zhuǎn)矩和反向電磁轉(zhuǎn)矩，在起動(dòng)時(shí)，合成轉(zhuǎn)矩，所以單相異步電動(dòng)機(jī)不能自起動(dòng)。解決起動(dòng)的主要途徑是加裝起動(dòng)繞組，使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。4. 答：三相異步電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱(chēng)電壓下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)氣