3版 胡幸鳴電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)思考題與習(xí)題解答

1、浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡幸鳴主編思考題與習(xí)題解答第一章 直流電機(jī)1-1 在直流電機(jī)中，電刷之間的電動(dòng)勢(shì)與電樞繞組某一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有何不同？解：前者是方向不變的直流電動(dòng)勢(shì)，后者是交變電動(dòng)勢(shì)；前者由多個(gè)電樞元件（線圈）串聯(lián)而成，電動(dòng)勢(shì)相對(duì)后者的絕對(duì)值要大。1-2 如果將電樞繞組裝在定子上，磁極裝在轉(zhuǎn)子上，則換向器和電刷應(yīng)怎樣放置，才能作直流電機(jī)運(yùn)行？解：換向器放置在定子上，電刷放置在轉(zhuǎn)子上，才能作直流電機(jī)運(yùn)行1-3 直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別？它們是怎樣產(chǎn)生的？而直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電樞電動(dòng)勢(shì)，又有何區(qū)別？它們又是怎樣產(chǎn)生的？解：直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是制動(dòng)性質(zhì)的，直

2、流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是驅(qū)（拖）動(dòng)性質(zhì)的，它們都是由載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的電磁力，形成了電磁轉(zhuǎn)矩；直流發(fā)電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)Ea大于電樞端電壓U，直流電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)Ea小于電樞端電壓U，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea都是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的。1-4 直流電機(jī)有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流電機(jī)的主要部件有定子：主磁極（產(chǎn)生主極磁場(chǎng)）、機(jī)座（機(jī)械支撐和導(dǎo)磁作用）、換向極（改善換向）、電刷（導(dǎo)入或?qū)С鲭娏浚?；轉(zhuǎn)子：電樞鐵心（磁路的一部分，外圓槽中安放電樞繞組）、電樞繞組（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換）、換向器（與電刷一起，整流或逆變）1-5 直流電機(jī)里的換向器在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中各

3、起什么作用？解：換向器與電刷滑動(dòng)接觸，在直流發(fā)電機(jī)中起整流作用，即把線圈（元件）內(nèi)的交變電整流成為電刷間方向不變的直流電。在直流電動(dòng)機(jī)中起逆變作用，即把電刷間的直流電逆變成線圈（元件）內(nèi)的交變電，以保證電動(dòng)機(jī)能向同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。1-6 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，求該發(fā)電機(jī)額定電流。解： 1-7 一臺(tái)型直流發(fā)電機(jī)，求該額定電流是多少？解： 1-8 有一臺(tái)四極直流電機(jī)，電樞繞組為單疊整距繞組，每極磁通為3.5×10-2Wb，電樞總導(dǎo)線數(shù)N=152，轉(zhuǎn)速。求電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)。若改為單波繞組，其它條件不變，問(wèn)電樞電動(dòng)勢(shì)為210V時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？解：1）單疊繞組 ： 2）單波繞組 1-9 如何判斷

4、直流電機(jī)是發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行？它們的電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電動(dòng)勢(shì)、電樞電流、端電壓的方向有何不同？解：用Ea與U的關(guān)系來(lái)判斷：直流發(fā)電機(jī)的Ea>U，電樞電流Ia與電樞電動(dòng)勢(shì)Ea同方向，電磁轉(zhuǎn)矩T是制動(dòng)性質(zhì)的(方向與轉(zhuǎn)向n相反)，電流是流到電壓U的正端；直流電動(dòng)機(jī)的U >Ea，電樞電流Ia與電樞電動(dòng)勢(shì)Ea反方向，電磁轉(zhuǎn)矩T是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的(方向與轉(zhuǎn)向n相同)，電流是從電壓U的正端流出的。1-10 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有哪幾種？在各種不同勵(lì)磁方式的電機(jī)中，電機(jī)輸入（輸出）電流I與電樞電流Ia及勵(lì)磁電流If有什么關(guān)系？解：直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有四種：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。以直流電動(dòng)機(jī)為勵(lì)：他勵(lì)的

5、I=I a （與I f無(wú)關(guān)），并勵(lì)的I=I a+I f ，串勵(lì)的I=I a=I f ，復(fù)勵(lì)的I=I a+I f并 。1-11 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，UN=220V，IN=80A，電樞回路總電阻Ra,勵(lì)磁回路總電阻Rf=110，附加損耗。試求：額定輸入功率P1；額定輸出功率P2；總損耗；電樞銅損耗；勵(lì)磁損耗；附加損耗；機(jī)械損耗和鐵心損耗之和解： 1-12 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：電樞回路總電阻。試求： 1）額定負(fù)載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)和額定電磁轉(zhuǎn)矩。2）額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩。解：1-13 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是什么條件下求取？有哪幾條曲線？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是在U=UN，電樞回路

6、不串附加電阻，勵(lì)磁電流If=I fN 的條件下求取。有：n=f(P2)、T=f(P2)、=f(P2)三條曲線。1-14 何謂換向？討論換向過(guò)程有何實(shí)際意義？解：直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組的線圈（元件）由一條支路經(jīng)電刷短路進(jìn)入另一條支路，該線圈中的電流方向發(fā)生改變，這種電流方向的改變叫換向。討論實(shí)際的換向過(guò)程，了解影響換向的電磁原因，才能對(duì)癥下藥，實(shí)施改善換向的方法。 1-15 換向極的作用是什么？它應(yīng)當(dāng)裝在何處？換向極繞組應(yīng)當(dāng)如何連接？如果換向解：極繞組的極性接反了，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？換向極的作用是改善換向，它應(yīng)裝在主磁極的幾何中心線處，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，且使換向極磁通勢(shì)的方向

7、與電樞磁通勢(shì)的方向相反。如果極性接錯(cuò)，使兩種磁通勢(shì)的方向相同，那就會(huì)更惡化換向，運(yùn)行時(shí)后刷邊的火花更大，甚至可能燒壞電刷和換向器。第二章電流電機(jī)的電力拖動(dòng) 2-1 什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？它包括哪幾個(gè)部分，各起什么作用？試舉例說(shuō)明。解：電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。它包含控制設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械和電源等。（各作用略，詳見(jiàn)P22）；如電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)，單相交流電是它的電源，風(fēng)扇葉片是它的機(jī)械負(fù)載，開(kāi)關(guān)調(diào)速裝置是它的控制設(shè)備，軸承是最簡(jiǎn)單的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2-2 從運(yùn)動(dòng)方程式中，如何判定系統(tǒng)是處于加速、減速、穩(wěn)定還是靜止的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？解：從運(yùn)動(dòng)方程式中，以

8、正向運(yùn)動(dòng)為例，當(dāng)T>TL時(shí)，dn/dt>0，系統(tǒng)處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)T<TL時(shí)，dn/dt<0，系統(tǒng)處于減速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)T=TL時(shí)，dn/dt=0，系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)），或靜止?fàn)顟B(tài)。2-3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是什么？解：電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線有交點(diǎn)；充分條件是：交點(diǎn)（T=TL）處滿足 dT/dn< dTL/dn。2-4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么條件下得到固有機(jī)械特性的？一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性有幾條？人為機(jī)械特性有幾類？有多少條？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在U=UN，電樞回路不串入附加電阻，勵(lì)磁電流

9、If=I fN （磁通為額定磁通N）的條件下，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)得到固有機(jī)械特性的。一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有一條固有機(jī)械特性；人為機(jī)械特性有降壓、電樞回路串電阻、弱磁三大類，有無(wú)數(shù)條。2-5 起動(dòng)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)時(shí)為什么一定先加勵(lì)磁電壓？如果未加勵(lì)磁電壓，而將電樞接通電源，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，先加勵(lì)磁電壓是保證磁路中有正常磁通，否則先加電樞電壓，磁通僅為剩磁通是很小的，可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)速太高的“飛車”現(xiàn)象。 2-6 一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，電樞電阻。計(jì)算： 1）全壓起動(dòng)時(shí)電流Ist。2）若限制起動(dòng)電流不超過(guò)200A，采用電樞串電阻起動(dòng)的最小起動(dòng)電阻為多少？采用減壓起動(dòng)的最低電壓為多少？解：1）

10、 2）2-7 設(shè)有一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接在一電源上，如把外施電源極性倒換，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否改變？如何改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？接在直流電源上的電動(dòng)機(jī)若為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)又如何？解：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的外施電源極性倒換，電樞電流和磁場(chǎng)的方向同時(shí)改變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。必須只能有一個(gè)方向改變，把其中一個(gè)繞組的極性改變。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)同理。2-8 什么叫電氣調(diào)速？指標(biāo)是什么？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有哪幾種方法？解：電氣調(diào)速是指：人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，使新的人為機(jī)械特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)變化，所得到的新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。電氣調(diào)速的指標(biāo)有：調(diào)速范圍、調(diào)速的相對(duì)穩(wěn)定性、調(diào)速的平滑性、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性和調(diào)速時(shí)的容許輸出；根據(jù)轉(zhuǎn)速公式，

11、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：降壓、電樞回路串電阻、弱磁調(diào)速。 2-9 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，求在額定負(fù)載下：設(shè)降速至800r/min穩(wěn)定運(yùn)行，外串多大電阻？采用降壓方法，電源電壓應(yīng)降至多少伏？解： 1）2）2-10 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有幾種制動(dòng)方法，試說(shuō)明它們之間有什么共同點(diǎn)？從電樞電壓特點(diǎn)、機(jī)械特性方程和功率平衡關(guān)系來(lái)說(shuō)明他們有什么不同？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)的三種方法，共同的特點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相反，T是制動(dòng)性質(zhì)的。能耗制動(dòng)U=0，機(jī)械特性過(guò)原點(diǎn)，電樞不從電網(wǎng)吸收電功率，從軸上吸收機(jī)械功率；反接制動(dòng)中的電源反接制動(dòng)U=-UN，機(jī)械特性過(guò)-n0點(diǎn)，倒拉反接制動(dòng)U=U

12、N，機(jī)械特性過(guò)n0，電樞從電網(wǎng)吸收電功率，也從軸上吸收機(jī)械功率；反向再生制動(dòng)U=-UN，機(jī)械特性過(guò)-n0，從軸上吸收機(jī)械功率，電樞向電網(wǎng)回饋電能。 2-11 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，已知電動(dòng)機(jī)最大允許電流Imax=N，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載TLN電動(dòng)運(yùn)行。試求： 1）若采用能耗制動(dòng)停車，則電樞回路應(yīng)串多大電阻？2）若采用反接制動(dòng)停車，則電樞回路應(yīng)串多大電阻？解： 1）能耗制動(dòng)瞬時(shí)2）反接制動(dòng)瞬時(shí) 2-12 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，。試求： 1）如果用能耗制動(dòng)、倒接反接制動(dòng)以400r/min的速度下放位能負(fù)載，則應(yīng)串入多大的制動(dòng)電阻？ 2）電動(dòng)機(jī)在反向再生制動(dòng)運(yùn)行下放重物，電樞回路不串電阻，求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3）現(xiàn)用

13、制動(dòng)電阻Rbk=10，求倒拉反接制動(dòng)的穩(wěn)定制動(dòng)電流和穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，并定性畫(huà)出機(jī)械特性。解：1) 能耗制動(dòng)：倒拉反接：2）3) 與上面的各小題一樣，穩(wěn)定制動(dòng)電流：定性畫(huà)機(jī)械特性略。 2-13 一臺(tái)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)都在額定負(fù)載下工作，它們的額定容量、額定電壓和額定電流都相同，如果它們的負(fù)載轉(zhuǎn)矩都同樣增加50%，試問(wèn)哪一臺(tái)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降得多？哪一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流增加得多？解：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降的多（機(jī)械特性軟）；他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電流增加的多。第三章 變壓器3-1 變壓器是根據(jù)什么原理工作的？它有哪些主要用途？解：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，它主要有變壓、變流、變換阻抗的作用?？勺鳛殡娏ψ儔?/p>

14、器、儀用互感器、電子線路中的電源變壓器等。3-2 變壓器的主要組成部分是什么？各部分的作用是什么？解：變壓器的主要組成部分是鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路，繞組是變壓器的電路。3-3 變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成？為什么要交錯(cuò)裝疊？解：鐵心作為變壓器的磁路，應(yīng)該是用導(dǎo)磁性能好的硅鋼片疊成，交錯(cuò)裝疊的目的是使各層磁路的接縫互相錯(cuò)開(kāi)，以減小接縫處的氣隙和磁路的磁阻，從而減小勵(lì)磁電流，提高運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。3-4 一臺(tái)三相變壓器，已知SN=5600kV·A,UIN/U2N=10kV/3.15kV,Yd11聯(lián)結(jié)，試求：一次、二次繞組的額定相電流。解：3-5 變壓器主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作

15、用有什么不同？在等效電路中如何反映它們的作用？解：變壓器主磁通通過(guò)鐵心閉合，同時(shí)交鏈一次、二次繞組，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1和2，如果二次繞組與負(fù)載接通，則在電動(dòng)勢(shì)作用下向負(fù)載輸出電功率，所以主磁通起著傳遞能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空氣或變壓器油等）形成閉路，只與一種繞組交鏈，雖感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)，但不參與能量傳遞。在等效電路中， Xm是反映主磁通磁化能力的勵(lì)磁電抗，rm 是反映主磁通交變時(shí)產(chǎn)生鐵耗對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電阻；X1或X2是反映漏磁通對(duì)應(yīng)的漏電抗。3-6 一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220V/110V，如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V的電源上，對(duì)變壓器有何影響？解：如果不慎將低壓側(cè)

16、誤接到220V的電源上，則電壓上升，磁通上升，空載電流增加的比例更大，大于額定電流，變壓器繞組過(guò)熱將“燒”掉。3-7 有一臺(tái)單相變壓器，已知SN=10500kV·A,UIN/U2N=35kV/6.6kV，鐵心的有效截面SFe=1580cm2，鐵心中最大磁通密度Bm=1.415T,試求高低壓側(cè)繞組匝數(shù)和電壓比（不計(jì)漏磁）。解：電壓比：3-8 一臺(tái)單相變壓器，額定容量為5kV·A,高、低壓側(cè)繞組均為兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈，高、低壓側(cè)每個(gè)線圈額定電壓分別為1100V和110V，現(xiàn)將它們進(jìn)行不同方式的聯(lián)結(jié)，試問(wèn)每種聯(lián)結(jié)的高、低壓側(cè)額定電流為多少？可得幾種不同的電壓比？解：1）高壓繞組串

17、聯(lián)、低壓繞組串聯(lián)： 電壓比： 2）高串、低并： 3）高并、低并： 4）高并、低串： 3-9 有一臺(tái)單相變壓器，已知,（滯后），用簡(jiǎn)化等效電路求I1和U1。解： 用簡(jiǎn)化等效電路求解：設(shè)3-10 為什么變壓器的空載損耗可以近似看成是鐵耗，短路損耗可以近似看成是銅耗？負(fù)載時(shí)的實(shí)際鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無(wú)差別？為什么？解：電力變壓器空載時(shí)，空載損耗p0是鐵耗和空載銅耗之和。不過(guò)因I0、r1很小，因此空載銅耗pcu0可忽略不計(jì)，因此空載損耗p0近似為鐵耗pFe;電力變壓器做短路試驗(yàn)時(shí)，短路損耗是銅耗與鐵耗之和，因?yàn)槎搪冯妷汉艿?，磁通?鐵耗很小，故短路損耗pk近似為銅耗pCu；負(fù)載時(shí)的實(shí)際鐵耗

18、和銅耗與空載損耗和短路損耗對(duì)比情況是，鐵耗基本不變（U1不變），但銅耗是與電流的平方正比，所以負(fù)載時(shí)的銅耗：3-11 變壓器負(fù)載后的二次電壓是否總比空載時(shí)的低？會(huì)不會(huì)比空載時(shí)高？為什么？解：變壓器負(fù)載后的二次電壓不一定總比空載時(shí)的低，可能會(huì)比空載時(shí)高，當(dāng)。 3-12 有一三相變壓器，已知SN=750kV·A,UIN/U2N=10000kV/400V，Yy0聯(lián)結(jié)，空載及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：試驗(yàn)名稱電壓/V電流/A功率/W電源所加位置空載400603800低壓側(cè)短路44010900高壓鍘 試計(jì)算：1）折算到高壓側(cè)的參數(shù)。（不計(jì)溫度影響） 2）滿載及(滯后)時(shí)的及。3）最大效率。解：1） 勵(lì)

19、磁參數(shù)：短路參數(shù)：2）電壓變化率：額定負(fù)載：=13）3-13 變壓器出廠前要進(jìn)行“極性”試驗(yàn)，如圖3-31所示（交流電壓表法）。若變壓器的額定電壓為220V/110V，如將X與x聯(lián)結(jié)，在A、X端加電壓220V，A與a之間接電壓表。如果A與a為同名端，則電壓表的讀數(shù)為多少？如果A與a為異為端，則電壓表的讀數(shù)又為多少？解：如果A與a為同名端，則電壓表的讀數(shù)110V。如果A與a為異為端，則電壓表的讀數(shù)為330V。3-14 三相變壓器的一次、二次繞組按圖3-32聯(lián)結(jié)，試確定其聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)。解：分別對(duì)應(yīng)： Yd7 Yy10 Yd73-15 試畫(huà)出Yd7、Yy10、Yy2、Yd3的三相變壓器聯(lián)結(jié)圖。解：Yd

20、7有兩解：Yy10： Yy2:Yd3有兩解：3-16 變壓器為什么要并聯(lián)運(yùn)行？并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？哪些條件必須嚴(yán)格遵守？解：當(dāng)要擴(kuò)大用電量的時(shí)候，要在原有的基礎(chǔ)上并聯(lián)新的變壓器，另外并聯(lián)運(yùn)行可以提高供電的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、減小總的備用容量；并聯(lián)運(yùn)行的條件 各臺(tái)變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺(tái)變壓器的電壓比應(yīng)相等；否則會(huì)出現(xiàn)環(huán)流。 各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相同；否則大環(huán)流燒壞變壓器。 各臺(tái)變壓器的短路阻抗（或短路電壓）的相對(duì)值要相等；否則變壓器的利用率降低。(容量大的短路阻抗的相對(duì)值小些,利用率大些)上述條件必須嚴(yán)格遵守。 3-17 電壓互感器和電流互感器的功能是什么？使用時(shí)必須注意什么？

21、 解：電壓互感器和電流互感器的功能是安全測(cè)量（與被測(cè)電路隔離）大電流、大電壓。電壓互感器使用時(shí)，二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許短路，鐵心的二次側(cè)繞組一端必須可靠接地等。電流互感器使用時(shí)，二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許開(kāi)路，鐵心的二次側(cè)繞組一端必須可靠接地等。第四章 三相異步電動(dòng)機(jī)4-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相對(duì)稱電流通入三相對(duì)稱定子繞組而產(chǎn)生的。4-2 三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由什么決定？試問(wèn)工頻下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為多少？頻率為60Hz時(shí)的呢？解：三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)成反比。工頻下2、4、

22、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為3000、1500、1000、750、600r/mim；頻率為60Hz下2、4、6、8、10極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速各為：3600、1800、1200、900、720r/mim。4-3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向由什么決定？解：在三相繞組空間排序不變的情況下，由三相電流的相序決定。4-4 試述三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，并解釋“異步”的意義。解：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接到三相交流電源上，氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則靜止的轉(zhuǎn)子繞組便相對(duì)切割磁場(chǎng)，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，就有轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生，該電流再與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力f，而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上

23、的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力距之總和即為電磁轉(zhuǎn)矩T，它驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最終不會(huì)加速到等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)槿绻?，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，也不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n總要略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1，這就是異步電動(dòng)機(jī)的“異步”由來(lái)。4-5 若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)嗎？電動(dòng)機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？為什么？解：若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但沒(méi)有電流產(chǎn)生，所以沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，電動(dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。4-6 何謂異步

24、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率是多少？轉(zhuǎn)差率等于零對(duì)應(yīng)什么情況，這在實(shí)際中存在嗎？解：轉(zhuǎn)差(n1n)與同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率。異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%5%。起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)差率s=0，是理想空載狀態(tài)，這在實(shí)際中不存在。4-7 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的，該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率是多少？另有一臺(tái)4極三相異步電動(dòng)機(jī)，其sN=0.03，那么它的額定轉(zhuǎn)速是多少？解：因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，因此選擇1000r/min的同步速，其極對(duì)數(shù)為額定轉(zhuǎn)差率：對(duì)4極sN=0.05的電動(dòng)機(jī)：nN=n1(1s)=1500&#

25、215;(10.05)r/min=1425r/min 4-8 簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的主磁路包括哪幾部分？和哪些電路耦合？解：三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。三相異步電動(dòng)機(jī)的主磁路包括：定子鐵心中的定子齒槽和定子磁軛、轉(zhuǎn)子鐵心中的轉(zhuǎn)子齒槽和轉(zhuǎn)子磁軛、氣隙，和定、轉(zhuǎn)子電路耦合。4-9 為什么異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？而且空氣隙必須很??？解：異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成，則主磁路的定、轉(zhuǎn)子鐵心段的磁阻很小，使額定電壓下產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流?。ń⒋艌?chǎng)的無(wú)功

26、分量?。?，運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)高?？諝庀逗苄∫彩菫榱酥鞔怕返目諝庀抖蔚拇抛栊　?-10 一臺(tái)聯(lián)結(jié)的Y132M-4異步電動(dòng)機(jī)，其PN=7.5kW，UN=380V，nN=1440r/min,N=87%,，求其額定電流和對(duì)應(yīng)的相電流。解：4-11 何為60°相帶繞組？對(duì)三相交流繞組有何基本要求？解：（每個(gè)極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域，稱為相帶。一個(gè)極距占有180°空間電角度，由于三相繞組均分，每等分為60°空間電角度，稱為60°相帶。）按60°相帶排列的三相對(duì)稱繞組稱為60°相帶繞組。對(duì)三相交流繞組的基本要求 l) 交流繞組通過(guò)電流之后，必須

27、形成規(guī)定的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)。2) 三相繞組在空間布置上必須對(duì)稱，以保證三相磁通勢(shì)及電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。3) 交流繞組通過(guò)電流所建立的磁場(chǎng)在空間的分布應(yīng)盡量為正弦分布。 4) 在一定的導(dǎo)體數(shù)之下，建立的磁場(chǎng)最強(qiáng)而且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。 5) 用銅量少；嵌線方便；絕緣性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，散熱條件好。4-12 單層繞組有幾種？它們的主要區(qū)別是什么？解：?jiǎn)螌永@組有單層整距疊繞組、單層鏈?zhǔn)嚼@組、單層交叉式繞組、單層同心式繞組。其中第一種繞組在理論分析中清晰（后三者都可以等效成單層整距疊繞組），實(shí)際中不采用的。后三者表面上有短距，端部用銅量少；嵌線方便，散熱好。而后三者中，p³2，q=3的單層繞組常采用交叉式繞組

28、；p³2，q=2的單層繞組常采用鏈?zhǔn)嚼@組，p=1，單層繞組常采用同心式繞組。4-13 雙層繞組與單層繞組的主要區(qū)別是什么？解：雙層繞組在每個(gè)槽內(nèi)要安放兩個(gè)不同線圈的線圈邊，單層繞組在每個(gè)槽內(nèi)安放一個(gè)線圈邊。雙層繞組可做成有效的短距繞組來(lái)削弱高次諧波，從而改善電磁性能。4-14 雙層繞組在相帶劃分時(shí)要注意什么問(wèn)題？解：對(duì)于雙層繞組，每槽的上、下層線圈邊，可能屬于同一相的兩個(gè)不同線圈，也可能屬于不同相的兩個(gè)不同線圈。所以相帶劃分表并非表示每個(gè)槽的相屬，而是每個(gè)槽的上層邊相屬關(guān)系，即劃分的相帶是對(duì)上層邊而言。4-15 有一三相單層繞組，2p=6，z1=36，a=1，試選擇實(shí)際中最合適的繞組

29、型式，劃分相帶，畫(huà)出U相繞組的展開(kāi)圖。解：劃分相帶：相帶極對(duì)數(shù) 槽號(hào)U1W2V1U2W1V2第一對(duì)極1、23、45、67、89、1011、12第二對(duì)極13、1415、1617、1819、2021、2223、24第三對(duì)極25、2627、2829、3031、3233、3435、36可見(jiàn)屬于U相繞組的槽號(hào)有1、2、7、8、13、14、19、20、25、26、31、32，這12個(gè)槽內(nèi)的線圈邊構(gòu)成U相。因q=2, p2,實(shí)際中最合適的繞組型式是鏈?zhǔn)嚼@組（y=-1=5）畫(huà)出U相鏈?zhǔn)嚼@組的展開(kāi)圖4-16 有一臺(tái)三相4極異步電動(dòng)機(jī)，劃分相帶并畫(huà)出U相繞組的疊繞展開(kāi)圖。解： 只有雙層繞組可以有實(shí)際意義的短距疊繞

30、組，所以劃分相帶是指上層邊所屬的槽號(hào)。相帶極對(duì)數(shù) 槽號(hào)U1W2V1U2W1V2第一對(duì)極1、2、34、5、67、8、910、11、1213、14、1516、17、18第二對(duì)極19、20、2122、23、2425、26、2731、32、3334、35、36可見(jiàn)屬于U相繞組的槽號(hào)上層邊的有1、2、3、7、8、9、19、20、21、19、28、29、30，這12個(gè)槽內(nèi)的線圈上層邊與相應(yīng)的下層邊（y=7）構(gòu)成12個(gè)線圈，分布在4個(gè)極下，共四個(gè)線圈組（每個(gè)是q=3個(gè)線圈串聯(lián)），根據(jù)并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2, 畫(huà)線圈組之間連線。展開(kāi)圖如下：4-17 某三相6極異步電動(dòng)機(jī)，槽，定子采用雙層短距分布繞組，每相串聯(lián)匝數(shù)

31、N1=48匝，Y聯(lián)結(jié)。已知定子額定基波電動(dòng)勢(shì)為額定電壓的85%，基波繞組因數(shù)kN1=0.933，求每極基波磁通量1為多少？解：4-18 三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器有何異同點(diǎn)？同容量的兩者，空載電流有何差異？?jī)烧叩幕ǜ袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)公式有何差別？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路，變壓器的一、二次電路都是通過(guò)交、交勵(lì)磁的磁耦合而聯(lián)系的，它們的基本電磁關(guān)系是相似的。不同點(diǎn)：異步電動(dòng)機(jī)的主磁路有空氣隙存在，磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的；定子繞組為分布、短距繞組；異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的，輸出機(jī)械功率，而變壓器的二次側(cè)是靜止的，輸出電功率。同容量的兩者，電動(dòng)機(jī)的空載電流大于變壓器的空載電流，這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)有氣隙，磁路磁阻大

32、。因異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為分布、短距繞組，基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式中有基波繞組因數(shù)kN1(0.9<kN1<1)。4-19 異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的還是由空載電流大小決定的？解：異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的（頻率一定下）。4-20 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓會(huì)產(chǎn)生什么后果？解：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，磁路中的氣隙很大，磁阻大，那么在定子三相繞組施加對(duì)稱三相額定電壓時(shí)，產(chǎn)生主磁通的空載電流很大，大于額定電流很多，定子三相繞組過(guò)熱而“燒”壞。4-21 拆修異步電動(dòng)機(jī)時(shí)重新繞制定子繞組，若把每相的匝數(shù)減少

33、5%，而額定電壓、額定頻率不變，則對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能有何影響？解：每相的匝數(shù)減少，額定電壓、額定頻率不變，磁通增加，空載電流增加，運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)降低；磁通增加還導(dǎo)致鐵耗增加，效率降低。4-22 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的中的電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗和功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有何關(guān)系？試說(shuō)出s=1和s=sN兩種情況下，以上各量的對(duì)應(yīng)大小。解：三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的中的電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗和轉(zhuǎn)差率成正比，功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān)（。s=1情況下，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗均為最大，功率因數(shù)最小， s=sN時(shí)，情況相反。4-23 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速是否變化？為什么？解：

34、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)F2相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速不變化，因?yàn)镕2與F1空間相對(duì)靜止，都為同步速，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。4-24 在推導(dǎo)三相異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路時(shí)，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行哪些折算？為什么要進(jìn)行這些折算？折算的原則是什么？怎樣進(jìn)行這些折算？解：在推導(dǎo)三相異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路時(shí)，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行頻率折算和繞組折算。因?yàn)檗D(zhuǎn)子電路的頻率與定子電路的頻率不同，頻率不同的定、轉(zhuǎn)子電路要合成等效電路，必須頻率相同，所以要進(jìn)行頻率折算；即轉(zhuǎn)子等效靜止。另外定、轉(zhuǎn)子的相數(shù)和匝數(shù)不同，相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不相等，并不起來(lái)，所以定、轉(zhuǎn)子電路要合成等效電路必須進(jìn)行繞組折算。折算的原則是F2不變，有功和無(wú)

35、功功率均不變。頻率折算；即轉(zhuǎn)子等效靜止，轉(zhuǎn)子電流公式中分子分母均除以轉(zhuǎn)差率，電流大小不變，但頻率已等效為定子頻率；繞組折算：轉(zhuǎn)子折算過(guò)的量：?jiǎn)挝粸锳的除以電流變比，單位為V的乘以電動(dòng)勢(shì)比，單位為的乘以電動(dòng)勢(shì)比再乘以電流變比。4-25 異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路和變壓器的T形等效電路有無(wú)差別？異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的代表什么？能不能不用電阻而用等值的感抗和容抗代替？為什么？解：兩者的T形等效電路在“T”字上無(wú)差別，但變壓器的負(fù)載是真實(shí)的用電負(fù)載ZL，而異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的是。異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的代表模擬的機(jī)械負(fù)載；不能用用等值的感抗和容抗代替，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸上的機(jī)械功率是有功功率，只能用三相上的有

36、功電功率來(lái)等效，而感抗和容抗上的電功率是無(wú)功功率，不能替代。4-26 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？解：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降，轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩要增大，轉(zhuǎn)子電流增加，根據(jù)磁通勢(shì)平衡方程式，定子磁通勢(shì)要增加，因此定子電流也要跟著增加。4-27 三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為多少？為什么會(huì)這樣低？當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為何會(huì)提高？解：三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為0.2，因?yàn)榭蛰d電流主要為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的無(wú)功電流。當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出額定機(jī)械功率，定子從電網(wǎng)吸收的有功電功率也要增加，因此功率因數(shù)會(huì)提高。4-28 為什么異步電

37、動(dòng)機(jī)的功率因總數(shù)是滯后？解：因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)要從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功電流建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)異步電動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)是一個(gè)感性負(fù)載，即功率因總數(shù)是滯后。只不過(guò)空載時(shí)，功率因數(shù)低些，負(fù)載時(shí)功率因數(shù)高些。4-29 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，sN=0.02，問(wèn)此時(shí)通過(guò)氣隙傳遞的電磁功率有百分之幾轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子銅耗？有百分之幾轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率？解：此時(shí)通過(guò)氣隙傳遞的電磁功率有百分之二轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子銅耗。有百分之九十八轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率。4-30 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)輸入功率為8.6kW,s=0.034，定子銅耗為425W，鐵耗為210W，試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁功率Pem、轉(zhuǎn)差功率pCu2和總機(jī)械功率Pm。解：電磁功率：Pem=P1-p

38、Fe-pCu1=8600-210-425=7965W轉(zhuǎn)差功率：pCu2=sPem×7965=總機(jī)械功率Pm=Pem-pCu2 4-31 有一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)的4極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，PN=150kW，UN=380V，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子銅耗PCu2=2210W，機(jī)械損耗Pm=3640W，雜散損耗Ps=1000W,試求額定負(fù)載時(shí)： 1）電磁功率Pem、轉(zhuǎn)差率s、轉(zhuǎn)速n各為多少？2）電磁轉(zhuǎn)矩T、負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN、空載轉(zhuǎn)矩T0各為多少？解：1）2） 4-32 三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器一樣：空載損耗近似于鐵耗，短路損耗近似于銅耗嗎？如何分離鐵耗和機(jī)耗？解：三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器一樣：短路損耗近似于銅耗；但是與

39、變壓器不同：空載損耗不近似于鐵耗。因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)的空載電流較大，空載銅耗不能像變壓器那樣忽略不計(jì)，同時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)還存在機(jī)械損耗?？蛰d損耗減去空載銅耗就是鐵耗與機(jī)耗之和。而鐵耗與磁通的平方成正比，磁通的大小由電壓大小決定，所以鐵耗與電壓的平方成正比，而機(jī)耗與轉(zhuǎn)速有關(guān)（空載試驗(yàn)轉(zhuǎn)速基本不變），與電壓的平方無(wú)關(guān)。以電壓的平方為橫坐標(biāo)，鐵耗與機(jī)耗之和為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪鐵耗與機(jī)耗之和與電壓平方的關(guān)系曲線（直線），延長(zhǎng)直線到縱坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上的截距即為機(jī)械損耗，鐵耗和機(jī)耗就此分離。 4-33 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線與直流電動(dòng)機(jī)的有何異同點(diǎn)？ 解：兩者都是在固有參數(shù)的條件下所求取，都有轉(zhuǎn)速特性、效率特

40、性、電磁轉(zhuǎn)矩特性。但異步電動(dòng)機(jī)還有電流特性和功率因數(shù)特性。第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)5-1 電網(wǎng)電壓太高或太低，都易使三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組過(guò)熱而損壞，為什么？解：電網(wǎng)電壓太高，磁通增大，空載電流大增，超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞；電網(wǎng)電壓太低，磁通太小，同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)子電流大增，定子電流也跟著大增，也超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞。5-2 為什么三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩不能設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩不能設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，因?yàn)槿绻~定負(fù)載時(shí)發(fā)生短時(shí)過(guò)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩已設(shè)計(jì)成最大轉(zhuǎn)矩不能再增加，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)降速

41、而停機(jī)。5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓大小有什么關(guān)系？如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將變?yōu)槎啻?？若電?dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)電壓下降后電動(dòng)機(jī)的主磁通、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子電流、定子電流各有什么變化？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將降為原來(lái)的64%。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電壓下降后電動(dòng)機(jī)的主磁通下降、轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)子電流增加、定子電流增加。 5-4 有一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)4極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，略T0，試求額定轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力和最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。解：略T0：額定轉(zhuǎn)矩為：最大電磁轉(zhuǎn)矩：過(guò)載能力：最大轉(zhuǎn)

42、矩時(shí)轉(zhuǎn)差率：5-5 定性畫(huà)人為機(jī)械特性時(shí)，應(yīng)怎樣分析？定性判斷哪些點(diǎn)是否變化，根據(jù)什么公式？N的人為機(jī)械特性和轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性（nm=n1/2）。解：定性畫(huà)人為機(jī)械特性時(shí)，看同步點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、起動(dòng)點(diǎn)的變化情況。根據(jù)同步點(diǎn)公式、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)公式：，、起動(dòng)點(diǎn)公式：下圖中是定性畫(huà)的固有機(jī)械特性（設(shè)4極電機(jī)），是N的人為機(jī)械特（同步點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值分別為固有的0.64倍）；轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性（nm=n1/2）。（同步點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變，位置nm=n1/2、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大）5-6 籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起起動(dòng)時(shí)，為何起動(dòng)電流大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大？解：籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓起起動(dòng)

43、時(shí)，轉(zhuǎn)子瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為零，等效電路的附加電阻為零，所以全壓除以短路阻抗，起動(dòng)電流大，Ist=I1N，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不是額定轉(zhuǎn)矩的（57）倍。（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因是：第一，由于起動(dòng)電流很大，定子繞組中的阻抗壓降增大，而電源電壓不變，根據(jù)定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將減小，則主磁通F1將與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成比例的減??；第二，起動(dòng)時(shí)s=1，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻大得多，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，雖然起動(dòng)電流大，但轉(zhuǎn)子電流的有功分量并不大。由轉(zhuǎn)矩公式T=CTF1I2cosj2可知，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。 5-7 一臺(tái)聯(lián)結(jié)的4極三相異步電動(dòng)機(jī)，試求：全壓起動(dòng)時(shí)的定子電流（略空載電流）及其功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；Y/起動(dòng)時(shí)的

44、起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解：全壓起動(dòng)時(shí)的定子電流、功率因數(shù)：求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：Y/起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：5-8 為什么在減壓起動(dòng)的各種方法中，自耦變壓器減壓起動(dòng)性能相對(duì)最佳？解：在減壓起動(dòng)的各種方法中，如果電網(wǎng)限制的起動(dòng)電流相同時(shí)，用自耦變壓器減壓起動(dòng)將獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可帶動(dòng)較重的負(fù)載起動(dòng)，這就是自耦變壓器減壓起動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)之一。另起動(dòng)自耦變壓器的二次繞組一般有三個(gè)抽頭，用戶可根據(jù)電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流和機(jī)械負(fù)載所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選配，較靈活。 5-9 某三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：起動(dòng)電流倍數(shù)為7，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KM=1.8，過(guò)載能力，定子聯(lián)結(jié)。試求：全壓起動(dòng)電流Ist和起

45、動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。如果供電電源允許的最大沖擊電流為1800A，采用定子串電抗起動(dòng)，求串入電抗后的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能半載起動(dòng)嗎？如果采用Y-起動(dòng)，起動(dòng)電流降為多少？能帶動(dòng)1250N·m的負(fù)載起動(dòng)嗎？為什么？為使起動(dòng)時(shí)最大起動(dòng)電流不超過(guò)1800A而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不小于1250N·m而采用自耦變壓器減壓起動(dòng)。已知起動(dòng)用自耦變壓器抽頭分別為55%、64%、73%三檔，則選擇哪一檔抽頭電壓？這時(shí)對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩各為多大？解：1）全壓起動(dòng)時(shí)的Ist和Tst：2）若采用串電抗器起動(dòng)，則 可見(jiàn)串電抗器后不能滿足半載起動(dòng)的要求，不能采用。3）若采用Y/起動(dòng)<1250不能帶動(dòng)1250N.m的負(fù)

46、載起動(dòng)，故不能采用Y/起動(dòng)。4）若采用自耦變壓器起動(dòng)：應(yīng)滿足： 即： 取標(biāo)準(zhǔn)抽頭：64%驗(yàn)證：5-10 為什么繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接合適電阻即能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？解：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻即能減小起動(dòng)電流，串得合適，轉(zhuǎn)子電流雖然下降，但轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)提高，總體轉(zhuǎn)子電流的有功分量提高，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是增大的。如果轉(zhuǎn)子電阻串得過(guò)大，轉(zhuǎn)子電流太小，轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)再高，轉(zhuǎn)子電流的有功分量也會(huì)下降，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變得下降了。5-11 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻敏變阻器起動(dòng)是如何具有串電阻起動(dòng)之優(yōu)點(diǎn)的，且比串電阻起動(dòng)要平滑？解：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻敏變阻器起動(dòng)時(shí)

47、，瞬時(shí)轉(zhuǎn)子頻率最高，頻敏變阻器的鐵耗最大（頻敏變阻器鐵心的鋼片厚），等效的串入轉(zhuǎn)子的電阻大，所以具有轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率的降低，頻敏變阻器的鐵耗隨頻率的平方下降而下降，轉(zhuǎn)子等效電阻隨之無(wú)級(jí)減小，起動(dòng)平滑（穩(wěn)）。5-12 現(xiàn)有一臺(tái)橋式起重機(jī)，其主鉤由繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定值的一半時(shí)，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在s=2.2和s=-0.2，問(wèn)兩種情況各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？?jī)煞N情況下的轉(zhuǎn)速是否相等？從能量損耗的角度看，哪種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)？解：，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)行于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)和反向再生制動(dòng)狀態(tài)，均為穩(wěn)定下放重物。兩都的轉(zhuǎn)速相等，前者

48、，后者。從能量損耗的角度看，再生制動(dòng)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)，因它可以向電網(wǎng)饋送電能。 5-13 有一繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)為：過(guò)載能力，欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下放重物，略T0，試求：N，轉(zhuǎn)子每組應(yīng)串入的電阻值： 2）保持1）小題所串入的電阻值，當(dāng)TLN和TL=TN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各為多大？各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？3）定性畫(huà)出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。解： 1）起動(dòng)時(shí) 2) (TLN) （電動(dòng)狀態(tài)） (TL=TN) （倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)）3）定性畫(huà)出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)： 5-14 有一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：，過(guò)載能力，欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下放重物，軸上負(fù)載為額定，略T0，

49、試求： 1）如果要以300r/min提升重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。 2）如要以300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。3）如要以785r/min下放重物，應(yīng)采用什么制動(dòng)方式，需串入的電阻值。 4）若原以額定轉(zhuǎn)速提升重物，現(xiàn)用電源反接制動(dòng)，瞬時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為2TN，轉(zhuǎn)子中應(yīng)串入的電阻值。5）定性畫(huà)出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。解： 1） 電動(dòng)狀態(tài)2） 倒拉反接制動(dòng)3）用再生制動(dòng)經(jīng)濟(jì)： 所以不需串入電阻4） 電源反接制動(dòng)5）定性畫(huà)出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。5-15 變極調(diào)速時(shí)，改變定子繞組的接線方式有不同，但其共同點(diǎn)是什么？解：變極調(diào)速時(shí)，改變定子

50、繞組的接線方式有典型的Y/YY和D/YY兩種接線方法，它們共同的特點(diǎn)是變極原理是一樣的，都是將一相繞組中的半相繞組電流反向，得到倍極比的效果。5-16 為什么變極調(diào)速時(shí)需要同時(shí)改變電源相序？解：這是因?yàn)殡娊嵌仁菣C(jī)械角度的p倍。因此當(dāng)定子繞組極對(duì)數(shù)改變時(shí)，必然引起三相繞組的空間相序發(fā)生變化?，F(xiàn)以下例進(jìn)行說(shuō)明。設(shè)p=1時(shí)，U、V、W三相繞組軸線的空間位置依次為0°、120°、240°電角度。而當(dāng)極對(duì)數(shù)變?yōu)閜=2時(shí)，空間位置依次是U相為0°、V相為120°×2=240°、W相為240°×2=480°(

51、相當(dāng)于120°)，這說(shuō)明變極后繞組的相序改變了。如果外部電源相序不變，則變極后，不僅電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，而且因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的改變而引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的改變。所以，為了保證變極調(diào)速前后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，在改變定子繞組接線的同時(shí)W兩相出線端對(duì)調(diào)的方法，相當(dāng)于電源的相序改變。5-17 電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車床切削電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用什么樣的改接方法？為什么？解：電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車床切削電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用分別采用Y/YY變極和D/YY變極的改接方法。因?yàn)閅/YY變極調(diào)速，調(diào)速前后，轉(zhuǎn)矩基本上保持不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適用于拖動(dòng)起重機(jī)、電梯、運(yùn)輸帶等恒轉(zhuǎn)

52、矩負(fù)載的調(diào)速；D/YY變極調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式，適用于車床切削等恒功率負(fù)載的調(diào)速。5-18 基頻以下的變頻調(diào)速，為什么希望保證U1/f1=常數(shù)？當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，是否也是保持U1/f1=常數(shù)，為什么？討論變頻調(diào)速的機(jī)械特性（U1/f1=常數(shù)）。解：基頻以下的變頻調(diào)速，希望保證U1/f1=常數(shù)，使主磁通為一常數(shù)。若只f1下降，U1不變，而則主磁通上升，鐵心嚴(yán)重飽和, I0急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增加，效率降低，從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，不能保持U1/f1=常數(shù)，因f1上升，電壓不能跟著上升，額定電壓是不能超過(guò)的?；l以下，U1/f1=常數(shù)的機(jī)械特性特

53、點(diǎn)，同步點(diǎn)與頻率成正比，最大轉(zhuǎn)矩在頻率較高時(shí)，因U1/f1=常數(shù)，臨界轉(zhuǎn)速降nm=n1-nm是一個(gè)常數(shù)，機(jī)械特性的硬度不變，而（U1/f1）2=常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與頻率成反比。但頻率較低時(shí)，漏抗小，原先忽略的電阻不能再忽略，因此最大電磁轉(zhuǎn)矩有所降低?；l以上，f1增加，最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，硬度不變。這樣就可定性畫(huà)出變頻調(diào)速的機(jī)械特性。5-19 為什么說(shuō)變頻調(diào)速是籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速發(fā)展方向？解：變頻調(diào)速平滑性好，效率高，機(jī)械特性硬，調(diào)速范圍寬廣，只要控制端電壓隨頻率變化的規(guī)律，可以適應(yīng)不同負(fù)載特性的要求。是異步電動(dòng)機(jī)尤為籠型電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技

54、術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速得到了廣泛應(yīng)用的保證（變頻器實(shí)現(xiàn)）。5-20 試述繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速原理和調(diào)速過(guò)程，它有何優(yōu)缺點(diǎn)？解：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后同步速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。 調(diào)速過(guò)程：設(shè)電動(dòng)機(jī)原來(lái)運(yùn)行于固有機(jī)械特性的a點(diǎn)，串入Rp1后，I2 ，T ，T<TL，n ，s ，sE2, I2和T 至T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，并在比na低的新轉(zhuǎn)速nb下穩(wěn)定運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方法簡(jiǎn)單方便，初投資少，容易實(shí)現(xiàn)，而且其調(diào)速電Rp還可以兼作起動(dòng)與制動(dòng)電阻使用。在起重機(jī)械的拖動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 缺

55、點(diǎn)：調(diào)速的平滑性差；機(jī)特軟，調(diào)速范圍不大；空、輕載時(shí)調(diào)速不明顯；由于轉(zhuǎn)差功率sPem是轉(zhuǎn)子回路的總銅耗，低速時(shí)，轉(zhuǎn)差率大，則sPem大，效率h低,且發(fā)熱嚴(yán)重。 5-21 在變極和變頻調(diào)速?gòu)母咚贆n到低速檔的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，有一制動(dòng)降速過(guò)程，試分析其原因；繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，從高速到低速的降速過(guò)程中有無(wú)上述現(xiàn)象？為什么？解：在變極和變頻調(diào)速?gòu)母咚贆n到低速檔的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，可能會(huì)有一制動(dòng)降速過(guò)程，這是因?yàn)?，調(diào)速瞬間，若新的同步速高于轉(zhuǎn)速，n>n1,出現(xiàn)回饋制動(dòng)的降速過(guò)程（機(jī)械特性在第II象限）。繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，從高速到低速的降速過(guò)程中無(wú)上述現(xiàn)象，因機(jī)械特性在第I象限，不會(huì)出現(xiàn)n>

56、;n1的狀況。 5-22 有一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為：，過(guò)載能力，定子Y聯(lián)結(jié)，該機(jī)用于起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)（略T0）試求：1m，現(xiàn)要求拖動(dòng)該額定負(fù)載重物以8m/min的速度上升，求應(yīng)在轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值。的電阻，求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。解：1）上升轉(zhuǎn)速 2） 5-23 什么是串級(jí)調(diào)速？串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？解：串級(jí)調(diào)速是指在轉(zhuǎn)子上串入一個(gè)和轉(zhuǎn)子同頻率的附加電動(dòng)勢(shì)Ef去代替原來(lái)轉(zhuǎn)子所串的電阻。串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn)為了改善繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速中低速時(shí)效率低的缺點(diǎn)，將消耗在外串電阻上的大部分轉(zhuǎn)差功率sPem送回到電網(wǎng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為獲得一個(gè)大小、相位可調(diào)，其頻率與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相等的附加電動(dòng)勢(shì)Ef，可采用晶閘管串級(jí)調(diào)速等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。5-24 為什么說(shuō)串級(jí)調(diào)速是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向？解：串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性硬，調(diào)節(jié)范圍大，平滑性好