思考題與習(xí)題答案部分

1、思考題與習(xí)題答案部分第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.4 答：從三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可以看出，當(dāng)電源電壓下降時(shí)特性斜率增大，工作點(diǎn)下移，即轉(zhuǎn)速下降。由公式U1E1=4.44NkW1m可知，當(dāng)U1下降時(shí)，主磁通m減小。由公式Tem=CTmI2cos2可知，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩不變，U1下降引起m減小，而cos2不變，故轉(zhuǎn)子電源I2增大，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系可得定子電流I1也增大。 5.5 答：這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)負(fù)載類(lèi)型都是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性線性段的交點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)，而也曲線段的交點(diǎn)為不穩(wěn)定工作點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)載特性與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線段相交且在交點(diǎn)以上電磁轉(zhuǎn)矩小

2、于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，該交點(diǎn)就是穩(wěn)定工作點(diǎn)，所以曲線段上也有穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 5.6 答：因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均與電壓平方成正比，所以當(dāng)電壓下降時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均減小，但理想空載轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)差率sm不變，故降壓后的人為機(jī)械特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)和起動(dòng)點(diǎn)向左平行移動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子串接對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩和理想空載轉(zhuǎn)速n1不變，sm隨轉(zhuǎn)子總電阻正比增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨轉(zhuǎn)子電阻增大而增大。但應(yīng)注意，當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻增大到一定數(shù)值時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將增大到最大轉(zhuǎn)矩值，此后再增大轉(zhuǎn)子電阻，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)將進(jìn)入第四象限，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小。串電阻人為機(jī)械特性上的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)隨轉(zhuǎn)子電阻的增大是垂直向下移動(dòng)的。 5.7

3、 答：從三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路來(lái)看，起動(dòng)瞬間n=0， s=1，附加電阻 ，相當(dāng)于短路狀態(tài)。起動(dòng)電流為 ，由于定轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗ZK思考題與習(xí)題答案部分012RssZUUIKstXXRR12122121很小，故直接起動(dòng)電流很大。從電磁轉(zhuǎn)矩公式Tem=CTmI2cos2來(lái)看，雖然起動(dòng)時(shí)I2很大（起動(dòng)時(shí),I2=I1=Ist),但起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子功率 因數(shù)角 遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角 ， 即起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)cos2很低，加上起動(dòng)時(shí)的 ，m約為額定時(shí)的一半，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。 5.11 答：轉(zhuǎn)子回路串接電阻后，使轉(zhuǎn)子回路每相阻抗增大，所以起動(dòng)電流會(huì)減小。另外起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入電阻還有兩個(gè)影響，一是起動(dòng)

4、時(shí)轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)cos2增大，二是因轉(zhuǎn)子回路阻抗變大使得起動(dòng)時(shí)的E11/2U1，比不串電阻直接起動(dòng)時(shí)E1=1/2U1要大（可由等效電路得出此結(jié)論），也就是說(shuō)起動(dòng)瞬間的主磁通m比不串電阻直接起動(dòng)時(shí)要大。只要串入的電阻值適當(dāng)，這兩個(gè)影響起主要作用時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=CTmI2cos2就會(huì)增大。但是當(dāng)轉(zhuǎn)子串電阻過(guò)大時(shí)，I2減小起主要作用，起動(dòng)思考題與習(xí)題答案部分RX222arctanRX222arctanUE1121轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小，這一點(diǎn)從轉(zhuǎn)子串電阻人為機(jī)械特性上可以看出來(lái)。 如果轉(zhuǎn)子串電抗器，同樣增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗值，可以減小起動(dòng)電流，但是起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)會(huì)減小，I2和cos2同時(shí)減小，這使

5、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。 5.12 答：可以采用能耗制動(dòng)和電壓反接制動(dòng)兩種方法進(jìn)行快速停車(chē)。能耗制動(dòng)時(shí)，為了增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以增大直流勵(lì)磁電流（參見(jiàn)教材中圖5.3.2中曲線2），而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)還可以在轉(zhuǎn)子回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮瑁ㄇ€3）。反接制動(dòng)時(shí)（參見(jiàn)教材中圖5.3.3），在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入適當(dāng)電阻可以可以增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其制動(dòng)過(guò)程詳見(jiàn)教材。 5.13 答：當(dāng)拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)，采用能耗制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)、反向回饋制動(dòng)均可以在第四象限出現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，即勻速下負(fù)載。要改變負(fù)載下放的速度，只要改變制動(dòng)時(shí)機(jī)械特性的斜率即可。這三種制動(dòng)方法，都可以通過(guò)改變?cè)谵D(zhuǎn)子回路中串入不同的電阻值來(lái)改變機(jī)械特性的斜率，從而改

6、變負(fù)載下放的速度。串入電阻值越大，負(fù)載下放的速度越大。 各種制動(dòng)運(yùn)行時(shí)的能量關(guān)系：能耗制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子的慣性動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎笙脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上。倒拉反轉(zhuǎn)時(shí)，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起全部消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上。回饋制動(dòng)時(shí)，軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)。 5.19 答：根據(jù)公式 、 、 可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串接電抗時(shí)， sm、Tm、Tst均減小，其機(jī)械特性如圖5.2中曲線脹系數(shù)。由圖可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子回路串接電抗，速度的變化是很小的，不能達(dá)到思考題與習(xí)題答案部分XXRsm2122112114XXfpUmTm221221122112XXRRRUTfpmst調(diào)速的目

7、的。 5.20 解：（1） 思考題與習(xí)題答案部分04. 015001440150011nnnsNN166. 012 . 204. 012 . 222TTNmsssnn10SmSmTstTstTem(0,1) 21圖5.2 題5.19圖 （2） 機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式為： （3）當(dāng)n=1300r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率為： 對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為： 思考題與習(xí)題答案部分133. 015001300150011nnsnmNmNssTem9 .106133. 0166. 0166. 0133. 086.218166. 0166. 086.218ssssssssTTmmmem166. 0166. 086.218166

8、. 0166. 043.10922mNmNnPTNNN74.4914405 . 795509550mNmNTTNTm43.10974.492 . 2 （2） 機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式為： （3）當(dāng)n=1300r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率為： 對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為： 思考題與習(xí)題答案部分133. 015001300150011nnsnmNmNssTem9 .106133. 0166. 0166. 0133. 086.218166. 0166. 086.218ssssssssTTmmmem166. 0166. 086.218166. 0166. 043.10922mNmNnPTNNN74.4914405 . 795

9、509550mNmNTTNTm43.10974.492 . 2 5.22 解：（1）YD降壓起動(dòng)時(shí) 起動(dòng)電流： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： （2）用自耦變壓器進(jìn)行半載起動(dòng)時(shí)，抽頭比計(jì)算 抽頭比： 故選取抽頭比為60%，這時(shí)的起動(dòng)電流為：思考題與習(xí)題答案部分AAIkIINstst67.4620731313114 . 15 . 05 . 05 . 012TkTTTkNstNstNTTTTkTTNNNNststst5 . 0467. 04 . 1313131TTkTNstst5 . 012%8 .594 . 15 . 01kAAIkIkINstst4 .5020716 . 06 . 02122 5.23 解： 校驗(yàn)

10、T2(1.11.2)TL=(1.11.2)98Nm=(107.8117.6) Nm 各級(jí)轉(zhuǎn)子回路電阻：思考題與習(xí)題答案部分047. 075071575011nnnsNNmNmNnPTNNN9 .1467151195509550mNmNTTN4 .2649 .1468 . 18 . 1128. 24 .264047. 09 .14631TsTNNmTTTLmN1 . 196.11528. 24 .26412094. 02 .473163047. 03222IEsRNNN 各級(jí)轉(zhuǎn)子回路電阻： 5.24 解： 機(jī)械特性近似公式為： 思考題與習(xí)題答案部分214. 0094. 028. 221RRP48

11、9. 0094. 028. 22222RRP114. 1094. 028. 23233RRP12. 0094. 0214. 0211RRRPst275. 0214. 0489. 0122RRRPPst625. 0489. 0114. 1233RRRPPst02. 015001470150011nnnsNN1 . 016 . 202. 016 . 222TTNmssssTTmmem2 起動(dòng)時(shí)，s=1，Tst=2TN，代入上式 可求出轉(zhuǎn)子串電阻人為機(jī)械特性上的臨界轉(zhuǎn)差率為： 轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的起動(dòng)電阻為： 5.25 解：（1）直接起動(dòng)時(shí)，電源容量對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)要求應(yīng)滿(mǎn)足下式： 而電動(dòng)機(jī)的kI

12、=75.3，故不能采用直接起動(dòng)方法。 思考題與習(xí)題答案部分122 sTTmNTN6 . 2Tms208. 011 . 06 . 212RssRmmst3 . 5551000341341電動(dòng)機(jī)容量電源容量kI （2）當(dāng)采用YD降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： 即 ，所以也不能采用YD降壓起動(dòng)方法。 （3）若采用自耦變壓器降壓起動(dòng)則： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 為了使 ，自耦變壓器的變比應(yīng)為 ，即抽頭比應(yīng)為： ，取 此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為： 起動(dòng)電流與額定電流比為：思考題與習(xí)題答案部分TTTkTTNNNststst67. 02313131TTNstTkTkTNstst22211TTNst2k%72.70211k%731

13、kIIIkkIkINNNstst73. 371173. 02122 可見(jiàn)采用抽頭比為73%的自耦變壓器進(jìn)行降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于滿(mǎn)載轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)電流倍數(shù)滿(mǎn)足電源要求，故可以采用此方法起動(dòng)。 5.26 解： 轉(zhuǎn)子回路串入0.8電阻時(shí)，人為機(jī)械特性上的臨界轉(zhuǎn)差率為： 將Tem=TN，sm=4.715，Tm=TTN代入機(jī)械特性實(shí)用表達(dá)式：思考題與習(xí)題答案部分3 . 573. 3IIkststI03. 01000970100011nnnsNN115. 0105. 203. 0105. 222TTNmss02. 0210323803. 03222IEsRNNN715. 4115. 002. 08 . 0

14、02. 022sRRsmmR 可以解出轉(zhuǎn)子回路串入電阻R=0.8電阻時(shí)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率為： 解得： 兩個(gè)解中，s2=1.226sm=4.715是處在非線性段上的不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率。所以取s=1.226。對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為： 電動(dòng)機(jī)處于倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，即勻速下放負(fù)載。思考題與習(xí)題答案部分79. 105. 2715. 4105. 2715. 4105. 222TTmssssssTTTmmNTNem2226. 1,1 .1821ssmin/226min/1000226. 1111rrsnn 5.27 解： 將Tem=TL=0.75TN，sm=0.175，Tm=TTN代入實(shí)用表達(dá)式： 可以解出TL=0.7

15、5TN時(shí)運(yùn)行點(diǎn)A（圖5.3）的轉(zhuǎn)差率為：思考題與習(xí)題答案部分04. 01000960100011nnnsNN175. 013 . 23 . 204. 0122TTNmss184. 06 .20316404. 03222IEsRNNN029. 0175. 03 . 2175. 0175. 03 . 222TTTTssLNTLNTmAssTssTTmmNTNem275. 0 A點(diǎn)的轉(zhuǎn)速為： 反接制動(dòng)起始點(diǎn)B的轉(zhuǎn)差率為： 將TB=-1.8TN，sB=1.971代入實(shí)用表達(dá)式，并注意到反接制動(dòng)特性對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩Tm=TTN應(yīng)為負(fù)值： 可以解出反接制動(dòng)特性上的臨界轉(zhuǎn)差率為：思考題與習(xí)題答案部分min/9

16、71min/1000029. 01111rrsnnsnAA971. 11000971100011nnnsBBssssTBmmBNTNT28 . 118 . 18 . 12TTBmss 解得： 畫(huà)出反接制動(dòng)機(jī)械特性曲線2和3，可以判定兩個(gè)解都是正確的。 當(dāng)sm=4.09時(shí)，對(duì)應(yīng)特性2，應(yīng)串電阻： 當(dāng)sm=0.95時(shí)，對(duì)應(yīng)特性3，應(yīng)串電阻：思考題與習(xí)題答案部分796. 0278. 1971. 118 . 13 . 2971. 18 . 13 . 2295. 0,09. 421ssmm11ssRmmP12. 4184. 01175. 009. 42R思考題與習(xí)題答案部分815. 0184. 0117

17、5. 095. 0122RssRmmPnn1-n10.75TN-1.8TN-TMTMAB0231圖5.3 題5.27圖 5.28 解： 轉(zhuǎn)速n=1050r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率為： 因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩不變，即R2/s=常數(shù)。 所以 轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串電阻為：思考題與習(xí)題答案部分027. 015001460150011nnnsNN138. 0403355027. 03222IEsRNNN3 . 015001050150011nnnsNsRRsRN224 . 1138. 01027. 03 . 012RsNsR 5.29 解： 當(dāng)TL=0.8TN時(shí)，在固有特性上運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速分別為： 轉(zhuǎn)速降

18、落為： 當(dāng)頻率下降使轉(zhuǎn)速和為： 時(shí)，其降頻人為機(jī)械特性對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速為：思考題與習(xí)題答案部分027. 015001460150011nnnsNN1 . 0122027. 0122TTNmss021. 018 . 021 . 018 . 028 . 08 . 022TTTTsNNTNNTmsmin/5 0111rsnnmin/5 .31min/5 .146815001rrnnnmin/1000rn min/5 .1031min/5 .3110001rrnnn 根據(jù)頻率與同步轉(zhuǎn)速成正比： 得頻率下降為： 恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，應(yīng)保持電壓與頻率正比調(diào)節(jié)，即 得，電壓下降為：思

19、考題與習(xí)題答案部分nnffNN11HHzzNNfnnf4 .345015005 .103111UUffNN11VVUffUNN4 .261380504 .3411自測(cè)題參考答案 （一）填空題： 1. 拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率s在0sm范圍內(nèi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)都能穩(wěn)定運(yùn)行。 2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力是指Tm/TN。 3. 星形三角形降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩各降為直接起動(dòng)時(shí)的1/3倍。 4. 三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行能耗制動(dòng)時(shí)，直流勵(lì)磁電流越大，則初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越 大 。 5. 三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，為了保證過(guò)載能力和主磁通不變，則U1應(yīng)隨f1按正比規(guī)律調(diào)節(jié)。

20、第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) （二）判斷題： 1. 由公式Tem=CTmI2cos2可知，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流成正比，因?yàn)橹苯悠饎?dòng)時(shí)的起動(dòng)電流很大，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很大。 （ ） 2. 深槽式與雙籠形三相異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)由于集膚效應(yīng)而增大了轉(zhuǎn)子電阻，因此具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。（ ） 3. 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，串入電阻值越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也越大。（ ） 4. 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)提升位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串接適當(dāng)?shù)碾娮柚禃r(shí)，重物將停在空中。（ ） 5. 三相異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速只能用在籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)上。 （ ）第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) （三）選

21、擇題： 1. 與固有機(jī)械特性相比，人為機(jī)械特性上的最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率沒(méi)變，則該人為機(jī)械特性是異步電動(dòng)機(jī)的： （ ） 轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機(jī)械特性； 降低電壓的人為機(jī)械特性； 定子串電阻的人為機(jī)械特性。 2. 一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為:PN=20kW，UN=380V，T=1.15，k1=6，定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)。當(dāng)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)，若供電變壓器允許起動(dòng)電流不超過(guò)12IN，最好的起動(dòng)方法是：（ ） 直接起動(dòng)； YD降壓起動(dòng)； 自耦變壓器降壓起動(dòng)。第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 3. 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降了10%，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：（ ）

22、 Tem=TN； Tem=0.81TN； Tem=0.9TN。 4. 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)起重機(jī)的主鉤，提升重物時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于正向電動(dòng)狀態(tài)，若在轉(zhuǎn)子回路串接三相對(duì)稱(chēng)電阻下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是：（ ） 能耗制動(dòng)運(yùn)行； 反向回饋制動(dòng)運(yùn)行； 倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 5. 三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)進(jìn)行變極調(diào)速時(shí)，應(yīng)采用的聯(lián)結(jié)組為：（ ） YYY； DYY； 正串Y反串Y。第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) （四）簡(jiǎn)答題： 1. 容量為幾個(gè)千瓦時(shí)，為什么直流電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)，而三相異步電動(dòng)機(jī)卻可以直接起動(dòng)？ 答：直流電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)電流為Ist=UN/Ra，由于UNRa，無(wú)論功率大小，Ist都將達(dá)到額定電流的十幾倍，甚至幾十倍，這是電動(dòng)機(jī)本身所不能允許的，所以直流電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)通常允許直接起動(dòng)電流為額定電流的57倍，加上供電變壓器容量通常都能滿(mǎn)足小功率三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)要求，所以幾個(gè)千瓦的三相異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。 2. 深槽式與雙籠型異步電動(dòng)機(jī)為什么起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大而效率并不