《電機(jī)與拖動（第4版）（附微課視頻）》課后參考答案 劉小春

第1章思考題與習(xí)題答案1．圖1-11所示為電機(jī)中的一個線圈，只考慮ab、cd有效邊，在圖1-11所示的磁場和線圈電流及旋轉(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1-112．說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產(chǎn)生損耗，稱為磁滯損耗。這是因為磁疇來回翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦而引起的損耗。渦流損耗是因為交變的磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，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的平方及磁通交變頻率f的1.2~1.3次方。PFe=Ph+Pe≈kFef1.3Bm2G；要減少鐵耗，可以減小磁通密度Bm或減小磁通交變頻率f。3．，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4．什么是磁路飽和現(xiàn)象，鐵芯的額定工作點應(yīng)如何選擇？ 答：如圖1，開始磁化時，由于外磁場較弱，所以B增加較慢，對應(yīng)oa段；隨著外磁場增加，鐵磁材料產(chǎn)生的附加磁場增加較快，B值增加很快，如圖ab段；再增加磁場時，附加磁場的增加有限，B增加越來越慢，最終趨于飽和，見圖中bc段；最后所有磁疇與外磁場方向一致后，外磁場增加，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Φ交鏈，如果感應(yīng)電動勢的正方向如圖1-12所示，寫出e和Φ之間的關(guān)系式？答：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，把某一等級的交流電壓變化成頻率相同的另一等級的交流電壓，以滿足不同負(fù)載的需要。2．有一臺三相變壓器，SN

=

5

000kV·A，U1N/U2N

=

10.5kV/6.3kV，Y，d連接，求一次、二次繞組的額定電流。 解：I1N274.93A

I2N91.64A3．一臺單相變壓器U1N/U2N

=

220V/110V，如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V的電源上，變壓器會發(fā)生什么后果？為什么？答：高壓端電壓U1N=U2×N1/N2=220×220／110=440V，比220V高很多，將容易使絕緣擊穿，變壓器損壞。4．不用變壓器來改變交流電壓，而用一個滑線電阻來變壓，問：（1）能否變壓？（2）在實際中是否可行？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U1=380V，I1=0.263A，N1=1

010匝，N2=103匝，求二次繞組對應(yīng)的輸出電壓U2和輸出電流I2。該變壓器能否給一個60W且電壓相當(dāng)?shù)牡蛪赫彰鳠艄╇?？答：U2=U1×N2/N1=380×103/1010≈38VI2=I1×N1/N2=0.263×1010/103≈2.58A，P=UI=380×0.263=89VA（或60w燈的電流I2’=P/U=60/38=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

時能輸出最大功率），接負(fù)載為8

的揚(yáng)聲器，求線間變壓器變比。答：K==5.59=5.67．什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)cosφ2一定時，二次繞組的電壓U2與負(fù)載I2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ΔU%越小越好8．三相電力變壓器的電壓變化率U%=5%，要求該變壓器在額定負(fù)載下輸出的相電壓為U2=220V，求該變壓器二次繞組的額定定相電壓U2N。答：220V=U2N×（1-5%）U2N=220/（1-5%）=220/0.95=231.6V(或U2N=220V×（1+5%）=231≈230)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)圖2-5910題圖圖2-5910題圖10．圖2-59所示為變壓器出廠前的“極性”試驗。在U1～U2間加電壓，將U2u2相連，測U1—u1間的電壓。設(shè)定電壓比為220V/110V，如果U1、u1為同名端，電壓表讀數(shù)是多少？如果U1、u1為異名端，電壓表讀數(shù)又是多少？答：110V，330V。11．一臺三相變壓器SN=300kV·A，U1=10kV，U2=0.4kV，Y，yn連接，求Il及I2。解：S=，I1==300/=17.3A，I2==300/=434A。12．如圖2-60所示，試用相量圖判別圖中的連接組別。圖2-6012題圖答：（a）Y，d11連接組（b）Y，d10連接組（c）Y，y5連接組（d）Y，d1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三比一。14．自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點是什么？使用自耦變壓器的注意事項有哪些？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：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量與控制。交流電流互感器不能在直流電路中使用，因為設(shè)計的工作狀態(tài)不同，阻抗也不同。16．電壓互感器的作用是什么？能否在測量直流電壓時使用？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量與控制。電壓互感器不能在直流電路中使用，因為電壓互感器也是變壓器，XL=，直流電f=0，XL=0，阻抗很小，電流將很大，電壓互感器會燒毀。17．電弧焊工藝對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)特點有哪些？答：電弧焊工藝對焊接變壓器的要求：1）電焊變壓器在空載時，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，電壓應(yīng)隨負(fù)載的增加而急劇下降。3）短路時，短路電流不應(yīng)過大，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：電焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點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．直流電動機(jī)是如何轉(zhuǎn)動起來的？答：直流電機(jī)是通過兩個磁場的互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。定子通過永磁體或受激勵電磁鐵產(chǎn)生一個固定磁場，轉(zhuǎn)子由一系列電磁體構(gòu)成，當(dāng)電流通過其中一個繞組時會產(chǎn)生一個磁場。對有刷直流電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子上的換向器和定子的電刷在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時為每個繞組供給電能。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)動至與定子磁場對準(zhǔn)的位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達(dá)對準(zhǔn)位置時，電刷通過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。2．為什么一臺直流電機(jī)既可作為電動機(jī)運(yùn)行又可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行？答：一臺直流電機(jī)原則上既可以作為電動機(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已。如果用原動機(jī)拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動機(jī)就可以帶動軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種同一臺電機(jī)能作電動機(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)矩的實際方向?答：由電磁轉(zhuǎn)矩公式Tem=BavlQUOTEIa2aNQUOTED2=QUOTEpN2πaIa=CTIa可以看出，對于已制造好電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比?？捎米笫侄▌t判斷電樞導(dǎo)體的受力方向，從而確定電磁轉(zhuǎn)矩的實際方向。4．什么是電樞反應(yīng)？它對電機(jī)有什么影響？答：空載時，直流電機(jī)內(nèi)部的磁場是由定子勵磁繞組所產(chǎn)生的主磁場。負(fù)載后，除了主磁場之外，由電樞繞組中流過的電樞電流所產(chǎn)生的電樞磁勢也要產(chǎn)生磁場，從而對主磁場造成一定影響。通常把電樞磁勢對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞磁勢對主磁場的影響結(jié)果造成：（1）氣隙磁場發(fā)生畸變；（2）主磁場削弱，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？并說明直流電動機(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。直流電動機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的依據(jù)是電磁感應(yīng)。6．一臺直流發(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=2

850r/min，額定效率N=0.85。求它的額定電流及額定負(fù)載時的輸入功率。解：額定電流:=43.48A額定負(fù)載時的輸入功率:A7．一臺直流電動機(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=1

500r/min，額定效率N=0.83。求它的額定電流及額定負(fù)載時的輸入功率。解：=93.1A=20.48KW8．一臺串勵直流電動機(jī)UN=220V，IN=40A，nN=1

000r/min，電樞總電阻Ra==0.50，假定磁路不飽和，當(dāng)Ia==20A時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩是多少？解：由于磁路不飽和，Ia=20A時，有于是9．什么是固有機(jī)械特性？什么是人為機(jī)械特性？他勵直流電動機(jī)的固有特性和各種人為特性各有何特點？答：固有機(jī)械特性是指在額定電壓、額定勵磁、電樞回路無外接電阻的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。人為機(jī)械特性是指通過改變電樞兩端電壓、減弱勵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：由于人為特性可分為三種情況：（1）電樞串電阻人為特性的特點是：理想空載轉(zhuǎn)速n0不變；機(jī)械特性的斜率?隨Ra+RS的增大而增大，特性變軟。（2）降低電樞電壓U時的人為特性的特點是：斜率β不變，對應(yīng)不同電壓的人為特性相互平行；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是：磁通減弱會使n0升高，n0與Φ成反比；磁通減弱會使β加大，β與Φ2成反比；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，特性上移，而且變軟。10．什么是機(jī)械特性上的額定工作點？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)矩特性的交點為額定工作點，額定工作點對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，對應(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．直流電動機(jī)為什么不能直接啟動？如果直接啟動會引起什么后果？答：電動機(jī)在未啟動前n=0，E=0，而Ra很小，所以將電動機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，啟動電流將很大Ist=UN/Ra，故不能直接起動。若直接啟動，因為電樞電阻Ra很小，所以直接啟動電流將達(dá)到很大的數(shù)值，通?？蛇_(dá)到額定電流的1020倍。過大的啟動電流會引起電網(wǎng)電壓的下降，影響電網(wǎng)上其他用戶的正常用電；使電動機(jī)的換向嚴(yán)重惡化，甚至?xí)龎碾妱訖C(jī)；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機(jī)構(gòu)。因此，除了個別容量很小的電動機(jī)外，一般直流電動機(jī)是不允許直接啟動的。12．怎樣實現(xiàn)他勵直流電動機(jī)的能耗制動？試說明在反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，能耗制動過程中n、Ea、Ia及Tem的變化情況。答：將處于電動狀態(tài)運(yùn)行的他勵直流電動機(jī)的電樞兩端從電源斷開后投向制動電阻兩端，便進(jìn)入能耗制動狀態(tài)。制動瞬間，n和Ea的大小及方向均不變，Ia和Tem的大小不變，但方向改變，之后隨著制動過程的進(jìn)行，這四個量均由制動瞬間的值逐漸減小到零，制動過程結(jié)束13．采用能耗制動和電壓反接制動進(jìn)行系統(tǒng)停車時，為什么要在電樞回路中串入制動電阻？答：進(jìn)行制動時，如果不在電樞回路串入制動電阻，則制動瞬間電樞電流將很大。14．當(dāng)提升機(jī)下放重物時：（1）要使他勵電動機(jī)在低于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，應(yīng)采用什么制動方法？（2）若在高于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，又應(yīng)采用什么制動方法？答：（1）采用能耗制動或倒拉反轉(zhuǎn)反接制動；（2）采用反向回饋制動。15．試說明電動狀態(tài)、能耗制動狀態(tài)、回饋制動狀態(tài)及反接制動狀態(tài)下的能量關(guān)系。答：電動狀態(tài)時，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；能耗制動狀態(tài)時，電機(jī)將回饋制動狀態(tài)時，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；反接制動狀態(tài)時，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。16．直流電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各有何特點？答：直流電動機(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)速可實現(xiàn)無級調(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、并勵、串勵及復(fù)勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)向？答：要改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。T=CTΦIa單獨(dú)改變磁通方法（通過改變勵磁連接）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：對于他勵電動機(jī)，只要改變電樞電壓方向或勵磁電壓方向的其中一個就可以了；對于并勵電動機(jī)，單獨(dú)將勵磁繞組引出端對調(diào)?；蛘邌为?dú)將電樞繞組引出端對調(diào)；對于串勵電動機(jī),假設(shè)勵磁繞組的一個頭接的電源正極，那么他的尾就和電樞繞組的頭連接的時候是正轉(zhuǎn)，然后把電樞繞組的尾和電源負(fù)極連接；對于復(fù)勵電動機(jī)，應(yīng)將電樞引出端對調(diào)或者同時將并勵繞組和串勵繞組引出段分別對調(diào)（維持加復(fù)勵狀態(tài)）。18．串勵電動機(jī)能否空載運(yùn)行？為什么？答：不能，因為在空載時，勵磁電流很小，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，很快飛車，會有安全事故發(fā)生。所以一般的串勵電機(jī)不允許空載啟動或運(yùn)行。19．他勵直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A，nN=1

500r/min，Ra=0.4。求：（1）額定運(yùn)行時的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載；（2）理想空載轉(zhuǎn)矩和實際空載轉(zhuǎn)速；（3）半載時的轉(zhuǎn)速；（4）n=1

600r/min時的電樞電流。解：（1）在額定負(fù)載下運(yùn)行時的電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)矩額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩：（2）理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速：實際空載轉(zhuǎn)速：而（3）負(fù)載為額定負(fù)載一半時的轉(zhuǎn)速（4）n=1600r/min時的電樞電流當(dāng)n=1600r/min時的轉(zhuǎn)矩為：則：，對應(yīng)的電樞電流為：20．他勵直流電動機(jī)UN=220V，IN=207.5A，Ra=0.067，試問：（1）直接啟動時的啟動電流是額定電流的多少倍？（2）如果限制啟動電流為1.5IN，電樞回路應(yīng)串入多大的電阻？解：（1）倍數(shù)為：（2）將啟動電流限制到時，應(yīng)傳入的電阻為：21．他勵直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=2.5kW，UN=220V，IN=12.5A，nN=1

500r/min，Ra=0.8。求：（1）當(dāng)電動機(jī)以1

200r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時，采用能耗制動停車，若限制最大制動電流為2IN，則電樞回路中串入多大的制動電阻？（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，采用能耗制動時負(fù)載以120r/min轉(zhuǎn)速穩(wěn)速下降，點數(shù)回路應(yīng)串入多大電阻？解：（1）在1

200r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)行時的感應(yīng)電動勢為：應(yīng)串入的電阻為：（2）根據(jù)機(jī)械特性方程式：，此時，n=-120，TL=0.9TN則：-120=故：RH=13.522．一臺他勵直流電動機(jī)，PN=4kW，UN=220V，IN=22.3A，nN=1

000r/min，Ra=0.91，運(yùn)行于額定狀態(tài)，為使電動機(jī)停車，采用電壓反接制動，串入電樞回路的電阻為9。求：（1）制動開始瞬間電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；（2）n=0時電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）如果負(fù)載為反抗性負(fù)載，在制動到n=0時不切斷電源，電機(jī)能否反轉(zhuǎn)？為什么？解：（1）制動開始瞬間的感應(yīng)電動勢為：制動瞬間的電流為：（2）當(dāng)n=0時，Ea=0，此時，電磁轉(zhuǎn)矩：（3）如果負(fù)載為反抗性負(fù)載，在制動到n=0時不切斷電源，將成為反向拖動轉(zhuǎn)矩，此時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小為：，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于反向拖動轉(zhuǎn)矩，電動機(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：三相籠形異步電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩2．為什么三相異步電動機(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，因為鐵心損耗較大。3．什么是旋轉(zhuǎn)磁場？旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(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)生一個沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場稱為旋轉(zhuǎn)磁場。它是三相對稱的定子繞組通入三相對稱的交流電而產(chǎn)生的。4．如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向？答：改變電源頻率、磁極對數(shù)均可改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。將IA—IB—IC中的任意兩相A、B互換，均可改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向。5．說明三相異步電動機(jī)的工作原理，為什么電動機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？答：三相異步電動機(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。該磁場以同步轉(zhuǎn)速在空間順時針方向旋轉(zhuǎn)，靜止的轉(zhuǎn)子繞組被旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線所切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在感應(yīng)電動勢的作用下，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對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩M，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。當(dāng)定子繞組接通三相交流電時，轉(zhuǎn)子便逐步轉(zhuǎn)動起來，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)磁場之間就不再存在相互切割運(yùn)動。就沒有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，也沒有電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就會變慢。因此在電動機(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．而S=（n1-n2）/n1=（3000-2930）/3000=0.023。7．為什么變壓器的效率較高，而三相異步電動機(jī)的效率相應(yīng)較低？答：由于變壓器沒有旋轉(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，而三相異步電動機(jī)的效率相應(yīng)較低。8．一臺三相異步電動機(jī)，額定輸出功率P2=2.2kW，額定電壓U1=380V，額定轉(zhuǎn)速nN=1

420r/min，功率因數(shù)cosφ=0.82，η=81%，f=50Hz，試計算額定電流IN和額定轉(zhuǎn)矩TN。解：IN==5.04ATN=9

550PN/nN=9

550×2.2/1

460=145.4N·m9．型號為Y2-132-4三相異步電動機(jī)，其額定功率為7.5kW，額定轉(zhuǎn)速為1

440r/min，型號為矩。解：Y2-132-4型三相異步電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為型三相異步電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩為10．什么叫三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線？過載系數(shù)、啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)分別指什么？答：三相異步電動機(jī)的過載系數(shù):為了保證電動機(jī)在電源電壓波動時能正常工作，規(guī)定電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm要比額定轉(zhuǎn)矩TN大得多，通常用過載系數(shù)λm=Tm/TN來衡量電動機(jī)的過載能力。啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù):啟動轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值λst=Tst/TN稱為啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，反映了異步電動機(jī)的啟動能力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．某臺三相異步電動機(jī)，額定功率PN=20kW，額定轉(zhuǎn)速nN=970r/min，過載系數(shù)λm=2.0，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst=1.8。求該電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN，最大轉(zhuǎn)矩Tm，啟動轉(zhuǎn)矩Tst。解：13．某臺電動機(jī)額定功率PN=5.5，額定轉(zhuǎn)速nN=1

440r/min，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λst=2.3，啟動時拖動的負(fù)載為TL=50N·m，求：（1）在額定電壓下該電動機(jī)能否正常啟動？（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓降為額定電壓的80%時，該電動機(jī)能否正常啟動？解：（1）TN<Tst，所以在額定電壓下該電機(jī)能正常啟動。（2）由于>TL，故電動機(jī)可以啟動。14．三相籠形異步電動機(jī)的啟動方法分為哪幾種？分別適用于什么場合？答：三相籠形異步電動機(jī)的啟動有直接啟動和降壓啟動。因直接啟動電流大，頻繁啟動會使電動機(jī)發(fā)熱并產(chǎn)生較大的電動力而影響壽命，對電網(wǎng)而言，會因過大的啟動電流使電網(wǎng)電壓短時下降，影響接于同一電網(wǎng)的負(fù)載的正常運(yùn)行。一般7.5kW以下的電動機(jī)允許直接啟動。由于降壓啟動不但減小了啟動電流，同時也減小了啟動轉(zhuǎn)矩，故只宜用于空載或輕載啟動的生產(chǎn)機(jī)械。15．三相繞線式異步電動機(jī)一般采用什么啟動方法？有什么優(yōu)點？答：繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(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方法。優(yōu)點：既可降低啟動電流，又可提高啟動轉(zhuǎn)矩，改善電動機(jī)的啟動性能16．三相異步電動機(jī)有哪些調(diào)速方法？答：三相異步電動機(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？三相異步電動機(jī)的制動方法有哪些？答：制動可分為機(jī)械制動和電氣制動。電氣制動是在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上加一個與電動機(jī)轉(zhuǎn)向相反的制動電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降，或穩(wěn)定在另一轉(zhuǎn)速。常用的電氣制動有反接制動與能耗制動。19．電源反接制動如何實現(xiàn)？有什么優(yōu)缺點？答：反接制動靠改變定子繞組中三相電源的相序，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)迅速停下來，制動到接近零轉(zhuǎn)速時，再將反相序電源切除。反接制動制動轉(zhuǎn)矩大，制動效果顯著，但制動時有沖擊，制動不平穩(wěn)，而且能量損耗大。20．分析三相異步電動機(jī)的能耗制動原理及優(yōu)缺點。答：能耗制動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，慣性轉(zhuǎn)動導(dǎo)體切割該磁場，形成感應(yīng)電流，產(chǎn)生與慣性轉(zhuǎn)動方向相反的電磁力矩而制動。制動結(jié)束后將直流電源切除。能耗制動與反接制動相比，制動平穩(wěn)，準(zhǔn)確，能量消耗小，但制動力矩較弱，特別在低速時制動效果差，并且還需要提供直流電源。第5章思考題與習(xí)題答案1．單相異步電動機(jī)與三相異步電動機(jī)相比有哪些主要的不同之處？答：電動機(jī)種類電源定子繞組體積與容量效率與功率因數(shù)單相異步電動機(jī)單相交流電單相繞組較小較低三相異步電動機(jī)三相交流電三相繞組較大較高2．什么叫脈動磁場？脈動磁場是怎樣產(chǎn)生的？答：磁場大小及方向在不斷地變化，但磁場的軸線卻固定不變，這種磁場稱為脈動磁場。脈動磁場是單相異步電動機(jī)定子繞組通人單相交流電后產(chǎn)生的。3．簡述單相異步電動機(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．單相異步電動機(jī)按其啟動及運(yùn)行的方式不同可分為哪幾類？答：可分為電容分相單相異步電動機(jī)、電阻分相單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)三大類。5．單相異步電動機(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．簡述串聯(lián)電抗器調(diào)速的原理及方法。答：電抗器為一個帶抽頭的鐵心電感線圈，串聯(lián)在單相電動機(jī)電路中起降壓作用，通過調(diào)節(jié)抽頭使電壓降不同，從而使電動機(jī)獲得不同的轉(zhuǎn)速。7．單相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如何改變？答：單相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，因此要使單相異步電動機(jī)反轉(zhuǎn)就必須改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，其方法有兩種：一種是把工作繞組(或起動繞組)的首端和末端與電源的接線對調(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)行單相異步電動機(jī))。8．比較電阻啟動單相異步電動機(jī)和電容啟動單相異步電動機(jī)的不同之處。答：電阻起動單相異步電動機(jī)起動繞組只能短時工作，起動完畢必須立即從電源上切除，如超過較長時間仍未切斷，就有可能被燒損，導(dǎo)致整臺電動機(jī)損壞。9．常用的臺扇可用哪幾種調(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．電容啟動式單相異步電動機(jī)能否作電容運(yùn)行單相異步電動機(jī)使用？反過來電容運(yùn)行單相異步電動機(jī)能否作電容啟動式單相異步電動機(jī)使用？為什么？答：電容起動單相異步電動機(jī)一般能作電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)使用，但運(yùn)轉(zhuǎn)時的電流增大。反過來電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)能否作電容起動單相異步電動機(jī)使用，要看電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩是否大于負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩，只有電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的起動轉(zhuǎn)矩才可以替用。11．一臺吊扇采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)，通電后無法啟動，而用手撥動風(fēng)葉后即能運(yùn)轉(zhuǎn)，這是什么原因造成的？答：是沒有起動轉(zhuǎn)矩，一般是電容開路或起動繞組開路。12．簡述罩極式電動機(jī)的主要優(yōu)缺點及使用場合。答：單相罩極異步電動機(jī)優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便、成本低、運(yùn)行噪聲小、維護(hù)方便工作可靠；缺點是起動轉(zhuǎn)矩小，運(yùn)行性能較差，效率和功率因數(shù)都較低。使用場合為小型風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、電唱機(jī)、儀器儀表電動機(jī)及電動模型等。第6章思考題與習(xí)題答案1．試述控制電機(jī)的分類和用處。答：控制用特種電機(jī)是自動控制系統(tǒng)中傳遞、變換和執(zhí)行控制信號的小功率電機(jī)的總稱，用做執(zhí)行元件或信號元件?？刂朴玫奶胤N電機(jī)分為測量元件和執(zhí)行元件。測量元件包括旋轉(zhuǎn)變壓器，交、直流測速發(fā)電機(jī)等；執(zhí)行元件主要有交、直流伺服電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)等。2．什么是“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？兩相伺服電動機(jī)如何防止自轉(zhuǎn)？答：伺服電動機(jī)在控制信號消失后仍繼續(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．直流伺服電動機(jī)的勵磁電壓下降，對電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速特性有何影響？答：勵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??；調(diào)節(jié)特性是指：電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時，電機(jī)轉(zhuǎn)速值控制電壓變化的關(guān)系，所以勵磁電壓下降將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速n下降。4．一臺直流伺服電動機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，測得始動電壓為4V，當(dāng)電樞電壓為50V時，轉(zhuǎn)速為1

500r/min，若要求轉(zhuǎn)速為3

000r/min，則電樞電壓應(yīng)為多大？解：Ea=Ceφn,Ua-Ua0=Ea,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時,Ua0不變，則n1/n2=(Ua1-Ua0)/(Ua2-Ua0)，即1500/3000=（50-4）/（Ua2-4），得到Ua2=96V，所以要加96V的電樞電壓，轉(zhuǎn)速才會到達(dá)3000r/min。5．為什么異步測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓大小與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，而與勵磁頻率無關(guān)？答：當(dāng)勵磁繞組上外加勵磁電壓Uf后，產(chǎn)生If，而If將建立磁通Φd，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子切割脈動磁動Φd，產(chǎn)生切割電動勢Er，Er=CrΦdn，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，F(xiàn)rq產(chǎn)生Φq，交軸磁通與輸出繞組交鏈感應(yīng)出頻率與勵磁頻率相同，幅值與交軸磁通Φq成正比的感應(yīng)電動勢E2。因為：Φq∝Frq∝Fr∝Er∝n，所以，E2∝Φq∝n，即輸出電壓大小正比于測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)，為勵磁電源的頻率。6．什么是異步測速發(fā)電機(jī)的剩余電壓？如何減少剩余電壓？答：異步測速發(fā)電機(jī)當(dāng)勵磁繞組加電壓而轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)時，輸出繞組產(chǎn)生的電壓稱為剩余電壓。為了減小由于轉(zhuǎn)子和磁路的不對稱性引起的剩余電壓，杯形轉(zhuǎn)子異步電動機(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)可將勵磁繞組和輸出繞組分開，分別嵌在內(nèi)、外定子鐵芯上；(2)采用補(bǔ)償繞組來消除剩余電壓；（3）在外部采用適當(dāng)電路，產(chǎn)生一個校正電壓抵消剩余電壓。7．為什么直流測速發(fā)電機(jī)的負(fù)載不能小于規(guī)定值？答：因為電樞反應(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)電動機(jī)的步距角如何計算？答：步進(jìn)電動機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角；步距角取決于轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr和拍數(shù)N，即：，而拍數(shù)N又取決于通電狀態(tài)C和電機(jī)的相數(shù)m。9．步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)有哪幾部分組成？作用分別是什么？答：步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)由脈沖信號發(fā)生電路、脈沖分配電路、功率放大電路等部分組成。脈沖信號發(fā)生電路產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號供給脈沖分配電路，脈沖分配電路完成步進(jìn)電動機(jī)控制的各相脈沖信號，功率放大電路對脈沖分配回路輸出的控制信號進(jìn)行放大，驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動10．一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，采用三相單三拍方式通電時，步距角為1.5，求轉(zhuǎn)子齒數(shù)。解：11．簡述反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的工作過程以及轉(zhuǎn)速控制和方向控制原理。為了使步進(jìn)電動機(jī)停轉(zhuǎn)時具有制動作用，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，氣隙中產(chǎn)生一個沿A—軸線方向的磁場，由于磁通總是力圖經(jīng)過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—對齊，如圖（a）所示。此時，轉(zhuǎn)子只受沿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從A相換到B相繞組，則由于同樣的原因，轉(zhuǎn)子鐵芯齒2和齒4將與軸線B—對齊，即轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)過30角，如圖（b）所示。當(dāng)C相繞組通電而B相繞組斷電時，轉(zhuǎn)子鐵芯齒1和齒3又轉(zhuǎn)到與C—軸線對齊，轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)過30角。如定子三相繞組按A—B—C—A的順序通電，則轉(zhuǎn)子就沿逆時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，每一步轉(zhuǎn)過30角。每一步轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。從一相通電換接到另一相通電稱做一拍，每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角。如果通電順序改為A—C—B—A，則步進(jìn)電機(jī)將反方向按順時針一步一步地轉(zhuǎn)動。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖按照上述的通電方式，由于每次只有一相控制繞組通電，稱為三相單三拍控制方式。除此控制方式外，還有三相單、雙六拍控制方式和三相雙三拍控制方式。在三相單、雙六拍控制方式中，控制繞組的通電順序為A—AB—B—BC—C—CA—A（轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)）或A—AC—C—CB—B—BA—A（轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)），步距角為15。在三相雙三拍控制方式中，控制繞組的通電順序為AB—BC—CA—AB或AC—CB—BA—AC，步距角為30。為了使步進(jìn)電動機(jī)停轉(zhuǎn)時具有制動作用，應(yīng)改變步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率。12．直線異步電動機(jī)主要有平板形、圓筒形和圓盤形3種形式13．微型單相同步電動機(jī)有哪些類型？答：微型同步電動機(jī)主要有3種類型，即永磁式微型同步電動機(jī)、反應(yīng)式微型同步電動機(jī)和磁滯式同步電動機(jī)。第7章思考題與習(xí)題答案1．電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇主要包括哪些內(nèi)容？答：電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)選擇的主要內(nèi)容包括電動機(jī)的系列、結(jié)構(gòu)形式、電動機(jī)的額定參數(shù)以及電動機(jī)的質(zhì)量性能等。2．電動機(jī)的溫升、溫度以及環(huán)境之間的溫度之間是什么關(guān)系？電機(jī)銘牌上溫升值是指什么？答：電動機(jī)的溫升與銅耗,鐵耗和機(jī)械損耗有關(guān)。電動機(jī)銘牌上的溫升值其含義是電動機(jī)絕緣許可的最高溫度。電動機(jī)的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時電動機(jī)的溫度與周圍介質(zhì)的溫度之差很小，熱量的發(fā)散是隨溫度差遞增的，少量被發(fā)散法到空氣中，大量被空氣吸收。因而溫度升高的較快，隨著電動機(jī)溫度逐漸升高，被電動機(jī)吸收的減少,而發(fā)散到空氣中的熱量增加。3．Y2系列三相異步電動機(jī)采用的絕緣材料容許的溫升是多少？若使用B級絕緣材料時電動機(jī)的額定功率為PN，則改用F級絕緣材料時該電動機(jī)的額定功率將怎么變化？答：Y2系列三相異步電動機(jī)采用的絕緣材料容許的溫升是90℃；若使用B級絕緣材料時電動機(jī)的額定功率為PN，則改用F級絕緣材料時該電動機(jī)的額定功率將降低。4．電動機(jī)的發(fā)熱有什么規(guī)律？答：電動機(jī)工作過程中，各部分產(chǎn)生的損耗轉(zhuǎn)變成熱能，其中一部分被電動機(jī)本身吸收，使電動機(jī)溫度升高，其余部分通過電動機(jī)的表面散發(fā)到周圍介質(zhì)中。5．電動機(jī)的額定功率主要由什么決定？對于功率較大的電動機(jī)，應(yīng)使用高的還是比較低的電壓等級？答：電動機(jī)額定功率主要由電動機(jī)的允許溫升、電動機(jī)的過載能力和電動機(jī)的起動能力等質(zhì)量性能指標(biāo)決定。對于功率較大的電動機(jī)，應(yīng)使用高電壓等級。6．電動機(jī)的三種工作制是如何劃分的？負(fù)載持續(xù)率FC%表示什么含義？答：電動機(jī)的三種工作制是根據(jù)負(fù)載持續(xù)時間的不同來劃分的，有連續(xù)工作制、短時工作制和斷續(xù)周期工作制三種。負(fù)載持續(xù)率FC%表示在斷續(xù)周期工作制中，負(fù)載工作時間與整個周期之比。7．將一臺額定功率為PN的短時工作制電動機(jī)改為連續(xù)運(yùn)行，其允許輸出功率是否變化？為什么？答：將短時工作制電動機(jī)改為連續(xù)運(yùn)行時，其允許輸出功率將小于原設(shè)計的額定功率PN。因為連續(xù)工作方式的工作時間較長，若輸出不變的額定功率，電動機(jī)的溫升將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過短時運(yùn)行的額定溫升，因此，必須減小電動機(jī)的允許輸出功率。8．如果電動機(jī)周期性地工作15min、停機(jī)85min，或工作5min、停機(jī)5min，這兩種情況是否都屬于斷續(xù)周期工作制？答：工作15min、停機(jī)85min的電動機(jī)屬于短時工作制；工作5min、停機(jī)5min的電機(jī)屬于斷續(xù)周期工作制。思考一根載流導(dǎo)體和一個螺管線圈所產(chǎn)生的磁場，使用右手螺旋定則的判斷方法有什么區(qū)別？磁場的方向在螺管線圈內(nèi)部和外部有什么不同？答：都是采用右手定則來判斷。對于載流導(dǎo)體，大拇指指向電流方向，四個手指方向為磁場方向呢；對于螺管線圈，四個手指為電流方向，大拇指為磁場方向。螺管線圈內(nèi)部磁場方向從S至N，外部從N至S。思考1．式（1-4）當(dāng)中的負(fù)號表示什么？2．如果導(dǎo)體l處于磁場當(dāng)中，且導(dǎo)體方向與磁場方向的夾角為θ，當(dāng)導(dǎo)體垂直于磁場以速度v勻速運(yùn)動時，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢e如何計算？答：1.表示e

總與dΦ/dt的方向相反e=blvsinθ思考根據(jù)式（1-12）判斷，圖1-6中，假設(shè)每段磁路由同樣的鐵磁性材料構(gòu)成，繞組的磁動勢相同，則三段垂直磁路中所通過的磁通是否相同？為什么？答：不同，中間段磁通最大。因為通過該段磁路的磁通閉合路徑較短，磁阻小，但磁勢相同，故磁通大思考硅鋼片由于工藝復(fù)雜、工藝窗口窄、生產(chǎn)難度大，被譽(yù)為鋼鐵產(chǎn)品中的工藝品，特別是取向硅鋼片。硅鋼片的主要用途是制作各種變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯，變壓器和電機(jī)的運(yùn)行對硅鋼片的性能要求主要有哪些呢？答：?1.鐵損低，這是硅鋼片質(zhì)量的最重要指標(biāo)。??2.較強(qiáng)磁場下磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁感）高，這使電機(jī)和變壓器的鐵芯體積與重量減小，節(jié)約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。??3.表面光滑、平整和厚度均勻，可以提高鐵芯的填充系數(shù)。??4.沖片性好，對制造微型、小型電動機(jī)更為重要。??5.表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。??6.基本無磁時效。思考變壓器能否對直流電壓進(jìn)行變換？如果長期在一次繞組上通入與額定值相同的直流電壓，會有什么影響？答：不能，直流回路無電抗，電流過大，繞組會發(fā)熱燒毀思考變壓器試驗包括型式試驗、例行試驗和特殊試驗。空載試驗和短路試驗屬于哪一類試驗？現(xiàn)行的國標(biāo)試驗標(biāo)準(zhǔn)是哪一個？答：例行試驗，GB/T

1094.1-2013思考變壓器制造時，若疊片松散、片數(shù)不足或接縫增大，分別對變壓器鐵芯飽和程度、勵磁電流和鐵損耗有何影響？①疊片松散、片數(shù)不足：這種情況相當(dāng)于鐵心截面S減小，因為磁通不變，所以磁密增加，磁通飽和度增加，磁導(dǎo)率減小，因為磁阻Rm=1/us，所以磁阻增大。根據(jù)磁路歐姆定律I0N1=RmΦm，當(dāng)線圈匝數(shù)不變時，勵磁電流將增大，所以鐵心損耗將增大。②接縫增大：磁導(dǎo)率μ下降，磁阻增加，由于電壓不變，截面積不變，故磁密B不變，即磁飽和度不變。鐵損正比于磁密平方，故鐵損也不變。I0N1=RmΦm因為磁阻增加，所以磁勢增加，匝數(shù)不變則勵磁電流增加。思考根據(jù)以上分析，判斷同一臺直流電機(jī)能否根據(jù)需要既作為發(fā)電機(jī)使用，又作為電動機(jī)使用？直流電機(jī)電刷內(nèi)繞組導(dǎo)體中的電流與電刷外部電路中電流有什么不同？答：1.同一臺直流電機(jī)能根據(jù)需要既作為發(fā)電機(jī)使用，又作為電動機(jī)使用??2.電刷內(nèi)繞組導(dǎo)體中的電流是變化的交流，外部為直流思考早期直流傳動電力機(jī)車為什么使用串勵直流電動機(jī)作為牽引電機(jī)？答：調(diào)速方便，且其機(jī)械特性軟，機(jī)車具有接近恒功率的理想牽引特性思考他勵直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，端電壓為什么會下降？并勵發(fā)電機(jī)與他勵發(fā)電機(jī)相比，哪個電壓變化率大？答：他勵直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，電樞電流ia由0增加到額定值iN，電樞回路電阻壓降iaRa增加，且電樞反應(yīng)的去磁作用使主磁通下降，從而使感應(yīng)電動勢e下降。由公式u=e-iaRa可知，端電壓u隨ia的增加而下降.對于并勵發(fā)電機(jī)，除上面兩個原因外，端電壓下降，引起勵磁電流if下降，使得主磁通下降和感應(yīng)電動勢e下降，所以并勵發(fā)電機(jī)的電壓變化率比他勵發(fā)電機(jī)電壓變化率要大些。思考并勵直流電動機(jī)運(yùn)行時勵磁回路斷開會出現(xiàn)什么危險？答：磁通變小，電樞電流變大，電樞電勢變小，轉(zhuǎn)速變大，會造成飛車現(xiàn)象或燒毀電機(jī)！思考常說的“小馬拉大車”和“大馬拉小車”對電動機(jī)而言分別指什么運(yùn)行情況？答：“小馬拉大車”是指小功率電機(jī)拖動大負(fù)載，造成電動機(jī)過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞．甚至電動機(jī)被燒毀；“大馬拉小車”指大功率電機(jī)拖動小負(fù)載，輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會造成電能浪費(fèi)。思考變壓器的一次繞組和二次繞組之間也是通過磁的耦合關(guān)系將電能從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的，分析變壓器與三相異步電動機(jī)磁路的不同，并得出結(jié)論，變壓器和三相異步電動機(jī)哪種設(shè)備的效率較高？答：變壓器的主磁路由鐵心構(gòu)成，其磁阻很小，建立一定的主磁通所需要的磁動勢很小，即勵磁電流很小，通常為額定電流的2%～10%。異步電動機(jī)的主磁路除了定、轉(zhuǎn)子部分為鐵心外，還有兩段空氣隙，這使得主磁路的磁阻很大，建立一定的主磁通所需要的磁動勢就很大，即勵磁電流很很大，通常為額定電流的20%～50%。所以和同容量的變壓器相比，三相異步電動機(jī)的空載電流較大。思考電動機(jī)的參數(shù)較多，有時在進(jìn)行參數(shù)計算時需要知道電動機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、極對數(shù)、效率等。如果已知一臺三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，如何判斷它的同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)？答：正常運(yùn)行的異步電動機(jī)，其s很小，一般s

=

0.01～0.05，即電動機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速接近旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，而旋轉(zhuǎn)磁場與P滿足以下關(guān)系。p123456n1(r/min)3

0001

5001

000750600500因此在已知電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的情況下即可判斷電動機(jī)的極對數(shù)。如電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1430r/min，則可知磁場轉(zhuǎn)速為1500r/min，故P=2.思考圖4-12是幾臺電動機(jī)的銘牌，請仔細(xì)觀察，判斷電動機(jī)額定電流與額定功率數(shù)值大小的大致關(guān)系。答：由圖可知，電流（A）的數(shù)值大小與P（k'W）的數(shù)值大小關(guān)系約為2倍，即若已知P為2kW，則電流約為4A左右。思考深槽式或雙籠形異步電動機(jī)利用電流的集膚效應(yīng)能有效改善電動機(jī)的起動性能，那么，還有哪些場合合理利用了集膚效應(yīng)？答：當(dāng)頻率很高的電流通過導(dǎo)線時，可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過，這等效于導(dǎo)線的截面減小，電阻增大。既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒有電流通過，就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料，在高頻電路中可用空心銅導(dǎo)線代替實心銅導(dǎo)線以節(jié)約銅材，如室外天線。思考為什么說籠形異步電動機(jī)可以采用變極調(diào)速，其轉(zhuǎn)子繞組是如何變極的？答：籠形轉(zhuǎn)子的極對數(shù)是由旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)產(chǎn)生的，能自動的隨定子極對數(shù)的改變而改變，使定轉(zhuǎn)子磁動勢的極對數(shù)相等，在轉(zhuǎn)子繞組上產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩；但如果是繞線轉(zhuǎn)子的話，就必須改變轉(zhuǎn)子繞組的接法，使其極對數(shù)與定子相同，這就非常復(fù)雜。思考轉(zhuǎn)子繞組串電阻是繞線式異步電動機(jī)的啟動方法，也是調(diào)速方法。思考繞線式異步電動機(jī)啟動和調(diào)速所串的電阻是否可以共用？答：不能共用。因為啟動電阻是短時工作制，而調(diào)速所串電阻是連續(xù)工作制。短時工作制的電阻連續(xù)工作將超過允許的發(fā)熱溫度。思考大答：不允許。從正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，電動機(jī)的制動電流接近起動電流的2倍，而起動電流是額定電流的4～7倍，故制動電流將非常大，對線路及電動機(jī)繞組造成較大影響。一般可采取定子繞組串電阻限制電流。思考與三相異步電動機(jī)相比，單相異步電動機(jī)為什么只用于功率較小的場合？答：單相異步電動機(jī)與同容量的三相異步電動機(jī)相比較，體積較大、效率較低、運(yùn)行性能較差。因此一般只制成小型和微型系列的單相異步電動機(jī)。且單相異步電動機(jī)接入的是電網(wǎng)單相電源，單相電流過大，會引起整個用電系統(tǒng)三相電流嚴(yán)重不平衡，導(dǎo)致線路及變壓器的損壞。思考有一臺風(fēng)扇，按下起動按鍵，風(fēng)葉不動，但是用其他物件撥動一下風(fēng)葉之后，風(fēng)扇就起動并正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是什么原因呢？答：一般是起動繞組斷路，導(dǎo)致起動時無轉(zhuǎn)矩，如圖所示，但是撥動一下，提供一個方向的轉(zhuǎn)速之后，轉(zhuǎn)矩也大于零，使電動機(jī)沿該方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動起來。對于電容分相式單相異步電動機(jī)，較多情況是電容損壞。如果是罩極式單相異步電動機(jī)，有可能短路環(huán)斷裂。思考直流伺服電動機(jī)在不帶負(fù)載時，其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)？若有，為什么？調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān)？答：有死區(qū)電壓?！哂墒娇芍鬞em為零，則電壓為0，轉(zhuǎn)速n為零，但電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時還需克服空載轉(zhuǎn)矩，故負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為零，n為0時，電壓U大于0。思考在分析交流測速發(fā)電機(jī)的工作原理時，哪些與異步電機(jī)的情況相同？哪些與變壓器相同？分析它們之間的相似處和不同點。答：交流測速發(fā)電機(jī)的定子上也有兩個空間上互差90°電角度的