《電機與電氣控制技術(shù)》第4版 習(xí)題及答案 第1-3章

《電機與電氣控制技術(shù)》第2版習(xí)題解答第一章變壓器1-1在分析變壓器時，對于變壓器的正弦量電壓、電流、磁通、感應(yīng)電動勢的正方向是如何規(guī)定的？答：在分析變壓器運行時，上述正弦量的正方向規(guī)定如下：1）電源電壓正方向與其電流正方向采用關(guān)聯(lián)方向，即兩者正方向一致；2）繞組電流正方向與所建立的磁通正方向符合右手螺旋定則；3）由交變磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，兩者的正方向符合右手螺旋定則。1-2變壓器中的主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用是什么？答：變壓器一次繞組流過正弦交流電流，產(chǎn)生正弦交流磁通，該磁通絕大部分沿變壓器鐵心閉合且與一、二次繞組同時交鏈，這部分磁通為主磁通；而另有很少的一部分磁通只與一次繞組交鏈，且主要經(jīng)非磁性材料閉合，不只二次繞組交鏈的磁通為一次繞組的漏磁通。主磁通為工作磁通，漏磁通為非工作磁通。1-3變壓器空載運行時，空載電流為何很??？答：變壓器空載運行時，空載電流主要用來建立主磁通，由于空載運行時沒有輸出功率，僅存在空載損耗即變壓器的鐵心損耗，故空載電流僅為額定電流的0.02~0.1。1-4一臺單相變壓器，額定電壓為220v/110v，如果將二次側(cè)誤接在220v電源上，對變壓器有何影響？答：單相變壓器，額定電壓為220v/110v，額定電壓是根據(jù)變壓器的絕緣強度和允許發(fā)熱條件而規(guī)定的繞組正常工作電壓值，說明該單相變壓器二次側(cè)繞組正常工作電壓值為110v，現(xiàn)將二次側(cè)誤接在220v電源上，首先220v電源電壓大大超過其110v的正常工作電壓值，二次側(cè)絕緣強度不夠有可能使絕緣擊穿而損壞。另一方面該單相變壓器為一臺降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)N1=2N2，接法正確時U1=220=4.44fN1m,誤接時220=4.44fN2m，則誤接時m=2m，致使鐵心飽和，工作在磁化曲線的飽和段，致使勵磁電流激增，既便在空載情況下，電流也大增，將使繞組發(fā)熱而燒壞。所以，無論從耐壓上還是電流上都將使二次側(cè)繞組擊穿或燒壞。1-5一臺單相變壓器，額定容量為SN=250KV·A，額定電壓U1N/U2N=10KV/0.4KV，試求一、二次側(cè)額定電流I1N、I2N。答：由SN=U1NI1N=U2NI2N則I1N=SN/U1N=250KV·A/10KV=25AI2N=SN/U2N=250KV·A/0.4KV=625A1-6有一臺三相變壓器，SN=100KV·A，U1N/U2N=6KV/0.4KV，Yyn聯(lián)結(jié)，求一、二次繞組的額定電流。則I1N=I1N=I2N=I2N=1-7有一臺三相變壓器，SN=500KV·A，U1N/U2N=10.5KV/6.3KV，Yd聯(lián)結(jié)，求一、二次繞組的額定電流。答：由則：因一次繞組為Y接，線電流等于繞組相電流，則一次繞組額定電流I1N=I1N=275.25A而二次繞組為d接，線電流等于倍相電流，則二次繞組額定電流I2N=264.55A1-8有一臺5KV·A的單相變壓器，高低壓繞組各由兩個線圈組成，一次繞組每個線圈的額定電壓為1100V，二次繞組每個線圈的額定電壓為110V，用這臺變壓器進行不同的聯(lián)結(jié)，問可獲得幾種不同的電壓比？每種聯(lián)結(jié)時，一、二次繞組的額定電流是多少？答：這臺變壓器可進行以下幾種聯(lián)結(jié)。1）一次繞組兩個線圈串聯(lián)，二次繞組兩個線圈串聯(lián)一次側(cè)額定電壓二次側(cè)額定電壓電壓比：一次側(cè)額定電流二次側(cè)額定電流2）一次繞組兩線圈并聯(lián)，二次繞組兩個線圈并聯(lián)一次側(cè)額定電壓U1N=1100V二次側(cè)額定電壓U2N=110V電壓比一次繞組額定電流二次繞組額定電流3）一次繞組兩個線圈串聯(lián)，二次繞組兩個線圈并聯(lián)一次側(cè)額定電壓二次側(cè)額定電壓電壓比一次繞組額定電流ing二次繞組額定電流4）一次繞組兩線圈并聯(lián)，二次繞組兩個線圈串聯(lián)一次側(cè)額定電壓U1N=1100V二次側(cè)額定電壓電壓比一次繞組額定電流二次繞組額定電流1-9圖1-29為變壓器出廠前的“極性”試驗，在A-X間加電壓，將X、x相連，測A、a間的電壓。設(shè)定電壓66為220V/110V，如果A、a為同名端，電壓表讀數(shù)是多少？如A、a為異名端，則電壓表讀數(shù)又成為多少？答：如A、a為同名端，電壓表讀數(shù)UAa=UAX-Uax=220V-110V=110V如A、a為異名端，電壓表讀數(shù)UAa=UAX+Uxa=220V+110V=330V1-10試用相量圖判斷圖1-30的聯(lián)結(jié)組號。答：圖1-30的聯(lián)結(jié)組號為Yd11。其相量圖見題1-10圖。題1-10圖1-11有一臺三相變壓器，其一、二次繞組同名端及標(biāo)志如圖1-31所示，試把該變壓器聯(lián)結(jié)成Yd7和Yy4。答：將圖1-31所示三相變壓器聯(lián)聯(lián)結(jié)成Yd7和Yy4如圖題1-11圖所示。題1-11圖1-12三相變壓器的一、二次繞組按圖1-32所示聯(lián)結(jié)，試畫出它們的線電動勢相量圖，并判斷其聯(lián)結(jié)組別。答：圖1-32所示聯(lián)結(jié)的三相變壓器，其線電動勢相量圖如題1-12圖所示。題1-12圖由上圖判斷其聯(lián)結(jié)組別分別為：a）Yd7b）Yy4c）Dy3d）Dd101-13三相變壓器并聯(lián)運行條件是什么？為什么？答：三相變壓器并聯(lián)運行必須具備下面三個條件，理由如下。1）并聯(lián)運行的各臺三相變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺變壓器的電壓比相等。若兩臺并聯(lián)的變壓器其他條件都符合要求，僅電壓比不等。當(dāng)并聯(lián)變壓器的一次繞組并接在同一母線上，這時它們的二次空載電動勢不相等，將在兩臺變壓器的二次側(cè)繞組閉合回路內(nèi)產(chǎn)生了差額電動勢，在這個差額電動勢的作用下，二次側(cè)繞組產(chǎn)生一個循環(huán)電流，一次側(cè)繞組也出現(xiàn)相應(yīng)的循環(huán)電流。循環(huán)電流不是負(fù)載電流，但它占據(jù)了變壓器的容量，增加了變壓器的損耗和溫升。由于變壓器的內(nèi)阻擾值很小，即使兩臺變壓器的電壓比相差不大，差額電動勢不大，也將引起較大的循環(huán)電流。因此要求并聯(lián)變壓器的電壓比相等。2）并聯(lián)運行的各臺變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相同。若兩臺并聯(lián)的三相變壓器聯(lián)結(jié)組不同，如Yy0和Yd11，即使他們的電壓比和短路阻擾相對值均相等，當(dāng)這兩臺三相變壓器一次側(cè)繞組接在同一電源網(wǎng)路上，而二次側(cè)線電壓雖然相等，但相位角差30，這在變壓器的二次側(cè)繞組將出現(xiàn)相當(dāng)大的差額空載電壓，在此空載差額電壓下，并聯(lián)變壓器的二次繞組中出現(xiàn)數(shù)倍于額定值的循環(huán)電流，同時一次側(cè)亦感應(yīng)出很大的循環(huán)電流，將變壓器繞組燒毀。所以，不同聯(lián)結(jié)組別的變壓器絕對不允許并聯(lián)。3）并聯(lián)運行的各臺三相變壓器的短路阻擾（或短路電壓）的相對值要相等。當(dāng)短路阻擾（或短路電壓）相對值不等時變壓器并聯(lián)時，雖然這兩臺變壓器的電壓比相等，聯(lián)結(jié)組相同，在兩臺變壓器構(gòu)成的一次繞組與二次繞組中不會產(chǎn)生循環(huán)電流，但由于兩臺變壓器的短路電壓相對值不等，如uKⅠ＞uKⅡ，則在額定負(fù)載時，第一臺變壓器的繞組壓降大于第二臺變壓器的繞組壓降。但是，并聯(lián)運行的兩臺變壓器二次側(cè)接在同一母線上，具有相同的U2值，將會出現(xiàn)變壓器的負(fù)載分配不均勻，短路電壓相對值大的變壓器之負(fù)載電流小于其額定電流時，而短路電壓相對值小的變壓器之負(fù)載電流已大于其額定電流了，即過載了，形成兩臺變壓器負(fù)載分配不均勻。所以，要求并聯(lián)運行的變壓器短路電壓相對值接近，且希望容量大的變壓器的短路電壓相對值比容量小的變壓器的短路電壓相對值小，使容量大的那臺變壓器先達到滿載，充分利用大變壓器的容量。1-14自耦變壓器的主要特點是什么？它和普通雙繞組變壓器有何區(qū)別？答：普通雙繞組變壓器的一次、二次繞組之間互相絕緣，它們之間只有磁的耦合，沒有直接電的聯(lián)系。自耦變壓器的一次、二次繞組合并在一起，對于降壓自耦變壓器，一次繞組的一部分充當(dāng)二次繞組；對于升壓自耦變壓器，二次繞組的一部分充當(dāng)一次繞組。因此自耦變壓器的一、二次繞組之間既有磁的聯(lián)系，又有電的直接聯(lián)系。另外，普通雙繞組變壓器由一次繞組傳遞到二次繞組的電磁功率和輸出功率相等，其額定容量和計算容量是相同的。自耦變壓器的額定容量與計算容量則不同。額定容量決定于輸出功率，計算容量決定于電磁功率。額定容量包括一次繞組通過電磁感應(yīng)從一次傳遞到二次的功率即感應(yīng)（電磁）功率與通過一、二次側(cè)之間的電聯(lián)系直接傳遞的傳導(dǎo)功率。輸出功率有部分（或大部分）功率是從一次側(cè)傳導(dǎo)而來的。1-15儀用互感器運行時，為什么電流互感器二次繞組不允許開路？而電壓互感器二次繞組不允許短路？答：電流互感器一次繞組匝數(shù)很少，一般只有一匝或幾匝，二次繞組匝數(shù)很多。由于電流互感器二次繞組所接儀表阻擾很小，二次繞組相當(dāng)于短路，因此電流互感器運行時相當(dāng)于變壓器短路運行狀態(tài)。若二次繞組開路，則電流互感器成為空載運行狀態(tài)，此時一次繞組中流過的大電流全部成為勵磁電流，鐵心中的磁通密度猛增，磁路嚴(yán)重飽和，一方面鐵心過熱而燒壞繞組絕緣，另一方面二次繞組中因匝數(shù)多，將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，可能將絕緣擊穿，危及二次繞組中的儀表及操作人員的安全。所以電流互感器運行時二次繞組不允許開路。電壓互感器實質(zhì)上是一個降壓變壓器，它的一次繞組多，直接并接在被測的高壓線路上，二次繞組匝數(shù)較少，接電壓表或其他儀表的電壓線圈，由于二次繞組所接儀表電壓線圈的阻擾大，二次電流很小，近似于零，所以電壓互感器正常運行時相當(dāng)于降壓變壓器的空載運行狀態(tài)。如果電壓互感器在正常運行時二次繞組發(fā)生短路，則產(chǎn)生很大的短路電流，會將互感器燒壞。1-16電弧焊對弧焊變壓器有何要求？如何滿足這些要求？答：為保證弧焊的質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，對弧焊變壓器提出如下要求：1）為保證容易起弧，弧焊變壓器空載變壓應(yīng)在60～75V之間。為了操作者的安全，空載電壓不應(yīng)大于85V。2）弧焊變壓器運行時具有電壓迅速下降的外特性，一般在額定負(fù)載時輸出電壓為30V左右。3）為適應(yīng)不同焊件和不同焊條，焊接電流大小可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。4）短路電流不應(yīng)過大，在工作中焊接電流比較穩(wěn)定。為了滿足上述要求，弧焊變壓器必須具有較高的阻擾，而且可以調(diào)節(jié)。為此弧焊變壓器的一、二次繞組分裝在兩個鐵心柱上，使繞組的漏擾比較大，改變漏擾的方法常用磁分路法和串聯(lián)可變電擾法。第二章三相異步電動機2-1三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(chǎn)生的？答：在三相異步電動機的定子三相對稱繞組中通入三相對稱電流，根據(jù)三相對稱電流的瞬時電流來分析由其產(chǎn)生的磁場，由于三相對稱電流其大小、方向隨正弦規(guī)律變化，由三相對稱電流建立的磁場即合成磁極在定子內(nèi)膛中隨一定方向移動。當(dāng)正弦交流電流變化一周時，合成磁場在空間旋轉(zhuǎn)了一定角度，隨著正弦交流電流不斷變化，形成了旋轉(zhuǎn)磁場。2-2三組異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由什么決定？對于工頻下的2、4、6、8、10極的三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為多少？答：三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由電動機定子極對數(shù)P交流電源頻率f1決定，具體公式為n1=60f1/P。對于工頻下的2、4、6、8、10極的三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1分別為3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。2-3試述三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理，并解釋“異步”的意義。答：首先，在三相異步電動機三相定子繞組中通入三相交流電源，流過三相對稱電流，在定子內(nèi)膛中建立三相旋轉(zhuǎn)磁場，開始轉(zhuǎn)子是靜止的，由于相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割磁場，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，又由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是閉合的，將在其內(nèi)流過轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流，該轉(zhuǎn)子電流與定子磁場相互作用，由左手定則判斷電磁力方向，轉(zhuǎn)子將在電磁力作用下依旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。所謂“異步”是指三相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1之間必須有差別，且nn1。2-4旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由什么決定？如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向？答：旋轉(zhuǎn)磁場在空間的旋轉(zhuǎn)方向是由三相交流電流相序決定的，若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只需將電動機三相定子繞組與三相交流電源連接的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)位置即可。如果來繞組U1接電源L1、V1接L2、W1接L3為正轉(zhuǎn)，要想反轉(zhuǎn)U1仍接L1，但V1接L3、W1接L2即可。2-5當(dāng)三相異步電動機轉(zhuǎn)子電路開路時，電動機能否轉(zhuǎn)動？為什么？答：三相異步電動機轉(zhuǎn)子電路開路時，電動機是不能轉(zhuǎn)動的。這是因為，三相交流電源接入三相定子繞組，流過了三相對稱定子電流，建立起來了三相定子旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與三相旋轉(zhuǎn)場相互切割，在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢，但由于轉(zhuǎn)子電路開路，沒有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中無電流，也就不會與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁轉(zhuǎn)矩了，轉(zhuǎn)子也就無法轉(zhuǎn)動起來了。2-6何謂三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率？額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動瞬間的轉(zhuǎn)差率是多少？答：三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率S是指電動機同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差即轉(zhuǎn)速差n1n與旋轉(zhuǎn)磁場（同步轉(zhuǎn)速）的轉(zhuǎn)速的比值，即S=（n1n）/n1。額定轉(zhuǎn)差率SN=0.01~0.07，起動瞬間S=1。2-7試述三相異步電動機當(dāng)機械負(fù)載增加時，三相異步電動機的內(nèi)部經(jīng)過怎樣的物理過程，最終使電動機穩(wěn)定運行在更低轉(zhuǎn)速下。答：三相異步電動機原穩(wěn)定工作在nA轉(zhuǎn)速下運行，當(dāng)機械負(fù)載增加時，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，電動機轉(zhuǎn)速n將下降，由于n的下降，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割定子磁場運動加大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)加大，電磁轉(zhuǎn)矩加大，直到電動機電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等時，電動機將在新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nB下運動，且nBnA。2-8當(dāng)三相異步電動機的機械負(fù)載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？答：當(dāng)三相異步電動機的機械負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子電流將增加，轉(zhuǎn)子電流所建立的轉(zhuǎn)子磁通勢總是力圖削弱主磁通，而當(dāng)定子繞組外加電壓和頻率不變時，主磁通近似為一常數(shù)。為此，定子電流也應(yīng)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加，以增加的定子電流產(chǎn)生的磁通勢來抵消轉(zhuǎn)子電流增加所產(chǎn)生的去磁作用。2-9三相異步電動機在空載時功率因數(shù)約為多少？當(dāng)在額定負(fù)載下運行時，功率因數(shù)為何會提高？答：三相異步電動機空載時功率因數(shù)約為0.2以下。當(dāng)在額定負(fù)載下運行時，轉(zhuǎn)子電流有功分量，相對應(yīng)的定子電流的有功分量也增加，使功率因數(shù)提高。2-10電網(wǎng)電壓太高或太低，都易使三相異步電動機定子繞組過熱而損壞，為什么？答：由U1E1=4.44f1N1K1m，當(dāng)電源頻率一定時，電動機的每極磁通m僅與外加電壓U1成正比。當(dāng)電網(wǎng)電壓太高時，m相應(yīng)加大使電動機磁路飽和，定子勵磁電流加大，定子電流加大，在過大的定子電流作用下將定子繞組燒壞。當(dāng)電網(wǎng)電壓過低時，m過小，電動機電磁轉(zhuǎn)矩過小，在負(fù)載作用下，電動機轉(zhuǎn)速n迅速下降，甚至發(fā)生堵轉(zhuǎn)，致使電動機定子電流加大，也會使異步電動機定子繞組過熱而損壞。2-11三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓大小有何關(guān)系，若電源電壓下降20%，電動機的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩將變?yōu)槎啻?？答：由公式可知電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T與電源電壓U1平方成正比。若電源電壓下降20%，即為額定電壓的0.8，此時電動機的最大轉(zhuǎn)矩Tm隨U12成比例下降，即為額定電壓下電動機最大轉(zhuǎn)矩的0.64倍。同理，此時電動機的起動轉(zhuǎn)矩Tst也與U12成正比，起動轉(zhuǎn)矩也只為額定電壓下電動機起動轉(zhuǎn)矩的0.64倍。2-12為什么在減壓起動的各種方法中，自耦變壓器減壓起動性能相對較好？答：自耦變壓器減壓起動不受電動機繞組接線方式的限制，而且可以按容許的起動電流和所需要的起動轉(zhuǎn)矩來選擇不同的抽頭，適合起動容量較大的電機。所以其起動性能相對較好。2-13三相籠型異步電動機定子回路串電阻起動和串電擾起動相比，哪一種較好？答：串電阻減壓起動在起動時電能損耗較大，對于小容量電動機采用串電抗減壓起動為好。2-14對于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串合適電阻起動，為什么既能減小起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩？串入電阻是否越大越好！答：轉(zhuǎn)子起動電流起動轉(zhuǎn)矩所以串入合適的電阻起動時，能減小起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。串入電阻并不是越大越好，當(dāng)起動轉(zhuǎn)矩達到最大轉(zhuǎn)矩后再增大串入轉(zhuǎn)子電阻，起動轉(zhuǎn)矩反而減小。2-15在橋式起重機的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路中串接可變電阻，當(dāng)定子繞組按提升方向接通電源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子可變電阻可獲得重物提升或重物下降，原因何在？答：橋式起重機用于提升重物的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，在其轉(zhuǎn)子回路中串接可變電阻，當(dāng)定子繞組按提升方向接通電源，隨著轉(zhuǎn)子串接可變電阻的加大，電動機提升重物的速度愈來愈慢。電動機按提升方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速愈來愈低。如何繼續(xù)加大轉(zhuǎn)子串接電阻，轉(zhuǎn)子電流進一步減小。電動機提升方向電磁轉(zhuǎn)矩減小，當(dāng)提升重物產(chǎn)生的重物轉(zhuǎn)矩作用下，將重物按下降方向運動，而電動機在重物轉(zhuǎn)矩作用下反轉(zhuǎn)。所以重物提升時，電動機處于提升電動狀態(tài)，而重物下降時，電動機處于倒拉反接制動狀態(tài)，重物獲得倒拉反接制動下降。2-16為什么變極調(diào)速時要同時改變電源程序？答：當(dāng)極對數(shù)改變時，將引起三相繞組空間相序發(fā)生變化，也就是說變極后繞組的相序改變了。此時若不改變外接電源相序，則變極后，不僅電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，而且連電動機的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生了變化。所以，為保證變極調(diào)速前后電動機旋轉(zhuǎn)方向不變，在改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組接線的同時，必須改變電源的程序。2-17電梯電動機變極調(diào)速和車床切削電動機的變極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用什么樣的改接方式？為什么？答：電梯電動機的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，變極調(diào)速時采用Y/YY變極調(diào)速，因它具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)。車床切削電動機的負(fù)載為恒功率負(fù)載、變極調(diào)速時采用/YY度極調(diào)速、因它近似為恒功率調(diào)速性質(zhì)2-18試述繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速原理和調(diào)速過程，有何優(yōu)、缺點？答：書中圖2-37為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速圖，當(dāng)電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載且TL=TN時，轉(zhuǎn)子回路不串附加電阻時，電動機穩(wěn)定運行在A點，轉(zhuǎn)速為nA。當(dāng)轉(zhuǎn)子串入RP1時，由于慣性，轉(zhuǎn)速不能突變，則從A點過渡到A點，轉(zhuǎn)子電流I2減小，電磁轉(zhuǎn)矩T減小，電動機減速，轉(zhuǎn)差率S增大，轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩均增大，直到B點，TB=TL為止，電動機將穩(wěn)定運行在B點，轉(zhuǎn)速為nB，顯然nBnA。當(dāng)串入轉(zhuǎn)子回路電阻Rp2、Rp3時，電動機最后將分別穩(wěn)定運行于C點和D點，獲得nC和nD轉(zhuǎn)速。線繞轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速為有級調(diào)速，調(diào)速平滑性差；轉(zhuǎn)速上限為額定轉(zhuǎn)速，下限受靜差度限制，因而調(diào)速范圍不大；適用于重載下調(diào)速；低速時轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，效率低。但這種調(diào)速方法簡單方便，調(diào)速電阻可兼作起動電阻、制動電阻使用，在起重機拖動系統(tǒng)中廣為應(yīng)用。2-19對于一臺單相單繞組異步電動機若不采取措施，起動轉(zhuǎn)矩為什么為零？當(dāng)給電動機轉(zhuǎn)子一個外力矩時，電動機為什么就可向該力矩方向旋轉(zhuǎn)？答：當(dāng)在單相單繞組異步電動機繞組中通入正弦交流電時，產(chǎn)生的是脈振磁通勢，對其基波脈振磁通勢進行分解，可分解成為一個正向旋轉(zhuǎn)磁通勢F1+和逆向旋轉(zhuǎn)磁通勢F1，它們均以同步角速度W旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)方向相反，它們都切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，形成正向電磁轉(zhuǎn)矩T+和反向電磁轉(zhuǎn)矩T。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時n=0，T+=T，起動轉(zhuǎn)矩TST=T+T=0，所以不采取措施，電動機不能起動。當(dāng)給電動機轉(zhuǎn)子一個外力矩時，若T外與T+方向一致，則（T外+T+T）大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，則電動機便沿外力矩方向旋轉(zhuǎn)了。2-20一臺三相異步電動機（星接）發(fā)生一相斷線時，相當(dāng)于一臺單相電動機，若電動機原來在輕載或重載運轉(zhuǎn)，在此情況下還能繼續(xù)運轉(zhuǎn)嗎？為什么？當(dāng)停機后，能否再啟動？答：一臺三相異步電動機（星接）發(fā)生一相斷線時，若電動機原來在輕載下運轉(zhuǎn)，此時電動機還能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。若電動機原來在再載下運轉(zhuǎn)因此時T+與T的合成轉(zhuǎn)矩小于重載轉(zhuǎn)矩，則電動機將停轉(zhuǎn)。當(dāng)停機后，不能再起動旋轉(zhuǎn)了，因TST=0。2-21一臺罩極電動機，若調(diào)換磁極上工作繞組的兩個端點，能改變電動機的轉(zhuǎn)向嗎？答：不能改變電動機（罩極）的轉(zhuǎn)向。它總是從磁極的未罩部分轉(zhuǎn)向磁極被罩部分，其轉(zhuǎn)向不能改變。第三章直流電機3-1直流電機中為何要用電刷和換向器，它們有何作用？答：直流發(fā)電機與直流電動機的電刷是直流電壓、電流引出與引入的裝置。在發(fā)電機中換向器是將電樞元件中的交變電勢度換為電刷向直流電勢；在電動機中換向器使外加直流電流變?yōu)殡姌性械慕涣麟娏?，產(chǎn)生恒定方向的轉(zhuǎn)矩，使電樞旋轉(zhuǎn)。答：直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩T=CTIa式中CT：與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱轉(zhuǎn)矩系數(shù)；：每極磁通；Ia：電樞電流、T：電磁轉(zhuǎn)矩。直流電動機電樞電動勢公式Ea=Cen式中：Ce：與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一常數(shù)，稱電動勢系數(shù)；：每極磁通；n：電動機轉(zhuǎn)速；Ea：電樞電動勢。3-5直流電動機電樞電動勢為何稱為反電動勢？答：直流電動機電樞轉(zhuǎn)動時，電樞繞組導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于該電動勢方向與電樞電流的方向相反，故稱為反電動勢。3-6試寫出直流電動機的基本方程式，它們的物理意義各是什么？答：直流電動機的基本方程式有電動勢平衡方程式、功率平衡方程式和轉(zhuǎn)矩平衡方程式。1）電動勢平衡方程式：U=Ea+IaRa式中U：電樞電壓；Ea：電樞電動勢；Ia：電樞電流；Ra：電樞回路中內(nèi)電阻。2）功率平衡方程式：電動機的輸入電功率P1=Pem+Pcua式中Pem：電磁功率Pcua：電樞繞組的銅損電動機輸出的機械功率：P2=PemPFePm=P1PcuaPFePm式中PFe：電樞鐵心損耗；Pm：機械損耗；P1：電動機輸入的電功率。3）轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T2=TT0式中T2：電動機軸上輸出的機械轉(zhuǎn)矩；T：電動機電磁轉(zhuǎn)矩；T0：空載轉(zhuǎn)矩。3-7何謂直流電動機的機械特性，寫出他勵直流電動機的機械特性方程式。答：直流電動機的機械特性是在穩(wěn)定運行情況下，電動機的轉(zhuǎn)速n與機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之間的關(guān)系，即n=f(TL)。機械特性表明電動機轉(zhuǎn)速因外部負(fù)載變化而變化的情況，由于電動機電磁轉(zhuǎn)矩T近似等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，故n=f(TL)常寫成n=f(T)。他勵直流電動機的機械特性方程式為：當(dāng)U、R、數(shù)值不變時，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T為線性關(guān)系。3-8何謂直流電動機的固有機械特性與人為機械特性？答：當(dāng)他勵直流電動機的電源電壓U、磁通為額定值，電樞回路未接附加電阻時的機械特性稱為固有機械特性，其機械特性方程式為：人為地改變電動機電源電壓U，氣隙磁通和電樞回路串聯(lián)電阻Rpa等參數(shù)，獲得的機械特性為人為機械特性。3-9寫出他勵直流電動機各種人為機械特性方程式。答：1）改變電源電壓時的人為機械特性方程式。2）改變磁通時的人為機械特性方程式：3)電樞回路串接電阻Rpa時的人為機械特性方程式。3-10直流電動機一般為什么不允許采用全壓起動？答：直流電動機全壓起動時起動電流Ist=UN/Ra，由于電樞電阻Ra很小，額定電壓下直接起動的起動電流很大，通?？蛇_額定電流的10~20倍，起動轉(zhuǎn)矩Tst=CTNIst也很大。過大的起動電流一方面引起電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備正常工作，另一方面電動機本身的換向器產(chǎn)生劇烈的火花。而過大的起動轉(zhuǎn)矩將使電動機軸上受到不允許的機械沖擊。所以一般不允許采用全壓起動。3-12他勵直流電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有哪兩種？實際應(yīng)用中大多采用哪種方法？答：他勵直流電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有改變電樞電壓極性與改變勵磁電流方向兩種。實際應(yīng)用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實