《電機與拖動》電機與電氣控制技術(shù)第3版答案.docx

1、習(xí)題集第一章變壓器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： 1）電源電壓 U 正方向與其電流 I 正方向采用關(guān)聯(lián)方向，即兩者正方向一致。2）繞組電流 I 產(chǎn)生的磁通勢所建立的磁通 ，這二者的正方向符合右手螺旋定則。3）由交變磁通 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢產(chǎn)，二者的正方向符合右手螺旋定則，即它的正方向與產(chǎn)生該磁通的電流正方向一致。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：交變磁通絕大部分沿鐵心閉合且與一、二次繞組同時交鏈， 這部分磁通稱為。主磁通 ；另有很少的一部分磁通只與一次繞組交鏈，且主要經(jīng)非磁性材料而閉。合，稱為一次繞組的漏磁

2、通1 。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，主磁通中在一、二次繞組。中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1 和 E 2 ；漏磁通 1 ；只在一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E 1 ，稱為漏磁感應(yīng)電動勢。二次繞組電動勢E 2 對負載而言即為電源電動勢，其空載電壓為 U 20 。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， 原邊額定電壓不僅降落在原邊電阻 r1 上，而且還有漏磁壓降，還有主磁通產(chǎn)生的壓降，由于 - E1 很大，或者說 Zm=rm+jx m 很大，致使勵磁電流很小。1-4 一臺單相變壓器，額定電壓為 220V110V，如果將二次側(cè)誤接在 220V 電源上，對變壓器有何影響？答副邊勵磁電流將非常非常大。

3、 因為原邊接額定電壓時主磁通m 為設(shè)計值，鐵心磁路接近飽和，最大磁密 Bm 接近飽和值；這時副邊電壓為 U2E2，即 E2。=110V不慎把到邊接到 220V 時，副邊漏阻抗也很小，電壓與電勢近似相等，因此有220V，與原邊接 220V時相比，副邊電勢大小增大到原來的二倍。我們E2U2知道， E2 4.44fw2m 因此 m 也增大到原來的二倍，磁密 Bm 也增大到原來的二倍。正常運行時 Bm 已到了磁化曲線的拐彎點， Bm 增加一倍，勵磁磁動勢將急劇增加，勵磁電流由副邊提供，勵磁電流非常大，會數(shù)倍于額定電流。l-5一臺單相變壓器，額定容量N 250kV·A ，額定電壓 U1N U2

4、N 10kV S0.4kV ，試求一、二次側(cè)額定電流為I 1N、I 2N。1解：原邊額定電流I1N=SN /U1N=250/10=25A副邊額定電流I2N=SN /U2N=250/0.4=625A1-6 有一臺三相變壓器， SN 250Kv·A，U1N U2N 6kV 0.4kV ，Yyn 聯(lián)結(jié)，求一、二次繞組的額定電流。解：原邊額定電流I1N=SN /3 U1N=250/3 ×6=24A副邊額定電流I1N=S/3U=250/ 3 ×0.4=361AN2N1-7 有一臺三相變壓器， SN 5000kV·A，U1N U2N 10.5kV 6.3kV，Yd

5、聯(lián)結(jié)，求一、二次繞組的額定電流。解：原邊額定電流I1N=SN /3 U1N=5000/3×10.5=275A副邊額定電流I1N=S /3 U =5000/3×6.3=458.2AN2N1-8 如圖 l-28 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)定電壓比為 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)又應(yīng)為多少解： A、a 為同名端電壓表讀數(shù)是 110VA、a 為異名端電壓表讀數(shù)是330V1-9 試用相量圖判斷圖1-29 的聯(lián)結(jié)組號。解： Yd1121-10

6、有一臺三相變壓器，其一、二次繞組同名端及標志如圖1-30 所示，試把該變壓器聯(lián)結(jié)成 Yd7 和 Yy4。解：Yd7Yy41-11 三相變壓器的一、二次繞組按圖 l-31 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。解： a)Y/ -7b)Y/Y-4c) /Y-3d) / -101-l2 三相變壓器并聯(lián)運行條件是什么？為什么？答：變壓器并聯(lián)運行的條件：31）并聯(lián)運行的各臺變壓器的額定電壓與電壓比要相等。否則，并聯(lián)變壓器未帶上負載前（即空載時）其一、二次繞組內(nèi)都產(chǎn)生環(huán)流。2）并聯(lián)運行變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同，如果不相同，將引起兩臺并聯(lián)變壓器二次繞組線電壓相位不同， 致少使其相位差為30

7、0，由此產(chǎn)生很大的電壓差，于是在變壓器二次繞組中產(chǎn)生很大的空載環(huán)流。3）并聯(lián)運行的各變壓器的短路阻抗的對應(yīng)值要相等。這樣才能在帶上負載時，各變壓器所承擔的負載按其容量大小成比例分配，防止其中某合過載或欠載，使并聯(lián)組的容量得到充分發(fā)揮。l-13 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：自耦變壓器的主要特點是一、二次繞組共用一個繞組。普通雙繞組變壓器， 其一、二次繞組是兩個獨立的繞組，它們之間只有磁的聯(lián)系，而沒有電的直接聯(lián)系。l-l4 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： 1）電流互感器運行時二次繞組絕不許開路。若二次繞組

8、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， 磁路產(chǎn)生嚴重飽和， 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)很多， 將感應(yīng)產(chǎn)生很高的電壓， 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。 為此，電流互感器的二次繞組電路中絕不允許裝熔斷器。在運行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短2）電壓互感器在運行時二次繞組絕不允許短路，否則短路電流很大，會將互感器燒壞。為此在電壓互感器二次側(cè)電路中應(yīng)串聯(lián)熔斷器作短路保護。l-15 電弧焊對弧焊變壓器有何要求？如何滿足這些要求？答： l）為保證容易起弧，空載電壓應(yīng)在6075V

9、之間。為操作者安全，最高空載電壓應(yīng)不大于85V。2）負載運行時具有電壓迅速下降的外特征，如圖 l25 所示。一般在額定負載時輸出電壓在 30V 左右。3）為滿足不同焊接材料和不同焊件要求，焊接電流可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。4）短路電流不應(yīng)過大，且焊接電流穩(wěn)定。基于上述要求， 弧焊變壓器具有較大的電抗，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。為獲得電壓迅速下降的外特性，以及弧焊電流可調(diào)，可采用串聯(lián)可變電抗器法和磁分路法，由此磁生出帶電抗器的弧焊變壓器和帶磁分路的弧焊變壓器。42、4、6、8、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

10、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

11、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 n n1

12、。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

13、，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（1n）1。S= n/n額定轉(zhuǎn)差率 SN =0.010.07，起動瞬間 S=1。2-7 試述三相異步電動機當機械負載增加時，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)

14、定工作在 nA 轉(zhuǎn)速下運行，當機械負載增加時，由于負載轉(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 nB nA。52-8 當三相異步電動機的機械負載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？答：當三相異步電動機的機械負載增加時，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

15、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？當在額定負載下運行時，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。當在額定負載下運行時，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 U1 E1=4.44f1 N1K1 m，當電源頻率一定時，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。當電網(wǎng)電壓過低時，

16、m 過小，電動機電磁轉(zhuǎn)矩過小，在負載作用下，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?？U12 SR答：由公式 T C222 可知電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 T 與電源電壓 U1 平方成f1 R 2（ Sx2）正比。20%，即為額定電壓的 0.8，此時電動機的最大轉(zhuǎn)矩 Tm 隨 U12若電源電壓下降成比例下降，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

17、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 I2 STE2/ R22X 2

18、2起動轉(zhuǎn)矩 TSt R2 / R22X 22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6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

19、小。 電動機提升方向電磁轉(zhuǎn)矩減小， 當提升重物產(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

20、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：電梯電動機的負載為恒轉(zhuǎn)矩負載，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載為恒功率負載、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，當電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載且 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

21、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 nB nA。當串入轉(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

22、動轉(zhuǎn)矩為什么為零？當給電動機轉(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。7當給電動機轉(zhuǎn)子一個外力矩時，若 T 外與 T+方向一致，則（ T 外+T+ T ）大于負載轉(zhuǎn)矩時，則電動機便沿外力

23、矩方向旋轉(zhuǎn)了。2-20 一臺三相異步電動機（里接）發(fā)生一相斷線時，相當于一臺單相電動機，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？當停機后，能否再啟動？答：一臺三相異步電動機 （里接）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。附加補充題2.1 在額定工

24、作情況下的三相異步電動機， 已知其轉(zhuǎn)速為 960r/min，試問電動機的同步轉(zhuǎn)速是多少？有幾對磁極對數(shù)？轉(zhuǎn)差率是多大？解： nN =960(r/min) n1=1000(r/min)p=3n1 nN1000 960s0.04n110002.2 有一臺六極三相繞線式異步電動機， 在 f=50HZ 的電源上帶額定負載動運行，其轉(zhuǎn)差率為 0.02，求定子磁場的轉(zhuǎn)速及頻率和轉(zhuǎn)子磁場的頻率和轉(zhuǎn)速。解：六極電動機， p=3定子磁場的轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速 n1=(60×50)/3=1000(r/min)定子頻率 f1=50Hz轉(zhuǎn)子頻率 f2=sf1=0.02 ×50=1Hz轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n=n1(

25、1-s)=1000(1-0.02)=980(r/min)2.3Y180L-4 型電動機的額定功率為22kw，額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，頻率為50HZ ，最大電磁轉(zhuǎn)矩為314.6N.M 。試求電動機的進載系數(shù)入？P2N955022143 (N.M)解： TN 95501470nNTm314.62.2TN1432.4 已知 Y180M-4 型三相異步電動機，其額定數(shù)據(jù)如下表所示。求： (1)額定電流 IN ；(2)額定轉(zhuǎn)差率 SN；(3)額定轉(zhuǎn)矩 TN ；最大轉(zhuǎn)矩 TM 、啟動轉(zhuǎn)矩 Tst。8額定額定滿 載 時啟動電啟動轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)流矩矩功率電壓接法轉(zhuǎn)速效率功率額定電額定轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)(kw)（ V ）

26、(r/min)(%)因數(shù)流矩矩18.53801470910.867.02.02.2解：（1）額定電流 IN=PN=18.5103=35.9(A)3U 1N cos N N3 3800.86 0.91（ 2）額定轉(zhuǎn)差率 SN =(1500-1470)/1500=0.02（ 3）額定轉(zhuǎn)矩 TN=9550×18.5/1470=120(N.m)最大轉(zhuǎn)矩 TM =2.2×120=264(N.m)啟動轉(zhuǎn)矩 Tst=2.0 ×120=240(N.m)2.5 Y225-4 型三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：380v、50HZ 、接法、定子輸入功率 P1N、定子電流I1N=84.2A

27、、轉(zhuǎn)差率N，軸上輸出轉(zhuǎn)矩=48.75kwS =0.013TN=290.4N.M ，求：(1)電動機的轉(zhuǎn)速 n2，(2)軸上輸出的機械功率 P2N，(3)功率因數(shù) cos N （4）效率 N 。解：（1）從電動機型號可知電動機為4 極電機，磁極對數(shù)為p=2，由n1n2所以 n2n1 (1 s)1500(1 0.013) 1480 (r/min)sn1P2 N P2NTmnN290.4 1480（KW ）（2） Tm 9550955045nN9550（3） P1N3U L I LCos N CosP1N48.751030.88N3 38084.23ULIL（4）P2 N45N0.923P1N48.

28、752.6 四極三相異步電動機的額定功率為 30kw，額定電壓為 380V，三角形接法，頻率為 50HZ 。在額定負載下運動時，其轉(zhuǎn)差率為 0.02，效率為 90% ，電流為 57.5A，試求： (1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； (2)額定轉(zhuǎn)矩； (3)電動機的功率因數(shù)。解：（1）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2=Sn1=0.02 ×1500=30 (r/min)（2）額定轉(zhuǎn)矩 TN=9550×30/1470=194.5(N.m)9（ 3）電動機的功率因數(shù)PN30103Cos N3 3800.883ULIL N57.5 0.92.7 上題中電動機的 Tst/TN=1.2， Is

29、t/IN=7 ，試求： (1)用 Y-降壓啟動時的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩； (2)當負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 60% 和 25% 時，電動機能否啟動？解：（1）用 Y- 降壓啟動時的啟動電流IST=7×57.5/3=134(A)用 Y- 降壓啟動時的啟動轉(zhuǎn)矩 Tst=1.2 ×194.5/3=77.8(Nm)（2）因為 Tst=0.4TN ，當負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的60%時 , 由于 Tst 小于負載轉(zhuǎn)矩，電動機不能啟動。當負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的25%時，由于 Tst 大于負載轉(zhuǎn)矩，電動機可以啟動。2.8 在習(xí)題 5.6 中，如果采用自耦變壓器降壓啟動，而使電動機的啟動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的

30、 85% ，試求： (1)自耦變壓器的變比； (2)電動機的啟動電流和線路上的啟動電流各為多少？解：（ 1）因為異步電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以有由1.2TN0.85TN所以自耦變壓器的變比K=1.2=1.188K 20.85（2）電動機的啟動電流 IST=7×57.5/1.1882=285.2(A)線路上的啟動電流 I L×2=757.5/1.188 =285.2(A)2.9我國生產(chǎn)的 C660 車床，其加工2 件的最大直徑為 1250(mm)，用統(tǒng)計分析法計算主軸電動機的功率。解： P=36.5D1.541.251.54KW)(KW)=36.5=51.5(2.1

31、0有一帶負載啟動的短時運行的電動機，折算到軸上的轉(zhuǎn)矩為130N.M ，轉(zhuǎn)速為 730r/min，求電動機的功率。設(shè)過載系數(shù)為=2.0。解：由于 TN 9550 P2 N所以 P2NTN nN13073010 (KW)nN955095502.11 三相異步電動機斷了一根電壓線后， 為什么不能啟動？而在運行時斷了一根線，為什么能繼續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機有何影響？答：三相異步電動機斷了一根電壓線后，則三相電源變成了單相電源，由于單相電源所產(chǎn)生的磁場為脈動磁場，所以三相異步電動機不能正常啟動（原理同單相異步電動機）。而三相異步電動機在運行時斷了一根電源線，雖此時也為單相運行，但因轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動的， 脈

32、動磁場對轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生的作用力在兩方向上不同，所以電動機仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。 這兩種情況對電動機均有很大的影響。二種情況均為過10載運行，長時間工作會損壞電動機。11第三章直流電機3-l直流電機中為何要用電刷和換向器，它們有何作用？答：在換向器的表面壓著電刷， 使旋轉(zhuǎn)的電樞繞組與靜止的外電路相通，其作用是將直流電動機輸人的直流電流轉(zhuǎn)換成電樞繞組內(nèi)的交變電流，進而產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，或是將直流發(fā)電機電樞繞組中的交變電動勢轉(zhuǎn)換成輸出的直流電壓。3-2簡述直流電動機的工作原理。答：工作原理：當直流電動機電樞繞組接至電源上時，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體在磁場中受電磁力的作用，產(chǎn)生了一個轉(zhuǎn)矩， 在轉(zhuǎn)矩的作用下

33、， 電樞便按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。3-3直流電動機的勵磁方式有哪幾種？畫出其電路。按勵磁方式分為有（ 1）他勵；（ 2）并勵；（ 3）串勵；（4）復(fù)勵等四種，如圖 3 7 所示。12133-10直流電動機一般為什么不允許采用全壓起動？答：因為他勵直流電動機電樞電阻Ra 阻值很小，額定電壓下直接起動的起動電流很大，通?？蛇_額定電流的1020 倍，起動轉(zhuǎn)矩也很大。過大的起動電流引起電網(wǎng)電壓下降， 影響其他用電設(shè)備的正常工作，同時電動機自身的換向器產(chǎn)生劇烈的火花。而過大的起動轉(zhuǎn)矩可能會使軸上受到不允許的機械沖擊。所以全壓起動只限于容量很小的直流電動機。3-11試分析他勵直流電動機電樞串電阻起動物理過程

34、。答：在電動機勵磁繞組通電后，電動機再接上額定電壓UN ，此時電樞回路串人全部起動電阻起動，電動機從a 點開始起動，轉(zhuǎn)速沿特性曲線上升至b 點，隨著轉(zhuǎn)速上升，反電動勢 aCen上升，電樞電流減小，起動轉(zhuǎn)矩減小，當減小至 Tst2 時，短接第 1 級起動電阻 Rst4,電動機由 R4 的機械特性切換到 R3 的機械特性。切換瞬間，由于機械慣性，轉(zhuǎn)速不能突變，電動勢Ea 保持不變，電樞電流將突然增大，轉(zhuǎn)矩也成比例突然增大，恰當?shù)倪x擇電阻，使其增加至 Tst1，電動機運行點從 b 點過渡至 C 點。從 C 點沿 Cd 曲線繼續(xù)加速到 d 點，切除第 2級起動電阻 Rst3，電動機運行點從 d 點過渡

35、到 e 點，電動機沿 ef 曲線加速，如此周而復(fù)始，電動機由 a 點經(jīng) b、 c、 d e、f 、g、h 點到達 i 點。此時，所有起動電阻均被切除，電動機進人固有機械特性曲線運行并繼續(xù)加速至k 點。在k點 TTL ，電動機穩(wěn)定運行，起動過程結(jié)束。143-12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：直流電動機反轉(zhuǎn)的方法有以下兩種：（1）改變勵磁電流方向（2）改變電樞電壓極性實際應(yīng)用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。3-13他勵直流電動機電氣制動有哪幾種？答：常用的電氣制動方法有：能耗制動、反接制動和發(fā)電回饋制動。3-14 何為能耗制動？其特點是什

36、么？答：能耗制動是把正處于電動機運行狀態(tài)的他勵直流電動機的電樞從電網(wǎng)上切除，并接到一個外加的制動電阻Rbk 上構(gòu)成閉合回路。其特點：（1）電樞電壓U 0；（2）電樞電流為負值，其方向與電動狀態(tài)時的電樞電流反向；（3）電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方向相反成為制動轉(zhuǎn)；（4）電動機把拖動系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑陔姌谢芈返碾娮枭稀?-15試分析電樞反接制動工作原理。答：制動原理：電樞反接制動是將電樞反接在電源上，同時電樞回路要串接制動電阻 RBk 。3-16 試分析倒拉反接制動工作原理。答：制動原理：電動機運行在固有機械特性的 a 點下放重物時，電樞電路串入較大電阻 Rbk，電動機轉(zhuǎn)速因慣性不能突變

37、， 工作點過渡到對應(yīng)的人為機械特性的 b 點上，此時電磁轉(zhuǎn)矩 TTL 電動機減速沿特性曲線下降至 c 點。在負載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速 n 反向， Ea 為負值，電樞電流為正值，電磁轉(zhuǎn)矩為正值與轉(zhuǎn)速方向相反，電動機處于制動狀態(tài)。稱為倒拉反接制動。3-17何為發(fā)電回饋制動？其出現(xiàn)在何情況下？答： 1）發(fā)電回饋制動：當電動機轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即nno 時，電樞電動勢 Ea 大于電樞電壓U，電磁轉(zhuǎn)矩 T 為制動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，電動機向電源回饋電能，此時電機運行狀態(tài)稱為發(fā)電回饋制動。2）其出現(xiàn)在位能負載高速下放和降低電樞電壓調(diào)速情況下。3-18他勵直流電動機調(diào)速方法有哪幾種？各種調(diào)速方法的特點是什么？答：他勵

38、直流電動機的調(diào)速方法有：降壓調(diào)速、電樞回路串電阻調(diào)速； 、減弱磁通調(diào)速三種。 各種調(diào)速方法的特點是 ：1電樞串電阻的特點： l ）是基速以下調(diào)速，且串人電阻越大特性越軟； 2）是有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差； 3）調(diào)速電阻消耗的能量大，不經(jīng)濟； 4）電樞串電阻調(diào)速方法簡單，設(shè)備投資少。2降壓調(diào)速的特點：1）調(diào)速性能穩(wěn)定，調(diào)速范圍廣；2）調(diào)速平滑性好，可15實現(xiàn)無級調(diào)速；3）損耗減小，調(diào)速經(jīng)濟性好；4）調(diào)壓電源設(shè)備較復(fù)雜。3減弱磁通調(diào)速的特點：l ）調(diào)速范圍不大； 2）調(diào)速平滑，可實現(xiàn)無極調(diào)速；3）能量損耗?。?）控制方便，控制設(shè)備投資少。3-19試定性地畫出各種電氣制動機械特性曲線。答：16第四章

39、常用控制電機4-1為什么交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻值要相當大？答：交流伺服電動機在制造時， 適當加大轉(zhuǎn)子電阻可以克服交流伺服電動機的 “自轉(zhuǎn) ”現(xiàn)象，同時還可改善交流伺服電動機的性能。4-2當直流伺服電動機勵磁電壓和控制電壓不變時，若將負載轉(zhuǎn)矩減小，試問此時電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速將如何變化？答：當直流伺服電動機勵磁電壓和控制電壓不變時，若負載轉(zhuǎn)矩減小， 電磁轉(zhuǎn)矩也減小，電樞電流減小，轉(zhuǎn)速上升。4-3如何改變兩相交流伺服電動機的轉(zhuǎn)向，為什么能改變其轉(zhuǎn)向？答：交流伺服電動機勵磁繞組的軸線與控制繞組的軸線在空間相差 90°電角度，勵磁繞組接在恒定電壓的單相交流電源上，改變控制繞組中電流的相

40、位，就可以改變伺服電動機的旋轉(zhuǎn)方向。根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁動勢理論可知，旋轉(zhuǎn)磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向是從電流超前的那一相繞組的軸線轉(zhuǎn)到滯后的那一相繞組的軸線。如果將交流伺服電動機控制電壓的相位改變180°電角度，則控制繞組與勵磁繞組中的電流的超前滯后關(guān)系也會顛倒過來，原來的超前相變?yōu)闇笙?，原來的滯后相變?yōu)槌跋啵孕D(zhuǎn)磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變了。4-4為什么直流測速發(fā)電機使用時不宜超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速？負載電阻又不能低于額定值？答：直流測速發(fā)電機當負載電阻較小或電樞電勢很大（轉(zhuǎn)速很高）時，測速發(fā)電機的負載電流比較大，因而電樞反應(yīng)的去磁作用就比較顯著。電樞反應(yīng)會使氣隙磁通減小，這就使直

41、流測速發(fā)電機輸出特性的線性關(guān)系遭到破壞，造成線性誤差。 為了使直流測速發(fā)電機輸出電壓與輕速的線性誤差不超過規(guī)定值，在使用時轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過產(chǎn)品的額定轉(zhuǎn)速， 負載電阻不應(yīng)小于規(guī)定的額定電阻值。4-5何謂步進電動機的步距角Q ？一臺步進電動機可以有兩個步進角，如3°/1.5 是°什么意思？答：控制繞組每改變一次通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度叫步距角Q。對于采用三相單三拍控制的步進電機的步距角為30°，采用三相六拍控制時步距角為15°。這種結(jié)構(gòu)簡單的步進電機的步距角太大，不能滿足精度要求。 為了減小步距角，通常將轉(zhuǎn)子與定子磁極都加工成齒形結(jié)構(gòu)。若步進電機轉(zhuǎn)子齒數(shù)個，齒沿

42、轉(zhuǎn)子圓周均勻分布，齒了槽的寬度相等，定子上有六個磁極，每極的極弧上各有五個齒，齒寬和槽寬相等。極上裝有控制繞組，相對的兩個磁極上的繞組串聯(lián)起來再連接成三相星形。當采用三相單三拍控制方式時，步距角為如果按三相六拍運行時，則步距角為：17由上可知，一臺步進電機由于采用三拍或六拍不同的運行方式而可以有兩個步距角。4-6什么是步進電動機的單三拍、六拍和雙三拍工作方式？答：步進電機中，控制繞組的通電狀態(tài)每切換一次叫做“拍”，若每次只有一相控制繞組通電，切換三次為一個循環(huán)為“三拍 ”，叫三相單三拍控制方式。雙三拍控制方式是指每次同時有兩相控制繞組通電，通電方式是UVVWWUUV，切換三次為一個循環(huán)， 故稱

43、三相雙三拍控制。三相六拍控制方式的通電順序是U UV V VW W WUU。每改變一次通電狀態(tài)， 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度只有雙三拍通電方式的一半。定子三相繞組經(jīng)六次換接完成一個循環(huán)，故稱“六拍 ”18第五章 常用低壓電器5-1 直流電磁機構(gòu)有何特點？答 直流電磁機構(gòu)具有如下特點：1）直流電磁機構(gòu)銜鐵吸合前后吸引線圈勵磁電流不變，但銜鐵吸合前后吸力變化很大，氣隙越小，吸力越大。2）直流電磁機構(gòu)吸引線圈斷電時，由于電磁感應(yīng)，在吸引線圈中產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動勢，其值可達線圈額定電壓的十多倍，將使線圈過電壓而損壞，應(yīng)設(shè)置放電電阻。5-2 交流電磁機構(gòu)有何特點？答：交流電磁機構(gòu)有如下特點：1）交流電磁機構(gòu)電磁吸力

44、瞬時值是脈動的，在工頻下， 1s 內(nèi)有 100 次過零點，會引起銜鐵的振動，產(chǎn)生噪音與機械損壞應(yīng)加以克服。2）交流電磁機構(gòu)電磁吸力平均值基本不變，即平均吸力與氣隙無關(guān)。 3）交流電磁機構(gòu)在銜鐵尚未動作時的線圈電流是銜鐵吸合后線圈電流（額定電流）的十倍左右。 所以交流電磁機構(gòu)線圈通電后，若銜鐵卡住無法吸合將因電流過大而燒壞線圈， 或由于交流電磁機構(gòu)頻繁工作，即銜鐵頻繁吸合、 打開再吸合，也將使線圈電流過大，線圈發(fā)熱而燒壞線圈。5-3 從外部結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分直流電磁機構(gòu)與交流電磁機構(gòu)？怎么區(qū)分電壓線圈與電流線圈？答：從外部結(jié)構(gòu)特征上， 直流電磁機構(gòu)鐵心與銜鐵由整塊鋼或鋼片疊制而成， 鐵心端面無短

45、路環(huán)， 直流電磁線圈為無骨架、 高而薄的瘦高型。 交流電磁機構(gòu)鐵心與銜鐵用硅鋼片疊制而成， 鐵心端面上必有短路環(huán)， 交流電磁線圈設(shè)有骨架， 做成短而厚的矮胖型。 電壓線圈匝數(shù)多，線徑較細，電流線圈導(dǎo)線粗，匝數(shù)少。5-4 三相交流電磁鐵有無短路環(huán)，為什么？答：三相交流電磁鐵無短路環(huán)。 三相交流電磁鐵電磁線圈加的是三相對稱電壓，流過三相對稱電流，磁路中通過的是三相對稱磁通，由于其相位互差 120°，所產(chǎn)生的電磁吸力零值錯開， 其合成電磁吸力大于反力， 故銜鐵被吸牢而不會產(chǎn)生抖動和撞擊，故無需再設(shè)短路環(huán)。5-5 交流電磁線圈誤接入對應(yīng)直流電源，直流電磁線圈誤接入對應(yīng)交流電源，將發(fā)生什么問題

46、，為什么？答：交流電磁線圈誤接入對應(yīng)直流電源，此時線圈不存在感抗，只存在電阻，相當于短路狀態(tài)，產(chǎn)生大的短路電流，立即將線圈燒毀。直流電磁線圈誤接入對應(yīng)交流電源，由于阻抗存在，使線圈電流過小，電磁吸力過?。汇曡F吸合不上，時間一長，鐵心因磁滯、渦流損耗而發(fā)熱，致使線圈燒毀。5-6 為什么交流電弧比直流電弧易熄滅？答：交流電弧主要存在電流過零點后防止電弧重燃，而直流電弧電流不存在過零，將使直流電弧較交流電弧難以熄滅。195-7 常用滅弧裝置有哪些？各應(yīng)用于何種情況下？答：常用滅弧裝置有： （1）橋式結(jié)構(gòu)雙斷口觸頭滅弧。常用于小容量交流接觸器中。 （2）磁吹滅弧裝置。廣泛用于直流滅弧中。 （3）柵片滅弧裝置。常用于交流電器中。5-8 交流、直流接觸器是以什么定義的？交流接觸器的額定參數(shù)中為何要規(guī)定操作頻率？答：接觸器是按主觸頭控制的電流性質(zhì)來定義為是交流還是直流接觸器。對于交流接觸器，其