電工技術(shù)李中發(fā)版課后習(xí)題及詳細(xì)解答

1、第8章 電動(dòng)機(jī)8.1 三相異步電動(dòng)機(jī)主要由哪幾個(gè)部分構(gòu)成？各部分的主要作用是什么？解三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子和轉(zhuǎn)子的主要部分是鐵心和繞組，其中鐵心用于產(chǎn)生磁路。定子繞組用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)在三相定子繞組中通入三相交流電流時(shí)， 便會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子繞組用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體之 間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，于是在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁 轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。8.2 三相電源的相序?qū)θ喈惒诫妱?dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生有何影響？分析 三相電源的3個(gè)電壓（或電流）在相位上互差120° 3個(gè)電壓（或電流）出現(xiàn)幅值或相應(yīng)零值 的順

2、序稱為三相電源的相序，按A依次滯后120°的順序稱為正序，按A依次滯后120° 的順序稱為逆序。解三相異步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與3個(gè)繞組中電流的相序一致：當(dāng)電流按正序即A t B t C改變時(shí)，磁場(chǎng)就沿 A t Bt Ct A的方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)電流按逆序即At CtB改變時(shí)，磁場(chǎng)就沿 A tCtB tA的方向旋轉(zhuǎn)。這和 3個(gè)繞組中電流的相序是一致的。由此可見(jiàn)，磁場(chǎng) 的旋轉(zhuǎn)方向是由3個(gè)繞組中三相電流的相序決定的，即只要改變流入三相繞組中的電流相序， 就可以改變磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。改變電流相序的方法是將定子繞組接到三相電源上的3根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)。8.3 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速能

3、否等于或大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速？為什么？分析三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的必要條件是轉(zhuǎn)差率的存在，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速存在差異。轉(zhuǎn)差率表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速 n。之間相差的程度，是分析異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。解三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，否則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子因失 去動(dòng)力而減速。待到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間又存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。因此，電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速總是稍低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。 從而可知，三相異 步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也不可能大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速

4、，除非有外力作用在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸 上，才能使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，但此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的作用就不再是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩了，這是 因?yàn)榇藭r(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，從而限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到制動(dòng)作用。此 外，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，有電能從電動(dòng)機(jī)的定子返回給電源，所以這時(shí)的電動(dòng) 機(jī)實(shí)際上已經(jīng)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。8.4 臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率，同步轉(zhuǎn)速 一腫T/mil，求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)及轉(zhuǎn)速分別為 0和1440 r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率。分析三相異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率、電源頻率、同步轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：Hn = > =解 磁極對(duì)數(shù)為:卸齊60x50。p= 2嚴(yán)噸 1500轉(zhuǎn)

5、子轉(zhuǎn)速為0時(shí)的轉(zhuǎn)差率為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1440 r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率為：15008.5 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率人Hz,額定轉(zhuǎn)速Wr/min，該電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是多少？分析根據(jù)同步轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式可知，在電源頻率 A =50步轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于不同磁極對(duì)數(shù)p有一系列固定的數(shù)值：當(dāng)pT時(shí)一'""r/min，當(dāng)卩一I叫一八® r/min，當(dāng)卩一：時(shí)% -咖/min，等。而三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速略小于同步轉(zhuǎn) 速，所以根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速即可知道同步轉(zhuǎn)速n°,從而可求出電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì) 數(shù)p。解與電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速呦一啲r/min最接近的同步轉(zhuǎn)速為 一&qu

6、ot;山r/min，與此相對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)為：p= = = j尸嗆10008.6 一臺(tái)4極的三相異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率人冊(cè)用，額定轉(zhuǎn)速g1仙血11。計(jì)算這臺(tái)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)差率Sn和轉(zhuǎn)子電流的頻率f2。分析冋步轉(zhuǎn)速計(jì)算公式中的p為磁極對(duì)數(shù)，而不是磁極數(shù)。轉(zhuǎn)子電流的頻率f2與電源頻率亓及轉(zhuǎn)差率的關(guān)系為人一 "i。解 4極異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為'，所以電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為:Wo= = ®x5O=15W（r/min）額定轉(zhuǎn)差率為：i»0-=1500-1440=和1500轉(zhuǎn)子電流頻率f2為：人乳2（Hz）8.7三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是否會(huì)隨負(fù)載而變化？如何變化?

7、分析要回答三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是否會(huì)隨負(fù)載而變化的問(wèn)題，就必須知道電磁轉(zhuǎn)矩是否與負(fù)載有關(guān)。而要回答如何變化的問(wèn)題， 就必須知道電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載有什么樣的關(guān)系。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是反映電動(dòng)機(jī)做功能力的一個(gè)物理量，只有轉(zhuǎn)子電流的有功分量g與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 的每極磁通 a相互作用才產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，即三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為.。解 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)隨負(fù)載而變化。其原因可以從兩個(gè)方面說(shuō)明。第一，電動(dòng) 機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其輸出的轉(zhuǎn)矩（即電磁轉(zhuǎn)矩）與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，所以轉(zhuǎn)矩增大時(shí)電磁轉(zhuǎn) 矩也要相應(yīng)增大。第二，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的有功分量4門(mén)圧P:成正比，負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流增大，因

8、而電磁轉(zhuǎn)矩增大。8.8 如果三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，試問(wèn)對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響？分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于某種原因而使轉(zhuǎn)子卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象稱堵轉(zhuǎn)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電流的變化情況，即可知道堵轉(zhuǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)有什么影響。解電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線的速度很快，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都很大，和變壓器的原理一樣，定子電流必須相應(yīng)增大，一般約為額定電流的57倍。若不及時(shí)排除，時(shí)間稍長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)就會(huì)因發(fā)熱而燒壞。8.9 為什么三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流較大？用哪幾種起動(dòng)方式可減小起動(dòng)電流？分析電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流指在起動(dòng)過(guò)程中定子繞組中的線電流，而定子繞組中的電流與加在

9、定子繞組上的電壓以及轉(zhuǎn)子電流有關(guān)，因此，減小起動(dòng)電流可以從降低起動(dòng)電壓和減小轉(zhuǎn)子 電流兩方面入手。解因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)差率1 ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)0孑一0：?0達(dá)到最大，所以轉(zhuǎn)子電流12很大，和變壓器的原理一樣，定子電流相應(yīng)增大，故三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流較大。因?yàn)槠饎?dòng)電流與加在定子繞組上的電壓以及轉(zhuǎn)子電流有關(guān)，因此，減小起動(dòng)電流可以從降低起動(dòng) 電壓和減小轉(zhuǎn)子電流兩方面入手。降壓起動(dòng)方式有Y- 換接起動(dòng)和自藕降壓起動(dòng)兩種方法。在轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)適當(dāng)?shù)母郊与娮杩梢詼p小起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電流，但這種方法只適用于繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)。8.10繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)采用串聯(lián)轉(zhuǎn)子電阻起動(dòng)時(shí)，是否電阻越大起動(dòng)轉(zhuǎn)

10、矩越大？分析電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系為來(lái)了解起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系。,可以從分析這一關(guān)系式入手解 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為。由可知，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有惟一的極值點(diǎn)，即當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻嶼時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，而 代嚴(yán) 4或時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都會(huì)減小，可見(jiàn)并非電阻越大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。8.11三相異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方式？各有何特點(diǎn)？分析根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速公式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)p、電源頻率fl和轉(zhuǎn)差率s三個(gè)因素有關(guān)，所以三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可從這3個(gè)方面進(jìn)行。解三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速3種方式。變極調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)p來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其特點(diǎn)

11、是不能連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即為有級(jí)調(diào)速，且電動(dòng)機(jī)的定子需有多套繞組或繞組有多個(gè)抽頭引至電 動(dòng)機(jī)的接線盒，以便在外部改變繞組接線來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，使電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得復(fù) 雜，體積增大，制造成本增高，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速的變化檔次較多時(shí)不宜采用這種方法調(diào)速。變頻 調(diào)速是通過(guò)改變供給電動(dòng)機(jī)的電源頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其特點(diǎn)是可以連續(xù)、平滑地調(diào) 節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，即為無(wú)級(jí)調(diào)速，且機(jī)械特性曲線較硬。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速只適用于繞線式電動(dòng) 機(jī)，即在轉(zhuǎn)子繞組回路中串聯(lián)可變電阻來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其特點(diǎn)是使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，但 能量損耗較大，一般用于起重設(shè)備。8.12 三相異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種制動(dòng)方式？各有何特點(diǎn)？分析

12、 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)受到與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩作用，從而迅速降低轉(zhuǎn)速， 最后停止轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程。制動(dòng)的關(guān)鍵是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，這 時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和發(fā)電反饋制動(dòng)3種。能耗制動(dòng)是在切斷交流電源的同時(shí)把直流電通入三相繞組中的兩相，形成恒定磁場(chǎng)而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特點(diǎn)是 制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。反接制動(dòng)是改變電流相序，形成反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而 產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好，但由于反接時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)加快，因而電流較大。發(fā)電反饋制動(dòng)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)使電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電運(yùn)行 狀態(tài)而產(chǎn)

13、生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其特點(diǎn)是有電能從電動(dòng)機(jī)的定子返回給電源，這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)為發(fā) 電機(jī)運(yùn)行。8.13電動(dòng)機(jī)的額定功率指什么功率？額定電流指定子繞組的線電流還是相電流？分析 電動(dòng)機(jī)的額定值就是銘牌上的數(shù)據(jù)，有額定功率、額定電壓、額定電流、額定頻率、 額定轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)、額定效率等，使用電動(dòng)機(jī)或進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，一定要弄懂各個(gè)額 定值的意義。解電動(dòng)機(jī)的額定功率是指在額定狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率，不是電動(dòng)機(jī)從電源取得的電功率。額定電流是指在額定狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)定子繞組中的線電流。8.14當(dāng)工作電源的線電壓為380V時(shí)，能否使用一臺(tái)銘牌數(shù)據(jù)為：額定電壓為220V、接法為形或Y 形的三相異步電動(dòng)機(jī)？如果

14、能使用，定子繞組該采用何種接法？分析 因?yàn)閅形接法線電壓是 形接法線電壓的 /倍，所以，只有一個(gè)額定電壓值卻既可 接成形又可接成Y形的電動(dòng)機(jī)，額定電壓是指形接法時(shí)定子繞組上應(yīng)接電源的額定線電壓，若是指Y形接法時(shí)定子繞組上應(yīng)接電源的額定線電壓，則在形接法時(shí)電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)。解 能使用。但因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定電壓為 220V,而工作電源的線電壓為 380V ,所以電動(dòng)機(jī)定 子繞組應(yīng)采用 Y形接法，這樣才能保證繞組電壓為220V。8.15 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：Sfw,r/min， H 一 "卅' V,At _?= 22效率，,幾（1）額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率 Sn、電流In和

15、轉(zhuǎn)矩Tn；（2）起動(dòng)電流1st、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和定子功率分析在額定狀態(tài)下，電源輸入到三相異步電動(dòng)機(jī)定子的功率- = 22，電源頻率為50 Hz。求:Pl。卩勺與額定電壓 UN、額定電流In和額定功率因素 血-和的關(guān)系為爭(zhēng)N，而與額定功率和額定效率的關(guān)系為加A解 （1）因?yàn)榕c額定轉(zhuǎn)速 除一“啊r/min最接近的同步轉(zhuǎn)速為聞r/min，所以額定轉(zhuǎn) 差率Sn為： = i-144£=0JM h» 1500額定電流In為:7n =點(diǎn)J3x38OxOJ655xOJM（ A）55x10額定轉(zhuǎn)矩Tn為：Th 450 也=5550x-365（N眄（2）起動(dòng)電流1st為：（A

16、）最大轉(zhuǎn)矩Tmax為：小眄起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：小眄定子功率P1為：= = M3（kW）8.16 三相異步電動(dòng)機(jī)若有一相繞組開(kāi)路，會(huì)發(fā)生什么后果？分析三相異步電動(dòng)機(jī)在一相繞組開(kāi)路時(shí)處于單相狀態(tài)，稱為缺相。缺相屬于故障狀態(tài)。至于會(huì)發(fā)生什么后果，得分缺相發(fā)生在起動(dòng)之前還是發(fā)生在運(yùn)行當(dāng)中兩種情況討論。解 若缺相發(fā)生在起動(dòng)之前，因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)在一相繞組開(kāi)路時(shí)處于單相狀態(tài)。根據(jù)單 相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，這時(shí)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的是脈動(dòng)磁場(chǎng)，而不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。脈動(dòng) 磁場(chǎng)可以分解為兩個(gè)大小一樣、轉(zhuǎn)速相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，任何時(shí)刻這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零。三相異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)

17、有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 不能起動(dòng)。若缺相發(fā)生在運(yùn)行當(dāng)中，同樣可將脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為兩個(gè)大小一樣、轉(zhuǎn)速相等、方向相反的旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。此時(shí)，與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間相對(duì)轉(zhuǎn)速很大，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率幾乎是電源頻率的兩倍，轉(zhuǎn)子感抗很大，決定電磁轉(zhuǎn)矩大小的電流有功 分量很小，使逆向轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)小于正向轉(zhuǎn)矩，因此電動(dòng)機(jī)仍能按原來(lái)的方向繼續(xù)運(yùn)行，但此時(shí)只 能輕載運(yùn)行。若是帶額定負(fù)載，則通過(guò)定子繞組的電流勢(shì)必要超過(guò)額定電流，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱 而燒壞。8.17 對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)能否用改變磁極對(duì)數(shù)的方法來(lái)調(diào)速？為什么?分析繞線式異步電動(dòng)機(jī)能否用改變磁極對(duì)數(shù)的方法來(lái)調(diào)速，應(yīng)從這種調(diào)速方法的實(shí)施過(guò)程及其可行性兩

18、個(gè)方面來(lái)討論。解 用改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)p來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稱為變極調(diào)速，其方法是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組做成多套繞組，且將繞組抽頭引至電動(dòng)機(jī)的接線盒，在外部改變繞 組接線來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是鼠籠式還是繞線式無(wú)關(guān)，從這個(gè)角度來(lái) 講，繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以采用這種方法調(diào)速。但變極調(diào)速使本來(lái)就較復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)變得更 加復(fù)雜，體積更大，制造成本更高，所以，繞線式異步電動(dòng)機(jī)一般不采用這種方法調(diào)速。8.18 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為20kW，額定電壓為380V, 連接，頻率為50Hz, P ?，且 生 73 =8g ，厶。在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率為0.03，效率為85%，線

19、電流為40 A,求：(1) 電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)；(2) 用Y-換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；(3) 當(dāng)負(fù)載為額定轉(zhuǎn)矩的80%和25%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？分析 第(1)小題中，欲求額定轉(zhuǎn)矩，需先求出額定轉(zhuǎn)速，而額定轉(zhuǎn)速可由額定頻率、磁如=魚(yú)極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率求出； 額定功率因素可由 X蘋(píng)N和.兩式求出。第(2)小題中，需先求出 形直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則Y- 換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流 和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均減小到 形直接起動(dòng)時(shí)的1/3。第(3)小題中，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)取決于起動(dòng)轉(zhuǎn) 矩是否大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，若起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)。解 (1)額定轉(zhuǎn)速為：鞘=

20、0-iN)w(i_ =Q-0_03)x-=1455(r/min)額定轉(zhuǎn)矩為:5吧皐"(忖額定功率因數(shù)為:20X1015x380x40x05(2) 形直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為:=H/H =8x40=320( a)( )Y-換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為：(A)()(3) 當(dāng)負(fù)載為額定轉(zhuǎn)矩的80%時(shí)，有：珀=tn)?；廣56_9(N tn)不能起動(dòng)。當(dāng)負(fù)載為額定轉(zhuǎn)矩的25%時(shí)，有：兀=25%7 =025x131J =31JJ(N-m)<7；T =5«J(Kn)可以起動(dòng)。8.19 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：220/380V , /Y, 3kW ,

21、2960r/min , 50Hz，功乂 = 7 =1.5 仝=22率因數(shù) 0.88，效率 0.86,4、4、g。(1) 若電源線電壓為220V,應(yīng)如何連接？這時(shí)In、Is、Tn、T$t、Tmax各為多少？(2) 若電源線電壓為380V,應(yīng)如何連接？這時(shí)In、Is、Tn、Tst、Tmax各為多少？分析 不論電源電壓是220V還是380V，在額定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、功率因 數(shù)以及效率均相同。當(dāng)電源電壓不同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的接法不同，因此額定電壓以及額定電流均 不同。220/380V表示電動(dòng)機(jī)定子繞組的額定電壓為220V。解 (1)當(dāng)電源線電壓為220V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組應(yīng)接成形。這時(shí)In、1

22、st、Tn、Tmax分別為：尺弘 1 _104N 歷務(wù)再h cos兔 x220xdJMx0.SS()(A)為=9550 生=9550x =97(N tn)( )( )(2)當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組應(yīng)接成Y形。這時(shí)In、1st、Tn、Tst、Tmax分別為：珞-何滬H厲覧380箕叮6耳0錮(A)(A)=9550 生=9550x =9.7（N tn）（）（ ）8.20 某電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kW，額定轉(zhuǎn)速為970r/min，頻率為50Hz，最大轉(zhuǎn)矩為295.36 N m。試求電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)。分析電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為最大轉(zhuǎn)矩Tmax與額定轉(zhuǎn)矩Tn的比值，即g 。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為:

23、所以,電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為:8.21斥 14768試闡述分相式單相異步電動(dòng)機(jī)改變旋轉(zhuǎn)方向的原理。罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)能否改變旋轉(zhuǎn)方向?分析 單相異步電動(dòng)機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)一樣是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方 向與電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同，因此，要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，得從改變電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的 旋轉(zhuǎn)方向入手。解對(duì)于電容分相式異步電動(dòng)機(jī)，若要改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只要斷開(kāi)電源后，把工作繞組或起動(dòng)i2分別為:繞組兩端對(duì)調(diào)即可。其工作原理如下:假設(shè)將起動(dòng)繞組兩端對(duì)調(diào)，且對(duì)調(diào)前工作繞組電流和起動(dòng)繞組電流這時(shí)ii和i2的波形如圖8.3（a）所示，在艇 、45°、90°時(shí)合成磁場(chǎng)的方向如圖8.

24、4所示,可見(jiàn)這時(shí)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?。起?dòng)繞組兩端對(duì)調(diào)后，由于起動(dòng)繞組中的電流相位與對(duì)調(diào)前相反，即起動(dòng)繞組電流i2變?yōu)椋哼@時(shí)“和i2的波形如圖8.3（ b）所示，在皿 、45 °、90°時(shí)合成磁場(chǎng)的方向如圖 8.5所示, 可見(jiàn)這時(shí)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。因?yàn)閷?duì)調(diào)前后磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電動(dòng)機(jī)的 旋轉(zhuǎn)方向也相反。(a)對(duì)調(diào)前的電流波形(b)對(duì)調(diào)后的電流波形圖8.3電容分相式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組兩端對(duì)調(diào)前后的電流波形圖8.4電容分相式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組兩端對(duì)調(diào)前的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)圖8.5 電容分相式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)繞組兩端對(duì)調(diào)后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)于罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)，其磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)

25、方向是由銅環(huán)在罩極上的位置決定的。電動(dòng)機(jī)生 產(chǎn)出廠以后，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向是固定的，不能隨意改變。8.22 將在時(shí)間上相差1/6周期的兩個(gè)電流通入在空間上相差90°的兩個(gè)定子線圈中，是否也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？試用畫(huà)圖的方法說(shuō)明。分析要知道將在時(shí)間上相差1/6周期的兩個(gè)電流通入在空間上相差90°的兩個(gè)定子線圈中是否能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，得分析在不同的時(shí)刻磁場(chǎng)的方向，最直接并且是最有效的方法，就是 用畫(huà)圖的方法說(shuō)明。解 設(shè)電流i2比電流ii超前1/6周期，則i2比h超前的相位為：3®° T» = _xi=60<,T 6設(shè)電流ii的初相為0。，貝U i2和 h可

26、分別表示為：它們的波形如圖8.6所示，在肘 、60°、120°時(shí)合成磁場(chǎng)的方向如圖 8.7所示，可見(jiàn)磁場(chǎng) 是旋轉(zhuǎn)的，所以將在時(shí)間上相差 1/6周期的兩個(gè)電流通入在空間上相差 90°的兩個(gè)定子線圈中 也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。hk時(shí)討 PT加 4HT#=120'圖8.7 在時(shí)間上相差1/6周期的兩個(gè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)8.23 試闡述換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用。分析 直流電動(dòng)機(jī)中采用換向器結(jié)構(gòu)是將外部直流電流轉(zhuǎn)換成電樞內(nèi)部交流電流的關(guān)鍵，它 保證了每個(gè)磁極之下的線圈邊電流始終有一個(gè)固定不變的方向，從而保證電樞導(dǎo)體所受到的 電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生確定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，這就是換向器的

27、作用。解 為了闡述換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用，用如圖 8.8( a)所示的簡(jiǎn)化原理圖代表直流電 動(dòng)機(jī)。圖中N和S代表定子繞組產(chǎn)生的一對(duì)固定磁極，線圈a、b代表電樞繞組，A、B為一對(duì)換向片，U是電樞繞組的外加直流電源電壓。接通直流電壓U時(shí)，直流電流從a邊流入，b邊流出，由于電樞的a邊處于N極之下，b邊處于S 極之下，線圈兩邊將受到電磁力的作用而形成一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩T,這個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩將使電樞繞組繞軸線方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖8.8 (b)所示。電樞轉(zhuǎn)動(dòng)半周后，電樞的a邊正好處于S極之下，b邊正好處于N極之下。由于采用了電刷和 換向器裝置，當(dāng)電樞處于上述位置時(shí)，電刷A、B所接觸的換向片恰好對(duì)調(diào)，因

28、此電樞中的直流電流方向也得到了改變，即電流從b邊流入，a邊流出。這樣一來(lái)，電樞仍然受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩 T的作用，所以，電樞繼續(xù)繞軸線方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理。通過(guò)上述分析可知，換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用就是將外部直流電流轉(zhuǎn)換成電樞內(nèi)部的交 流電流，它保證了每個(gè)磁極之下的線圈邊電流始終有一個(gè)固定不變的方向，從而保證電樞導(dǎo) 體所受到的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生確定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。(a)直流電動(dòng)機(jī)原理圖(b)線圈受力方向圖8.8直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖8.24 為什么他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)要先加勵(lì)磁電流后再加電樞電流？若反之，會(huì)產(chǎn)生什么后果？分析 本題共有兩個(gè)問(wèn)題。其實(shí)兩個(gè)問(wèn)題是相互關(guān)聯(lián)的，

29、只要弄清楚了第2個(gè)問(wèn)題，也就自然回答了第1個(gè)問(wèn)題。解由于他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組不是由同一個(gè)電源供電，使用中必須先給勵(lì)磁繞組加上電流，再給電樞繞組加電流，否則將損壞電樞繞組。因?yàn)槿粝冉o電樞繞組加電流，因?yàn)檫@時(shí)電動(dòng)機(jī)內(nèi)還沒(méi)有建立起磁場(chǎng)，電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)"f?l，n "，電源電壓 U全部加在電樞電阻 Ra上，通常電樞電阻Ra很小，所以電樞電流出 很大，達(dá)到額定電流的1020倍，會(huì)燒壞電樞繞組。8.25有一他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，在下列條件下其轉(zhuǎn)速、電樞電流及電動(dòng)勢(shì)是否改變？(1) 勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電壓降低；(2) 電樞電壓及負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，勵(lì)磁電流減小；(3)

30、電樞電壓、勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，適當(dāng)改變與電樞串聯(lián)的電阻阻值。分析 本題的幾個(gè)問(wèn)題可根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電樞電流、電動(dòng)勢(shì)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電流(磁通)、電樞電壓、電樞電阻之間的相互關(guān)系回答。解(1)因?yàn)閯?lì)磁電流不變，故磁通 不變，且因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，故電磁轉(zhuǎn)矩T不變，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，電動(dòng)勢(shì)也不變。由于電樞電壓降低，r U-E=所以電樞電流出減小。(2)因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩 T不變，故電磁轉(zhuǎn)矩 T不變，且因勵(lì)磁電流減小，故磁通減小，所以電樞電流.增大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速"增大。由于電壓不變，所以電動(dòng)勢(shì)忙"比減小。(3)因?yàn)閯?lì)磁電流不變，故磁通 不變，且因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，故電磁轉(zhuǎn)矩T不變，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速# T"出T不變，電動(dòng)勢(shì) 人-匸理“也不變。因?yàn)殡姌须妷翰蛔儯?dāng)改r U-E«變與電樞串聯(lián)的電阻阻值時(shí)，電樞電流與電樞電阻成反比地變化。8.26 有一臺(tái)并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)接在 110