電機(jī)與拖動基礎(chǔ)習(xí)題解答第三章

1、武漢紡織大學(xué)第三章3.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是哪幾局部？它們分別起什么作用？答：三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)分定子和轉(zhuǎn)子兩局部,定、轉(zhuǎn)子之間有空氣隙.定子是由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三個局部組成.定子鐵心是磁路的一局部,同時用來嵌放定子繞組；定子繞組通電時能產(chǎn)生磁場；機(jī)座用來固定與支撐定子鐵心.轉(zhuǎn)子局部有轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組.轉(zhuǎn)子鐵心也是磁路的一局部,同時用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組；轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、流過電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.3.2 異步電動機(jī)的根本工作原理是什么？為什么異步電動機(jī)在電動運行狀態(tài)時,其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速？答：異步電動機(jī)是應(yīng)用通電導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電磁力的原理而工作的.電動機(jī)在

2、工作時定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間要有相對切割運動,否那么在轉(zhuǎn)子繞組中不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,不能產(chǎn)生電流,也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩,所以在電動運行狀態(tài)時,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不能等于同步轉(zhuǎn)速,只能低于同步轉(zhuǎn)速.3.3 什么叫轉(zhuǎn)差率？三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為多少？為什么轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)最重要的一個技術(shù)參數(shù)？答：旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速ni與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差n1-n稱為轉(zhuǎn)差.轉(zhuǎn)差n1-n與同步轉(zhuǎn)速力之比,稱為轉(zhuǎn)差率,用s表示,即n1-ns=ni額定轉(zhuǎn)差率Sn很小,約為0.0150.05.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=ni1-s,用轉(zhuǎn)差率s能表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢也與轉(zhuǎn)差率相關(guān),所以轉(zhuǎn)差率是最重要的一個技術(shù)參數(shù).3.4 一臺三相異步電

3、動機(jī)的額定功率Pn=10kW,額定電壓Un=380V,額定功率因數(shù)cos中n=0.75,額定效率"n=86%,問其額定電流In為多少？解：由Pn=V3UnInCOSnnNX10kWPn103、3Unncosn1010333800.860.75=23.6A3.5 .5一臺異步電動機(jī)定子繞組有6根引出線淇銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V,接法Y/A如果三相電源電壓是380V,定子繞組應(yīng)采用哪種接法？出線盒內(nèi)的接線端子應(yīng)如何連接？答：應(yīng)采用Y接法,出線盒內(nèi)三個繞組的末端U2、V2、W2連接在一起,三個首端出線頭U1、V1、W,接三相電源,3.6三相異步電動機(jī)的定子繞組是如何組成的？按什么規(guī)

4、律連接？有什么特點？答：三相異步電動機(jī)的定子繞組由三個匝數(shù)相等、相位互差120°的繞組組成.三個繞組可以連接成Y聯(lián)接星形聯(lián)接,也可以連接成聯(lián)接三角形聯(lián)接.其特點是對稱的三相繞組.3.7三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率R是輸入功率還是輸出功率？是電功率還是機(jī)械功率？答：三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率pn不是輸入功率,而是輸出功率,不是電功率,而是機(jī)械功率.3.8 單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場？三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場？兩種磁場之間有何內(nèi)在聯(lián)系？答：單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生脈動磁場.三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣

5、隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場.脈動磁場可以分解為基波與高次諧波磁場,三相對稱繞組的基波磁場疊加在一起就形成了基波旋轉(zhuǎn)磁場.3.9 三相旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值與極數(shù)及繞組系數(shù)之間有什么關(guān)系？IN答：由三相旋轉(zhuǎn)磁動勢幅值表達(dá)式Fi=1.35,kNi可知,磁動勢幅值Fl與極對數(shù)PP成反比關(guān)系,與繞組系數(shù)kNi成正比.3.10假設(shè)將三相異步電動機(jī)三相電源的任何兩相引線對調(diào),異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?qū)⒆骱巫兓?？為什么？答：假設(shè)將三相異步電動機(jī)三相電源的任何兩相引線對調(diào),那么電動機(jī)反轉(zhuǎn).由于當(dāng)電動機(jī)定子繞組外接電源相序變化時,定子旋轉(zhuǎn)磁場就反向,所以電動機(jī)也就反向旋轉(zhuǎn).3.11為什么三相異步電動機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大

6、？答：變壓器的磁路是鐵心構(gòu)成的磁路,磁阻小,產(chǎn)生一定的額定磁通所需要的勵磁電流比擬??；而三相異步電動機(jī)的磁路中包含有定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙,氣隙的磁阻比擬大,產(chǎn)生同樣大小的額定磁通所需要的勵磁電流就比擬大,所以三相異步電動機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大.3.12三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn),假設(shè)定子繞組加額定電壓,將會產(chǎn)生什么后果？并分析原因.答：當(dāng)三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時,假設(shè)定子繞組加額定電壓,那么流過繞組的電流會很大,使電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,導(dǎo)致燒壞電動機(jī).其原因是：轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零,旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對切割速度為最大,在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,轉(zhuǎn)子電流最

7、大,定子電流也就最大,約為額定電流的57倍,會燒壞電動機(jī).3.13異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s是如何定義的？電機(jī)運行時,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢、電流的頻率f2與定子頻率f1是什么關(guān)系？nn答：轉(zhuǎn)差率s的定義是轉(zhuǎn)差n1-n與同步轉(zhuǎn)速n1之比,即s=電機(jī)運行時,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率、電流的頻率f2與定子頻率3成成正比,即3 .14異步電機(jī)的時空相量圖中,哪些是時間相量,哪些是空間相量？答：異步電機(jī)的時空相量圖中,表示電流、電壓、感應(yīng)電動勢的相量是時間相量,表示磁通、磁動勢的相量是空間相量.4 .15一臺額定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,會有什么后果？

8、為什么？答：一臺額定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,電動時機(jī)被燒壞.由于額定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī)淇定子繞組額定電壓為220V,假設(shè)將星形聯(lián)結(jié)的定子繞組誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,這時定子繞組電壓為380V,大大超過其額定電壓,會使定子電流變得很大,會燒壞電動機(jī).3.16一臺額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上滿載運行時,會有什么后果？為什么？答：額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上滿載運行時,電動機(jī)不能起動

9、,不能運行.額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上時,其一相繞組電壓降為380/3=220V,由于起動轉(zhuǎn)矩與繞組電壓的平方成正比,這時起動轉(zhuǎn)矩降低為原來的1,故3而在滿載時電動機(jī)不能起動,不能運行,時間一長會燒壞電動機(jī).3.17三相異步電動機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載額定運行時,會產(chǎn)生哪些損耗？青畫出功率流程圖.答：電動機(jī)運行時的損耗有定子銅損耗Pcu1,定子鐵損耗PFe,轉(zhuǎn)子銅損耗Pcu2,機(jī)械摩擦損耗Pmec,附加損耗Ps.其功率流程圖如題3.17圖.m題3.17圖3.18三相異步電動機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間在數(shù)量上存在著什么關(guān)系？答：三相

10、異步電動機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間存在著比例關(guān)系,三者之比為1：s：(1-s).1.1 19三相異步電動機(jī)負(fù)載運行時,其T形等值電路為什么不能簡化成一字形等值電路答：在電動機(jī)T形等值電路中,轉(zhuǎn)子的等值電阻為&,s很小,約為0.0150.05,%就ssR2比擬大,轉(zhuǎn)子阻抗Z2=+X2也就比擬大.勵磁阻抗Zm與Z2相并聯(lián),Zm與Z2相比,s并沒有大到可以去掉而對電路沒有影響的程度,所以不能去掉勵磁阻抗而將T形等值電路簡化成一字形等值電路.3.20 異步電動機(jī)的過載倍數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT有何意義？它們是否越大越好？答：異步電動機(jī)的過載倍數(shù)兒m表示電動機(jī)的過載水平,用最大轉(zhuǎn)矩Tm與

11、額定轉(zhuǎn)矩Tn之比來表示,即起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kt表示電動機(jī)起動時帶負(fù)載的水平,等于起動轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩Tn之比,TsttNkm較大時,電動機(jī)的過載水平較大,Kt較大時,電動機(jī)起動時帶負(fù)載的水平較大,但它們不是越大越好,由于電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm是一定的,am過大時,TN就小,電動機(jī)帶額定負(fù)載的水平降低,這是不可取的,一般以為1.82.2,KT為2左右.3.21 異步電動機(jī)帶負(fù)載起動,負(fù)載越大,起動電流是不是越大？為什么？答：異步電動機(jī)帶負(fù)載起動,起動電流與負(fù)載大小無關(guān),并不是負(fù)載越大,起動電流就越大.轉(zhuǎn)子電流I2=E20R2,起動時s=1,起動時的轉(zhuǎn)子電流E20jX20R2jX20,與負(fù)載,只不過

12、負(fù)載越大,起動加速無關(guān),所以起動電流即定子電流|1=|10+I；也與負(fù)載無關(guān)度就變小,起動時間變長.3.22 異步電動機(jī)在何種條件下的機(jī)械特性是固有機(jī)械特性答：異步電動機(jī)定子繞組接額定頻率的額定電壓,定、轉(zhuǎn)子回路不串接任何元器件得到的機(jī)械特性就是固有機(jī)械特性.3.23 試簡述三相異步電動機(jī)的運行性能優(yōu)劣主要通過哪些技術(shù)指標(biāo)來反映？答：三相異步電動機(jī)的運行性能優(yōu)劣主要通過功率因數(shù)和效率等技術(shù)指標(biāo)來反映,功率因數(shù)越高,運行性能越優(yōu)越；效率越高,能量利用率高,運行性能越優(yōu)越.另外,最大轉(zhuǎn)矩Tm越大,電動機(jī)帶負(fù)載水平越大；起動轉(zhuǎn)矩Tst越大,電動機(jī)帶負(fù)載起動水平越大.3.24 三相異步電動機(jī)T形等值電

13、路的參數(shù)主要通過什么實驗來測定？答：三相異步電動機(jī)T形等值電路的參數(shù)主要通過空載實驗和短路實驗來測定.通過空載實驗測定電動機(jī)的勵磁阻抗Zm=Rm+jXm和鐵損耗PFe及機(jī)械損耗Pmec.通過短路實驗測定電動機(jī)的短路阻抗ZK=RKjXK=(R1R2)j(X1X2),短路實驗又稱堵轉(zhuǎn)實驗.3.25 為什么三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的？；定子和轉(zhuǎn)子繞組都是感答：三相異步電動機(jī)要從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流產(chǎn)生磁場性負(fù)載,所以三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的.3.26 為什么要進(jìn)行頻率折算？折算應(yīng)遵循什么樣的根本原那么？答：三相異步電動機(jī)運行時,定子電流頻率為fi,轉(zhuǎn)子電流頻率為f2=Sfi,定、

14、轉(zhuǎn)子電流頻率不相等,對不同頻率的電量列出的方程組不能聯(lián)立求解,也不能根據(jù)它們求出等值電路和相量圖.所以要把轉(zhuǎn)子的頻率折合,使定、轉(zhuǎn)子有相同的頻率.頻率折算的原那么是保持轉(zhuǎn)子磁動勢f2不變,也就是保持轉(zhuǎn)子電流I；不變.3.27 說明三相異步電動機(jī)等值電路中,參數(shù)R、Xi、R2、X2、Rm、Xm各代表什么意義？三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電阻(1-s)/sR2是如何產(chǎn)生的？它代表什么物理意義？答：R、X1分別表示三相異步電動機(jī)定子一相繞組的電阻和電抗；R2、X2分別表示轉(zhuǎn)子一相繞組的電阻和電抗折算到定子的折算值；Rm、Xm分別表示勵磁電阻和電抗.轉(zhuǎn)子附加電阻(1-s)/sR；是頻率折算產(chǎn)生的,它代表了電

15、動機(jī)輸出的機(jī)械功率1 -S2Pm=3()R2I2臺三相異步電動機(jī),額定運行時轉(zhuǎn)速nN=1450r/min,問這時傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率有百分之幾消耗在轉(zhuǎn)子電阻上？有百分之幾轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率？解:Snni-nNni1500-14501500=0.033電磁功率Pm、總機(jī)械功率Pm、轉(zhuǎn)子銅損耗Pcu2之間的比例為Pm：Pm：Pcu2=1：(1s)：s,所以傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率中有3.3%消耗在轉(zhuǎn)子電阻上,有96.7%轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率.3.29 一臺三相異步電動機(jī),額定功率Pn=25kW,額定電壓Un=380V,額定轉(zhuǎn)速nN=1470r/min,額定效率"N=86%,額定功率因數(shù)cos中N=0.

16、86,求電動機(jī)額定運行時的輸入功率P和額定電流InPn25解：P1=29.07KWN0.86Pn25103,3UncosNN33800.860.86=51.36A3.30 一臺三相異步電動機(jī),額定功率Pn=7.5kW,額定電壓Un=380V,額定轉(zhuǎn)速nN=971r/min,額定功率因數(shù)cos中n=0.786,定子三角形聯(lián)結(jié).額定負(fù)載運行時,定子銅損耗PCu1=386W,鐵損耗PFe=214.5W,機(jī)械損耗Pmec=100W,附加損耗Ps=112.5W,求額定負(fù)載運行時：(1)轉(zhuǎn)子電流頻率；(2)轉(zhuǎn)子銅損耗；(3)電磁功率；(4)定子電流；(5)效率；(6)畫出功率流程圖,標(biāo)明各局部功率及損耗.

17、丘力ni-n1000-971斛：(1)Sn=0.029f2-Snfi-0.02950=1.45HZni1000(2)電磁功率Pm=Pn+Pmec+Ps+%2=Pn+Pmec+Ps+SnPm(1-Sn)Pm=PnPmecPsPnPecPs7.5103100112.57712.51-0.0290.971N吧s=7943W=7.943KW-Sn轉(zhuǎn)子銅損耗Pcu2=sNPM=0.0297943=230W(3)電磁功率PM=7.943KW(4)P=Pm+Pcu1+PFe=7943+386+214.5=8543.5WI1P13Uncosn8543.533800.786-16.5AP(5)效率=一P17.5

18、=0.8788.5435(6)功率流程圖如題3.30圖題3.30圖3.31 一臺四極三相異步電動機(jī),額定功率Pn=55kW,額定電壓Un=380V,額定負(fù)載運行時,電動機(jī)的輸入功率P=59.5kW,定子銅損耗Pcu1=1091W,鐵損耗PFe=972W,(1)額定車t速；(2)電磁轉(zhuǎn)矩;(3)輸出車t矩；(4)空載轉(zhuǎn)矩.解：(1)Pm=-Pcui-Pfo=59500-1091-972-57437WPCu2=Pm-Pn-Pmec-Ps=57437-55000-600-1100=737WSnPcu2737士=0.0128Pm57437nN=n1(1-sN)=1500(1-0.012)8148r0m

19、in(2)電磁轉(zhuǎn)矩PmQPnPmecPsQ550006001100148060=365.84N.m(3)輸出轉(zhuǎn)矩T2=Pn550001480=354.87N.m60(4)空載轉(zhuǎn)矩To=T-T2=365.84354.87=10.97N.m或者To=包11PmecPsQ6001100148060=10.97N.m3.32 一臺八極三相異步電動機(jī),額定功率Pn=200kW,額定電壓Un=380V,額定轉(zhuǎn)速nN=735r/min,過載倍數(shù),-m=2.2,求:(1)該電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的實用公式；(2)當(dāng)$=0.015時的電磁轉(zhuǎn)矩；(3)電動機(jī)拖動1200Nm負(fù)載時的轉(zhuǎn)速.解：(1)Snn1-nN750-735

20、N=0.02n1750TnPn10-二9550CnN2二60Pn0n200=9550=2598.6N.m735TmmTN-2.225986=5717N.mSm=SN(-m-1)=0.02(2.2.2.22-1)=0.0832Tm轉(zhuǎn)矩的實用公式T二SSm2571711434114340.0150.0830.0830.015s0.0830.083s0.0830.083s11434=2002N.m5.71利用機(jī)械特性的線性表達(dá)式,認(rèn)為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成成正比,即TnssnTs=snTn12000.02=0.0092598.6n=n1(1-s)=750(1-0.009)=743.25r/min3.33 一臺

21、四極三相異步電動機(jī),額定功率FN=25kW,額定電壓UN=380V,額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min,過載倍數(shù)九m=2.6,求:(1)額定轉(zhuǎn)差率；(2)額定車t矩；(3)最大車t矩；(4)臨界轉(zhuǎn)差率.、n1-On1500-1450解：(1)額te轉(zhuǎn)差率sn=0.033On1500Pz25(2)額定轉(zhuǎn)矩Tn=9550M上=9550父=164.66N.mOn1450(3)最大轉(zhuǎn)矩Tm=<TN=2.6黑164.66=428.12N.m(4)臨界轉(zhuǎn)差率Sm=SN(Km7?；_1)=0.033m(2.6F2.621)=0.1653.34一臺八極三相異步電動機(jī),額定功率Pn=10kW,額定電壓Un=

22、380V,額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min,過載倍數(shù)Am=2.2,求:(2)臨界轉(zhuǎn)差率；(3)電磁轉(zhuǎn)矩實用公式.珈、口Fn解：(1)Sn二ni750-720二0.04750Pz10Tn=9550=9550132.64N.mnN720最大轉(zhuǎn)矩Tm=mTN=2.2132.64=291.8N.m(2)臨界轉(zhuǎn)差率Sm=Sn(,-m+奔-1)=0.04X(2.2+J2.221)=0.1662Tm(3)電磁轉(zhuǎn)矩實用公式T=ms.Sm2291.8583.6s0.166s0.166s3.35設(shè)一臺三相異步電動機(jī)的銘牌標(biāo)明其額定頻率fN=50Hz,額定轉(zhuǎn)速nN=965r/min,問電動機(jī)的極對數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率為多少

23、？假設(shè)另一臺三相異步電動機(jī)極數(shù)為2p=10,fN50Hz,轉(zhuǎn)差率Sn=0.04,問該電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為多少答：額定頻率fN=50Hz,額定轉(zhuǎn)速nN=965r/min的電動機(jī)淇同步轉(zhuǎn)速n=1000r/min,60f-60f6050c由n1=可知,P=3,n11000額定轉(zhuǎn)差率SnR-nN1000-9651N=0.035n11000當(dāng)電動機(jī)極數(shù)為2p=10,fN=50Hz,轉(zhuǎn)差率SN=0.04時,電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為60f6050nN=n1(1-sN)=(1-s)=(1-0.04)=576r/minP53.36一臺三相異步電動機(jī),額定數(shù)據(jù)為：Un=380V,fN=50Hz,PN=7.5kW,nN=962r/min,定子繞組為三角形聯(lián)結(jié),cos中N=0.827,PCui=470W,PFe=234W,FS=80W,Pmec=45W.試求：(1)電動機(jī)極數(shù)；(2)額定運彳T時的Sn和f2