《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》第4版 習(xí)題及答案 第1-3章

《電機(jī)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(shí)，對(duì)于變壓器的正弦量電壓、電流、磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向是如何規(guī)定的？答：在分析變壓器運(yùn)行時(shí)，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(dòng)勢(shì)，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(shí)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(yùn)行時(shí)，空載電流為何很?。看穑鹤儔浩骺蛰d運(yùn)行時(shí)，空載電流主要用來建立主磁通，由于空載運(yùn)行時(shí)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(tái)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(duì)變壓器有何影響？答：?jiǎn)蜗嘧儔浩?，額定電壓為220v/110v，額定電壓是根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)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(qiáng)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(tái)降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)N1=2N2，接法正確時(shí)U1=220=4.44fN1m,誤接時(shí)220=4.44fN2m，則誤接時(shí)m=2m，致使鐵心飽和，工作在磁化曲線的飽和段，致使勵(lì)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(tái)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(tái)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(tái)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(tái)5KV·A的單相變壓器，高低壓繞組各由兩個(gè)線圈組成，一次繞組每個(gè)線圈的額定電壓為1100V，二次繞組每個(gè)線圈的額定電壓為110V，用這臺(tái)變壓器進(jìn)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(shí)，一、二次繞組的額定電流是多少？答：這臺(tái)變壓器可進(jìn)行以下幾種聯(lián)結(jié)。1）一次繞組兩個(gè)線圈串聯(lián)，二次繞組兩個(gè)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(gè)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(gè)線圈串聯(lián)，二次繞組兩個(gè)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(gè)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(yàn)，在A-X間加電壓，將X、x相連，測(cè)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(hào)。答：圖1-30的聯(lián)結(jié)組號(hào)為Yd11。其相量圖見題1-10圖。題1-10圖1-11有一臺(tái)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(yùn)行條件是什么？為什么？答：三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行必須具備下面三個(gè)條件，理由如下。1）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)三相變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺(tái)變壓器的電壓比相等。若兩臺(tái)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(shí)它們的二次空載電動(dòng)勢(shì)不相等，將在兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)繞組閉合回路內(nèi)產(chǎn)生了差額電動(dòng)勢(shì)，在這個(gè)差額電動(dòng)勢(shì)的作用下，二次側(cè)繞組產(chǎn)生一個(gè)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(tái)變壓器的電壓比相差不大，差額電動(dòng)勢(shì)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(yùn)行的各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相同。若兩臺(tái)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(duì)值均相等，當(dāng)這兩臺(tái)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(shí)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(duì)不允許并聯(lián)。3）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)三相變壓器的短路阻擾（或短路電壓）的相對(duì)值要相等。當(dāng)短路阻擾（或短路電壓）相對(duì)值不等時(shí)變壓器并聯(lián)時(shí)，雖然這兩臺(tái)變壓器的電壓比相等，聯(lián)結(jié)組相同，在兩臺(tái)變壓器構(gòu)成的一次繞組與二次繞組中不會(huì)產(chǎn)生循環(huán)電流，但由于兩臺(tái)變壓器的短路電壓相對(duì)值不等，如uKⅠ＞uKⅡ，則在額定負(fù)載時(shí)，第一臺(tái)變壓器的繞組壓降大于第二臺(tái)變壓器的繞組壓降。但是，并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器二次側(cè)接在同一母線上，具有相同的U2值，將會(huì)出現(xiàn)變壓器的負(fù)載分配不均勻，短路電壓相對(duì)值大的變壓器之負(fù)載電流小于其額定電流時(shí)，而短路電壓相對(duì)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(tái)變壓器負(fù)載分配不均勻。所以，要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器短路電壓相對(duì)值接近，且希望容量大的變壓器的短路電壓相對(duì)值比容量小的變壓器的短路電壓相對(duì)值小，使容量大的那臺(tái)變壓器先達(dá)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(diǎn)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(duì)于降壓自耦變壓器，一次繞組的一部分充當(dāng)二次繞組；對(duì)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(jì)算容量是相同的。自耦變壓器的額定容量與計(jì)算容量則不同。額定容量決定于輸出功率，計(jì)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(yùn)行時(shí)，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(yùn)行時(shí)相當(dāng)于變壓器短路運(yùn)行狀態(tài)。若二次繞組開路，則電流互感器成為空載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)一次繞組中流過的大電流全部成為勵(lì)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(yùn)行時(shí)二次繞組不允許開路。電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)降壓變壓器，它的一次繞組多，直接并接在被測(cè)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(yùn)行時(shí)相當(dāng)于降壓變壓器的空載運(yùn)行狀態(tài)。如果電壓互感器在正常運(yùn)行時(shí)二次繞組發(fā)生短路，則產(chǎn)生很大的短路電流，會(huì)將互感器燒壞。1-16電弧焊對(duì)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(duì)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(yùn)行時(shí)具有電壓迅速下降的外特性，一般在額定負(fù)載時(shí)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(gè)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(dòng)機(jī)2-1三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？答：在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流，根據(jù)三相對(duì)稱電流的瞬時(shí)電流來分析由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由于三相對(duì)稱電流其大小、方向隨正弦規(guī)律變化，由三相對(duì)稱電流建立的磁場(chǎng)即合成磁極在定子內(nèi)膛中隨一定方向移動(dòng)。當(dāng)正弦交流電流變化一周時(shí)，合成磁場(chǎng)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(chǎng)。2-2三組異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由什么決定？對(duì)于工頻下的2、4、6、8、10極的三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為多少？答：三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)P交流電源頻率f1決定，具體公式為n1=60f1/P。對(duì)于工頻下的2、4、6、8、10極的三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，并解釋“異步”的意義。答：首先，在三相異步電動(dòng)機(jī)三相定子繞組中通入三相交流電源，流過三相對(duì)稱電流，在定子內(nèi)膛中建立三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，開始轉(zhuǎn)子是靜止的，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(chǎng)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(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。所謂“異步”是指三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1之間必須有差別，且nn1。2-4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向由什么決定？如何改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向？答：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)的方向，只需將電動(dòng)機(jī)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(duì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路開路時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否轉(zhuǎn)動(dòng)？為什么？答：三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路開路時(shí)，電動(dòng)機(jī)是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的。這是因?yàn)?，三相交流電源接入三相定子繞組，流過了三相對(duì)稱定子電流，建立起來了三相定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與三相旋轉(zhuǎn)場(chǎng)相互切割，在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(huì)與定子磁場(chǎng)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(dòng)起來了。2-6何謂三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動(dòng)瞬間的轉(zhuǎn)差率是多少？答：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S是指電動(dòng)機(jī)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(chǎng)（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(dòng)瞬間S=1。2-7試述三相異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部經(jīng)過怎樣的物理過程，最終使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在更低轉(zhuǎn)速下。答：三相異步電動(dòng)機(jī)原穩(wěn)定工作在nA轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，當(dāng)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)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(chǎng)運(yùn)動(dòng)加大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)加大，電磁轉(zhuǎn)矩加大，直到電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，電動(dòng)機(jī)將在新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nB下運(yùn)動(dòng)，且nBnA。2-8當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？答：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將增加，轉(zhuǎn)子電流所建立的轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)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(shí)，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(shì)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(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為多少？當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)為何會(huì)提高？答：三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)功率因數(shù)約為0.2以下。當(dāng)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流有功分量，相對(duì)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(dòng)機(jī)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(shí)，電動(dòng)機(jī)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(shí)，m相應(yīng)加大使電動(dòng)機(jī)磁路飽和，定子勵(lì)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(shí)，m過小，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩過小，在負(fù)載作用下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n迅速下降，甚至發(fā)生堵轉(zhuǎn)，致使電動(dòng)機(jī)定子電流加大，也會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)定子繞組過熱而損壞。2-11三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將變?yōu)槎啻螅看穑河晒娇芍妱?dòng)機(jī)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(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm隨U12成比例下降，即為額定電壓下電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的0.64倍。同理，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst也與U12成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也只為額定電壓下電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的0.64倍。2-12為什么在減壓起動(dòng)的各種方法中，自耦變壓器減壓起動(dòng)性能相對(duì)較好？答：自耦變壓器減壓起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方式的限制，而且可以按容許的起動(dòng)電流和所需要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來選擇不同的抽頭，適合起動(dòng)容量較大的電機(jī)。所以其起動(dòng)性能相對(duì)較好。2-13三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子回路串電阻起動(dòng)和串電擾起動(dòng)相比，哪一種較好？答：串電阻減壓起動(dòng)在起動(dòng)時(shí)電能損耗較大，對(duì)于小容量電動(dòng)機(jī)采用串電抗減壓起動(dòng)為好。2-14對(duì)于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串合適電阻起動(dòng)，為什么既能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？串入電阻是否越大越好！答：轉(zhuǎn)子起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩所以串入合適的電阻起動(dòng)時(shí)，能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。串入電阻并不是越大越好，當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩后再增大串入轉(zhuǎn)子電阻，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而減小。2-15在橋式起重機(jī)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)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(jī)用于提升重物的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)提升重物的速度愈來愈慢。電動(dòng)機(jī)按提升方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)一步減小。電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)，而電動(dòng)機(jī)在重物轉(zhuǎn)矩作用下反轉(zhuǎn)。所以重物提升時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于提升電動(dòng)狀態(tài)，而重物下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，重物獲得倒拉反接制動(dòng)下降。2-16為什么變極調(diào)速時(shí)要同時(shí)改變電源程序？答：當(dāng)極對(duì)數(shù)改變時(shí)，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(shí)若不改變外接電源相序，則變極后，不僅電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，而且連電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變，在改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)定子繞組接線的同時(shí)，必須改變電源的程序。2-17電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車床切削電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，變極調(diào)速時(shí)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(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒功率負(fù)載、變極調(diào)速時(shí)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速原理和調(diào)速過程，有何優(yōu)、缺點(diǎn)？答：書中圖2-37為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速圖，當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載且TL=TN時(shí)，轉(zhuǎn)子回路不串附加電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在A點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為nA。當(dāng)轉(zhuǎn)子串入RP1時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不能突變，則從A點(diǎn)過渡到A點(diǎn)，轉(zhuǎn)子電流I2減小，電磁轉(zhuǎn)矩T減小，電動(dòng)機(jī)減速，轉(zhuǎn)差率S增大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩均增大，直到B點(diǎn)，TB=TL為止，電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在B點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為nB，顯然nBnA。當(dāng)串入轉(zhuǎn)子回路電阻Rp2、Rp3時(shí)，電動(dòng)機(jī)最后將分別穩(wěn)定運(yùn)行于C點(diǎn)和D點(diǎn)，獲得nC和nD轉(zhuǎn)速。線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速為有級(jí)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(shí)轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，效率低。但這種調(diào)速方法簡(jiǎn)單方便，調(diào)速電阻可兼作起動(dòng)電阻、制動(dòng)電阻使用，在起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中廣為應(yīng)用。2-19對(duì)于一臺(tái)單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)若不采取措施，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為什么為零？當(dāng)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一個(gè)外力矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)繞組中通入正弦交流電時(shí)，產(chǎn)生的是脈振磁通勢(shì)，對(duì)其基波脈振磁通勢(shì)進(jìn)行分解，可分解成為一個(gè)正向旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)F1+和逆向旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(shí)n=0，T+=T，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST=T+T=0，所以不采取措施，電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。當(dāng)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一個(gè)外力矩時(shí)，若T外與T+方向一致，則（T外+T+T）大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，則電動(dòng)機(jī)便沿外力矩方向旋轉(zhuǎn)了。2-20一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)（星接）發(fā)生一相斷線時(shí)，相當(dāng)于一臺(tái)單相電動(dòng)機(jī)，若電動(dòng)機(jī)原來在輕載或重載運(yùn)轉(zhuǎn)，在此情況下還能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？為什么？當(dāng)停機(jī)后，能否再啟動(dòng)？答：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)（星接）發(fā)生一相斷線時(shí)，若電動(dòng)機(jī)原來在輕載下運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)還能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。若電動(dòng)機(jī)原來在再載下運(yùn)轉(zhuǎn)因此時(shí)T+與T的合成轉(zhuǎn)矩小于重載轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。當(dāng)停機(jī)后，不能再起動(dòng)旋轉(zhuǎn)了，因TST=0。2-21一臺(tái)罩極電動(dòng)機(jī)，若調(diào)換磁極上工作繞組的兩個(gè)端點(diǎn)，能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向嗎？答：不能改變電動(dòng)機(jī)（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(jī)3-1直流電機(jī)中為何要用電刷和換向器，它們有何作用？答：直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的電刷是直流電壓、電流引出與引入的裝置。在發(fā)電機(jī)中換向器是將電樞元件中的交變電勢(shì)度換為電刷向直流電勢(shì)；在電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T=CTIa式中CT：與電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)公式Ea=Cen式中：Ce：與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一常數(shù)，稱電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；：每極磁通；n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；Ea：電樞電動(dòng)勢(shì)。3-5直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)為何稱為反電動(dòng)勢(shì)？答：直流電動(dòng)機(jī)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于該電動(dòng)勢(shì)方向與電樞電流的方向相反，故稱為反電動(dòng)勢(shì)。3-6試寫出直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式，它們的物理意義各是什么？答：直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式有電動(dòng)勢(shì)平衡方程式、功率平衡方程式和轉(zhuǎn)矩平衡方程式。1）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：U=Ea+IaRa式中U：電樞電壓；Ea：電樞電動(dòng)勢(shì)；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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P2=PemPFePm=P1PcuaPFePm式中PFe：電樞鐵心損耗；Pm：機(jī)械損耗；P1：電動(dòng)機(jī)輸入的電功率。3）轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T2=TT0式中T2：電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；T：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；T0：空載轉(zhuǎn)矩。3-7何謂直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，寫出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式。答：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之間的關(guān)系，即n=f(TL)。機(jī)械特性表明電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速因外部負(fù)載變化而變化的情況，由于電動(dòng)機(jī)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(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為：當(dāng)U、R、數(shù)值不變時(shí)，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(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性？答：當(dāng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓U、磁通為額定值，電樞回路未接附加電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性，其機(jī)械特性方程式為：人為地改變電動(dòng)機(jī)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(jī)械特性為人為機(jī)械特性。3-9寫出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)各種人為機(jī)械特性方程式。答：1）改變電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性方程式。2）改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性方程式：3)電樞回路串接電阻Rpa時(shí)的人為機(jī)械特性方程式。3-10直流電動(dòng)機(jī)一般為什么不允許采用全壓起動(dòng)？答：直流電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流Ist=UN/Ra，由于電樞電阻Ra很小，額定電壓下直接起動(dòng)的起動(dòng)電流很大，通?？蛇_(dá)額定電流的10~20倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=CTNIst也很大。過大的起動(dòng)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(dòng)機(jī)本身的換向器產(chǎn)生劇烈的火花。而過大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將使電動(dòng)機(jī)軸上受到不允許的機(jī)械沖擊。所以一般不允許采用全壓起動(dòng)。3-12他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有哪兩種？實(shí)際應(yīng)用中大多采用哪種方法？答：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有改變電樞電壓極性與改變勵(lì)磁電流方向兩種。實(shí)際應(yīng)用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實(shí)