《2011年10月电机与拖动基础》习题选复习课程.doc

《《2011年10月电机与拖动基础》习题选复习课程.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《2011年10月电机与拖动基础》习题选复习课程.doc（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。2011年10月电机与拖动基础习题选-电机与拖动基础习题选电力拖动(1)5-1他励直流电动机的铭牌数据：PN=1.75千瓦,UN=110伏,IN=20.1安,nN=1450转/分，试计算：（1）固有特性曲线，并用坐标纸画出；（2）50%额定负载时的转速；（3）转速为1500转/分时的电枢电流值。5-2他励直流电动机的铭牌数据同上，试计算磁通为80%额定值、电枢电压为50%UN时的人为特性，并用坐标纸画出。5-3他励直流电动机的数据：PN=10千瓦;UN=220伏;IN=53.7安,nN=3000转/分；

2、试计算：（1）固有特性；（2）当电枢电路总电阻为50%RN(RN=UN/IN)时的人为特性；（3）当电枢电路总电阻为150%RN时的人为特性；（4）当电枢电路端电压U=50%UN时的人为特性；（5）当磁通为80%额定值时的人为特性。并作出其机械特性图。5-4一台他励电动机数据如下：PN=21千瓦,UN=220伏,IN=112安,nN=950转/分（1）若负载转矩为0.8TN时，求电动机转速；（2）若负载转矩为0.8TN时，在电枢电路中串联30%RN附加电阻，求电阻接入瞬间和转入新的稳态时的转速、电枢电流和电磁转矩；（3）若将电枢电压降低至额定电压的20%，磁通为额定磁通的70%，求额定负载时电

3、机的转速。5-5一直流电动机有下列数据：UN=220伏,IN=40安,nN=1000转/分，电枢电路总电阻Ra=0.5欧，当电压降到180伏，负载为额定负载时，求：（1）电机接成他励时（励磁电流不变）的转速和电枢电流；（2）电机接成并励时（励磁电流随电压正比变化）的转速和电枢电流（设铁心不饱和）。5-6他励电动机铭牌数据：PN=2.5千瓦，UN=220伏，IN=12.5安，nN=1500转/分，Ra=0.8欧。（1）运行中在n=1200转/分时使系统转入能耗制动停车，问保证起始制动电流为2IN时，电枢应串入多大电阻？如电枢不接入制动电阻，则制动电流为多大？（2）若负载转矩为位能转矩，要求在T2

4、=0.9TN时保证电机以120转/分的转速能耗制动稳速下放重物，问所需制动电阻为多大？（3）绘出上述两种情况的机械特性。5-7有一他励直流电动机PN=13千瓦，UN=110伏，IN=137安，nN=680转/分，Ra=0.08欧。现在将该电机用在起重装置上下放重物，负载转矩为0.3TN，电机运转于回馈制动状态。求（1）在固有特性上下放重物时电机的转速。（2）负载转矩不变，电机运转与1.2nN的转速下，求电枢电路串入的电阻。并画出相应的机械特性。（3）如要求从1.2nN的下降转速开始提升载荷，提升转速要求达到0.5nN，则电枢电路需要接入多大电阻，并画出相应的机械特性。题解5-8题（5-1）中的

5、电动机用于起吊和下放重物的起重机。（1）当额定负载时，电枢电路串有50%RN(RN=UN/IN)或150%RN时的电动机稳定运转转速为多少？各处于何种运转状态？（2）在快速下放重物时，如采用电枢加反向额定电压，当负载为30%额定负载，计算电动机的下放转速；此时电动机在何种状态下运行？（3）当负载为额定负载时，如电枢无外加电压，电枢并联电阻0.5RN，电动机稳定转速为多少？电动机处于何种运转状态？题解5-9他励直流电动机的数据为：PN=29千瓦，UN=440伏，IN=76.2安，nN=1050转/分，Ra=0.068RN。（1）电动机在回馈制动下工作，设Ia=60安，电枢电路不串电阻，求电机的转

6、速；（2）电动机在能耗制动下工作，转速n=500转/分，电枢电流为额定值，求电枢电路内串接电阻值和电机轴上的转矩；（3）电动机在转速反向的反接制动下工作，转速n=-600转/分，电枢电流Ia=50安，求电枢电路内的串接电阻、电机轴上的转矩、电网供给的功率、从轴上输入的功率、在电枢电路内的电阻上消耗功率。题解5-10一台他励直流电动机的数据如下：PN=29千瓦，UN=440伏，IN=76安，nN=1000转/分，Ra=0.065RN,若忽略空载损耗，采用调压及调磁的方法进行调速，要求最低理想空载转速为250转/分，最高理想空载转速为1500转/分，求出在额定转矩时的最高转速和最低转速，并比较最高

7、转速机械特性和最低转速机械特性的静差率。题解5-11某一生产机械采用他励直流电动机作其拖动电机，该电机用弱磁调速，其数据为PN=18.5千瓦，UN=220伏，IN=103安，nN=500转/分，最高转速nmax=1500转/分，Ra=0.18欧。（1）若电机带动恒转矩负载（Tz=TN）,当减弱磁通F=33.3%FN，求电动机稳定转速和电枢电流。能否长期运行？为什么？（2）若电机恒功率负载（PZ=PN）,求F=33.3%FN时电动机稳定转速和转矩。此时能否长期运行？为什么？题解5-12一台他励直流电动机，PN=10千瓦，UN=220伏，IN=53安，nN=1100转/分，Ra=0.328欧，用可

8、控硅整流器供电。电源内阻为0.1欧，求：（1）在额定负载下，达到1000转/分的转速时，电源电压应调至多大？（2）如果电源电压可以连续调节，起动时最大电流限制在2IN，问起动开始允许加上的端电压为多少？题解电机与拖动基础习题选电力拖动(2)6-1三相异步电动机，PN=100千瓦,nN=725转/分，KT=2.8，E2N=304伏，I2N=206安。（1）试绘制固有机械特性。（2）设负载转矩Tz=0.8TN,求转速n=0.3n0时，转子电路中的附加电阻？6-2一绕线转子异步电动机其技术数据为PN=75千瓦，nN=720转/分，I1N=148安，N=90.5%，cos=0.85，KT=2.4，E2

9、N=213伏，I2N=220安。（1）用实用表达式绘制电动机的固有特性。（2）用该电动机带动位能负载，如下放负载时要求转速n=300转/分，负载转矩Tz=TN时转子每相应串接多大电阻？（3）电动机在额定状态下运转，为了停车采用反接制动，如要求制动转矩在起始时为2TN，求转子每相串接的电阻值。（4）用工程计算法计算异步电动机的下列参数：TN,Tm,k,r2,r1,sm,x1,x2,x2,Io及xo等6-3一桥式起重机主钩电动机为绕线式异步电动机，有关数据为：PN=22千瓦，nN=723转/分，E2=197伏，I2N=70.5安，KT=3，作用到电动机轴上的位能负载转矩，Tz=100牛米，求：（1

10、）在固有特性上提升负载时，电动机的转速是多少？（2）在固有特性上利用回馈制动稳定下降负载时，电机的转速是多少？（3）如果要使电动机以800转/分的转速回馈制动下降负载，则转子内应接入多大的附加电阻？6-4习题6-3之电机，重物作用到电动机轴上的位能负载转矩Tz=100牛米。求：（1）电动机以758转/分的转速下降重物，转子每相应串入多大的附加电阻？（接线不改变）（2）当转子每相中接入附加电阻Rf=119r2,重物下降时电机的转速是多少？（3）当转子每相接入附加电阻Rf=49r2,电动机转速为多少？重物上升还是下降？6-5习题6-3之电机，原在向上提升重物Tz=100牛米，现采用电源相序反接的反

11、接制动，反接制动转矩不超过2TN，试求：（1）反接制动时，转子应串多大的附加电阻？（2）在Tz=100牛米的位能负载时，电动机一直串入这么大的附加电阻最终电机将运转在什么状态？电动机的转速为多少？6-6一台三相四级线绕式异步电动机，PN=40千瓦，nN=1470转/分，r2=0.08欧，KT=2.6，带动位能性负载。（考虑机械特性为直线）（1）将该电机用来提升重物，要求起动初瞬具有2TN的起动转矩，转子每相应串入多大电阻？（2）若起动电阻不切除，当负载转矩为0.8TN时，电机转速为多少？若负载转矩不变（仍为0.8TN），要求电机进入倒拉反接制动状态，此时转子总电阻至少应大于什么数值？（3）负载

12、转矩仍为0.8TN，电机在固有特性上利用回馈制动下放重物时，电机的转速为多少？电机与拖动基础习题选交流电动机（1）3-1一台三相异步电动机PN60千瓦，nN577转/分，cosN0.77，N88.5%,试求在额定线电压为380伏时的额定电流。3-2八极异步电动机电源频率f50赫，额定转差率sN0.04，试求：(1)额定转速；(2)在额定工作时，将电源相序改变，求反接瞬时的转差率。3-3一台三相异步电动机铭牌上标明了f50赫，额定转速nN960转/分，该电动机的极数是多少？3-4异步电动机的定、转子铁芯如用非磁性材料制成，会出现什么后果？3-5如果将绕线转子三相异步电动机的定子绕组短接，而把转子

13、绕组联接于电压为转子额定电压，频率为50赫的对称三相交流电源会发生什么现象？3-6异步电动机中的空气隙为什么必须做得很小？3-7电势的频率与旋转磁场的极数及转速有什么关系？在异步电机中，为什么旋转磁场切割定子绕组的感应电势的频率总是等于电网频率？3-8有一个三相同心式绕组，极数2p4，定子槽数Z136，支路数a1，画出绕组展开图。并计算绕组系数。3-9有一个三相双层迭绕组，极数2p6，定子槽数Z136，节距y15/6，支路数a2，试画出绕组展开图。3-10试比较单相交流绕组、三相交流绕组所产生的磁势有何区别，与直流绕组磁势又有何区别？3-11一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加

14、三相额定电压，会产生什么后果？3-12拆换异步电动机的定子绕组时，若把每相的匝数减少，当定子绕组加额定电压时气隙中每极磁通及磁密数值将怎样变化？3-13一台三相异步电动机接于电网工作时，其每相感应电势为350伏，定子绕组的每相串联匝数N1312匝，绕组系数kw10.96，试问每相磁通为多大？电机与拖动基础习题选交流电动机（2）4-1异步电动机为什么又称为感应电动机？4-2异步电动机处于不同的运行状态时，转子电流产生的磁势对定子的转速是否变化？为什么？4-3说明异步电动机的机械负载增加时电动机定、转子各物理量的变化过程怎样？4-4与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流大，还是变压器的空载电

15、流大？为什么？4-5在分析异步电动机时，转子边要进行哪些折算？为什么要进行这些折算？折算的条件是什么？4-6异步电动机的等值电路与变压器的等值电路有无差别？异步电动机的等值电路中的(1-s)r2/s代表什么？能不能不用电阻而用电感和电容代替，为什么？4-7异步电动机的等值电路中的Zm反映什么物理量？Zm是否是一个变量？在额定电压下电动机由空载到满载，Zm的大小是否变化？如果是变化的，是怎样变化？4-8电磁功率与转差率的乘积叫转差功率，这部分功率消耗到哪里去了？增大这部分消耗，异步电动机会出现什现象？4-9异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果？4-10一台异步电动机铭

16、牌上写明，额定电压UN=380/220伏，定子绕组接法Y/。试问：（1）如果使用时，将定子绕组接成，接于380伏的三相电源上，能否带负载或空载运行？会产生什么后果，为什么？（2）如果将定子绕组接成Y形，使用时，接于220伏三相电源上，能否带负载或空载运行？为什么？4-11如果电源电压下降10%，对异步电动机的转速、定子电流、定子功率因数有什么影响？4-12一台三相异步机，六极，50周。当定子加额定电压转子绕组开路时，转子绕组每相感应电势E2=110伏。问当电机工作于额定转速nN=980转/分时：（1）电机运行于电动机、发电机还是电磁制动状态？（2）额定运行时转子电势E2s=?(忽略定子漏阻抗压

17、降影响)。（3）如果转子被卡住时，参数为r2=0.1欧，x2=0.5欧，试求额定运行时的I2=?4-13一台三相异步电动机的输入功率为8.6千瓦，定子铜耗为425瓦，铁耗为210瓦，转差率s=0.034，试计算电动机的电磁功率，转子铜耗及机械功率。4-14一台JO2-52-6异步电动机，额定电压380伏，频率50赫，额定容量7.5千瓦，额定转速962转/分，定子绕组为接法。额定负载时cosN=0.827，定子铜耗470瓦、铁耗234瓦，机械损耗45瓦，附加损耗80瓦。计算在额定负载时（1）转差率；（2）转子电流的频率；（3）转子铜耗；（4）效率；（5）定子电流。4-15有一台JQ2-L三相四极

18、笼型异步电动机，已知其额定数据和每相参数为：PN=17千瓦,UN=380伏（接法）r1=0.715欧，x1=1.74欧,r2=0.416欧,x2=3.03欧，rm=6.2欧,xm=75欧；电动机的机械损耗为139瓦；额定负载时的附加损耗为320瓦；试求额定负载时电动机的转差率、定子电流、定子功率因数、电动机的电磁功率、输出转矩和额定效率。4-16有一台50赫的三相异步电动机，铭牌上列出PN=10千瓦，2p=4,UN=380伏，IN=19.8安，Y接法，r1=0.5欧。空载试验：U1=380伏时,I10=5.4安,p10=425瓦,p=170瓦。短路试验：U1k(伏，线)200160120804

19、0I1k(安)362718.110.54p1k(瓦)3680208092029040试求：（1）xm、x1、x2、r2(设x1=x2);（2）电动机的cosN、N。第一章变压器本章主要研究变压器的工作原理、运行状态、参数测定方法、运行特性；三相变压器的联接组别。并简要介绍三相变压器的并联运行、自耦变压器及交流互感器。变压器是利用电磁感应原理而实现能量转换的电磁元件。在交流电路里，将某一电压等级的电能转换成相同频率的另一电压等级的电能。变压器有电路问题，也有磁路问题。它通过磁场的耦合关系将其原、副绕组电路之间联系起来。因此，在变压器中存在着电势平衡和磁势平衡两种基本电磁关系。变压器的工作原理就是

20、以这两种基本关系为基础来进行分析的。变压器有空载运行和负载运行两种运行状态。在对两种运行状态进行理论分析的基础上，导出了变压器的基本方程式、等值电路和相量图。这是描述变压器内部电磁关系的三种方法。变压器的电压变化率U表征了负载运行时副边电压的稳定性和供电质量。而效率则表示了变压器运行时的经济性。三相变压器在对称负载下运行时，可用单相变压器的基本方程式、相量图、等值电路等，对其一相进行分析，但要特别注意其联接组别。联接组别表示了变压器原、副边线电势的相位关系，是个很实用的问题。三相变压器并联运行时，应满足变比相同、阻抗电压标幺值相同和联接组别相同等三个条件，否则并联运行中的变压器就要损坏。自耦变

21、压器和交流互感器的基本工作原理与双绕组变压器相同。自耦变压器除电磁感应传递能量外，还有从原边直接传导的方式传递能量，因此在相同容量下，比双绕组变压器节省材料，效率也高。交流互感器实质上是变比很大的双绕组变压器，对高压或大电流进行测量的一次元件。第二章电力拖动系统的动力学凡是由电动机将电能变为机械能拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统，都称为电力拖动系统。生产实践中的电力拖动系统有很多种，虽然所用电机、传动机构、生产机械都可以有所不同，但是它们都是一个动力学整体，因而可以用运动方程式来研究。任何一个复杂的多轴电力拖动系统可以等效成简单的单轴电力拖动系统。所谓“等效”，是保持折算前后两个系统传送

22、的功率及储存的动能相同。按此原则将负载转矩和飞轮矩向电动机轴进行折算。因此在运动方程式中，Mfz代表折算到电动机轴上的等效负载转矩；GD2代表折算到电动机轴上的系统等效飞轮矩。运动方程式表征了电力拖动系统机械运动的普遍规律，是研究电力拖动系统各种运动状态的基础，也是生产实践中设计计算的依据，是个很重要的公式。第三章直流电机原理直流电机的工作原理建立在电磁感应定律和电磁力定律的基础上。在不同的外部条件下，电机中能量转换的方向是可逆的。如果从轴上输入机械能，电枢绕组中感应电势大于端电压，即EsU时，电机运行于发电机状态；如果从电枢输入电能，电枢绕组中感应电势小于端电压即EsU时，电机运行于电动机状

23、态，从轴上输出机械能。直流电机的结构可分为定子、转子两大部分。定子主要用来建立磁场，转子主要通过电枢绕组传递电磁功率。从电枢绕组的元件中分析，虽然感应电势和元件中流过的电流都是交变的，但经过换向器和电刷的机械整流作用，使电刷和电刷接通的外电路上，电势、电压和电流都变换为直流。电枢绕组在能量转换中起重要作用。按照联接规律不同，最基本的形式有单叠和单波绕组。单叠绕组是将上层边位于同一磁极下的元件先串联成一条支路，不同磁极下的支路再并联，故并联支路数等于磁极数，即2a=2p；单波绕组是将上层边位于同极性磁极下的元件串联成一条支路由于N、S只有两种，故并联支路数2a=2。直流电动机能量变换是依靠气隙磁

24、场进行的。负载时气隙磁场由励磁绕组和电枢绕组的磁势共同产生。电枢磁势对气隙磁场的影响称为电枢反应。当电刷位于几何中线时，只有交轴电枢反应。交轴电枢反应使气隙磁场发生歧变，对电动机来说，其磁场的物理中性线逆转向偏离几何中线。在磁路饱和时，交轴电枢反应具有去磁效应，使每极磁通量减少。直流电极的能量变换可用电磁功率来表征，EsIs=M。应注意到，对直流电动机感应电势是反电势，其方向与电枢电流方向相反。而电动机的电磁转矩是拖动力矩，电磁转矩与转速方向一致。直流电动机的工作特性与励磁方式有密切关系。他、并励直流电动机的机械特性是掌握的重点内容，其特点是：当负载变化时，转速变化很小，电磁转矩基本上正比于电

25、枢电流。串励直流电动机的特点是：负载变化时转速变化较大。电磁转矩近似与电枢电流的平方成比例，因此串励直流电动机的起动力矩较大。在使用时注意不准空载或轻载工作，以避免转速过高。复励直流电动机的机械特性介于二者之间。换向是指绕组元件从一条支路经过电刷转入另一条支路时，元件中电流方向改变的过程。按换向的电磁理论分析，直线换向不会产生火花，延迟换向有可能出现火花，造成换向不良。为此，直流电动机一般都装设换向极，借以使换向元件在换向区感应电势抵消元件的电抗电势和电枢反应电势，力求实现直线换向。第四章直流电动机的电力拖动电动机的n=f（M）关系称为其机械特性。他励直流电动机机械特性方程式为当U=Ue、=e

26、、R=Rs时，为固有机械特性。分别改变U、R、可以得到人为特性。因为他励直流电动机的机械是一条直线，所以可用点绘方法计算和绘制其机械特性。在一个电力拖动系统中，当M=Mfz，且满足dM/dndMfz/dn时，则系统是稳定的。在直流电动机起动时，因为外加电压全部加在电枢电阻Rs上，Rs又很小，致使起动电流很大，一般不允许直接起动。为了限制过大的起动电流，多采用电枢回路串电阻起动和降压起动。他励直流电动机的制动方法有四种，即反接制动、能耗制动、到拉反转和回馈制动。本章从制动状态如何实现、制动特性、制动过程、能量关系、特点和应用等方面对各种制动方法进行了研究。在负载恒定不变时，人为地改变电动机的外加

27、电压U、电枢回路外串电阻R、主磁通，都可以得到不同的运行速度，叫转速调节。它和由于负载波动引起的转速变化是不同的。可以用调速的基本指标分析各种调速方法的调速性能。串电阻调速的调速性能不佳；调压调速具有良好的调速性能；弱磁调速的调速性能较好，经常与调压调速配合使用。本章除研究他励直流电动机的静特性外，还研究了电力拖动系统的动特性。在动态特性中，重点研究的是只考虑机械惯性的机械过渡过程。从动、静态特性的关系中我们看到，只要从静特性上找到过渡过程的起始点、稳态点、终了点的坐标，代入n=f（t）、M=f（t）的一般公式中，即可研究起动、制动、调速等任何一个机械过渡过程。第五章交流电机电枢绕组的感应电势

28、和磁势交流电机定子的三相绕组（即电枢绕组）、旋转磁势（即三相基波合成磁势）及三相感应电势，这三个问题构成了分析交流电机的基础。在学习交流电机时，首先牢固地掌握这些基础内容是必要的。本章先由图解法入手，明确交流电机气隙空间存在的旋转磁势的基本特点，对旋转磁势这一抽象的电磁现象建立起形象的概念。由此得出的旋转磁势的几个特点，如转速、转向、旋转磁势的大小及其瞬时位置等，在学习了三相绕组的构成原理之后，进一步从理论上得到了证明和补充。定子绕组是交流电机的主要电路，它是交流电机能量转换的枢纽。学习交流绕组的目的，在于理解定子电路的组成及内在的电磁联系，以便进一步理解旋转磁势的形成，三相感应电势的产生，以

29、及怎样使磁势在空间、电势随时间按正弦规律变化。在多种形式的交流绕组中，我们只以三相迭绕组为例叙述了三相绕组的构成和联接方法。不论哪种形式的交流绕组，它们的构成原理都是一样的，即根据产生一定的旋转磁势的要求，如要求一定的极对数、一定的相序，要求在空间对称（互差120电角度），并按磁密正弦波分布等来嵌放三相绕组。在认识了旋转磁势的存在及三相绕组的构成以后，讨论感应电势就容易了。因为一个线圈的感应电势是形成一相绕组电势的基础，而一个线圈的电势的产生与变压器的感应电势有类似之处，所不同的是交流电机的线圈排列有短距、分布的特点。在考虑了短距系数、分布系数后，绕组的电势则是线圈电势按绕组结构的串并联布置的

30、求和问题。本章所介绍的内容，都是交流电机的共同性的基础知识，对进一步了解交流电机内部的电磁耦合过程有重要意义。为此，应明了分析步骤及以下要点：1.电枢绕组的感应电势1）整距线圈基波电势有效值Ex=4.44fWxm2）短距线圈基波电势有效值Ey=4.44fWxkym3）一组整距线圈基波电势有效值Eq=4.44fWxqkqm4）一相绕组基波电势有效值E=4.44fWkWm。式中WkW是一相绕组串联匝数及基波绕组系数，二者乘积也称为有效匝数。交流电机的三相绕组可以联接成星形或三角形。三相绕组是对称绕组，三相基波感应电势是对称电势。三相对称基波感应电势是指每相基波电势有效值相等、时间相位互差120电角

31、度的三相电势。2.电枢绕组的磁势1）三相对称绕组通入三相对称电流产生的合成基波磁势是旋转磁势，磁势的表达式是式中为以A相绕组磁势轴线处为原点计算的电角度。2）基波旋转磁势的幅值式中Fm1一相绕组基波磁势的幅值。3）转速旋转磁势相对于定子绕组的转速为同步转速4）转向三相合成基波旋转磁势的转向取决于通入三相电流的相序。由电流相位超前的一相绕组向电流相位滞后的一相绕组旋转。5）旋转磁势幅值的瞬时位置旋转磁势矢量总是和电流达到最大值的那一相绕组的磁势正方向重合。即三相绕组中哪一相电流为最大值时，三相合成磁势的幅值也就出现在该相绕组的磁势正方向上。3.单相绕组脉动磁势的分解单相脉动磁势的轴线在空间的位置

32、不动，磁势的大小根据绕组中的正弦电流的变化作周期性的脉动。若只讨论基波磁势，则空间正弦分布、时间正弦脉动的单相磁势，可以分解为两个转向相反、大小各为脉动磁势幅值二分之一的圆形旋转磁势。关于电势和磁势中的高次谐波问题，不要求作深入分析。可以从物理概念上一般了解改善电势和磁势波形的措施，从而明确短距、分布系数的意义及短距分布绕组的优点。第六章同步电动机同步电动机的基本电磁转矩是由气隙中的旋转磁场与转子磁极相互吸引产生的。因此，其转速与气隙旋转磁场的同步转速相同，即当电网频率不变时，同步电动机转速不随负载的改变而变化。同步电动机属于双边励磁结构电机，类似于直流电动机，存在着电枢反应。这就是说电枢磁势

33、对主磁极磁场的大小和分布产生一定的影响。例如，当电枢电流与定子相电压的相位关系是同相、I1超前U1相位90角、I1滞后U1相位90角时，电枢反应的性质分别是交磁、去磁、助磁。凸极同步电动机的电枢反应，以直轴和交轴电抗来描述。对于隐极同步电动机，由于气隙基本均匀，则可用同步电抗来描述。同步电动机的定子相电压与定子电阻压降、定子漏抗压降以及定子电枢反应电抗压降和转子励磁磁场在定子绕组中的感应电势相平衡，据此可作出同步电动机的相量图。同步电动机具有绝对硬的机械特性。由于转速不随负载大小而变化，所以用矩角特性来描述其机械性能。同步电动机的转矩与电网电压成正比。同步电动机在冲击负载下运行时，一般可采用增

34、强励磁来提高过载能力。同步电动机能够在功率因数为1的条件下运行，无需从电网吸取滞后的无功功率；更可贵的是，转子励磁电流增加，电动机运行在过励状态时，可从电网取得超前的无功电流，因而具有补偿无功功率的作用。第七章异步电动机本章首先介绍了三相异步电动机的基本结构、额定值、工作原理、转差率等内容，这是了解异步电动机的基础。三相异步电动机的定、转子之间是通过气隙旋转磁场耦合的。因此，电磁耦合关系是深入理解异步电动机工作的重要内容。异步电动机的电磁分析是本章的重点。当转子绕组开路时，转子不能转动，转子绕组中感应电势的有效值不变，但其相位与转子在空间的位置有关；异步电动机负载运行时，若负载转距增加，则转差

35、率增大，转子电势、电流增大。转子电路的电参量如E2s、I2s、x2s是与转差率s有关的变量，应很好地理解这一特点。转子三相对称电流也建立转子磁势，虽然转子磁势相对于转子转速随负载大小改变，但它对定子的转速是不变的，也是同步转速。定、转子磁势在空间同速、同向旋转，才能够将两者进行磁势合成。此时气隙中的旋转磁场，由定、转子基波旋转磁势共同建立。正常运行时，由于定子绕组中漏阻抗压降较小，当电源电压不变时，可认为气隙旋转磁场的每极磁通量基本不变，也就是说，气隙磁场的大小只取决于电源电压。这样，负载转距增大，转子电流的大小及时间相位随之变化，转子磁势矢量在空间的大小及方位也发生变化。为保持气隙磁场主磁通

36、量基本不变，定子绕组中电流的负载分量相应增大，以补偿转子磁势的影响。电动机能自行调整输入功率适应输出功率的变化。就基本电磁关系而言，异步电动机与变压器十分相似。因此，可以采用分析变压器的方法来分析异步电动机。即将磁势、电势平衡方程式加以综合，经过频率折算、绕组折算，建立异步电动机运行的电路模型，这就是等值电路方法。应深刻理解等值电路的导出可以说是上述电磁耦合过程的概括和总结。因此，等值电路法是分析异步电动机的有效手段。其中参数可以通过试验测定。等值电路较全面地反映了异步电动机内部电势、电流、磁势、功率的相互关系，所以，工程上常用它来计算异步电动机的各种运行特性。本章还介绍了异步电动机电磁转矩产

37、生的机理及表达式。对异步电动机来说，定、转子磁势在空间同速、同向旋转，才可能产生稳定的平均电磁转矩。这是机电能量变换得以实现的必要条件。工作特性反映了异步电动机在额定电压、额定频率时的使用性能。从工作特性可知，异步电动机负载变化对转速的影响并不大。异步电动机运行时，需从电源吸收无功功率用以励磁，因此，它的功率因数总是滞后的第八章三相异步电动机的电力拖动本章从三相异步电动机机械特性分析出发，研究异步电动机的各种运行状态，解决它的起动、制动、调速三大问题。三相异步电动机的实用公式既可用来绘制机械特性，又可用来计算各种运行状态下转子回路串入的电阻值，因此极为有用。固有机械特性，应掌握其上的几个特殊点

38、和特性工作段的特点。降低定子电压，转子回路串入三相对称电阻，定子回路串三相对称电抗或串三相对称电阻，都可以得到人为特性。其中前两种人为特性实用价值最大，应重点掌握。三相异步电动机的固有起动特性表明，它的起动电流大，起动转矩不大，即起动电流倍数K1=I1Q/I1大，起动转矩倍数KM=MQ/Me不大。而生产机械要求电动机具有足够大的起动转矩，供电电网又希望起动电流小。因此，客观需要与三相异步电动机的固有起动特性间存在着矛盾。除小容量异步电动机轻载时能直接起动外，为解决这个矛盾，必须设法减小起动电流，增大起动转矩。为此，小容量异步电动机重载起动时，应用特殊型式鼠笼异步电动机。不论是深槽式异步电动机还

39、是双鼠笼式异步电动机，都是利用“趋表效应”增大起动时的转子有效电阻以限制起动电流，增大起动转矩。大、中容量的鼠笼异步电动机可以采用降压起动方法限制起动电流，但起动转矩也相应地减小，所以只适用于轻载起动。如果要求重载起动，必须采用绕线异步电动机转子串电阻或串频敏变阻器的起动方法。这样既可以减小起动电流，又可以增大起动转矩。应该掌握各种起动方法的特点，能根据已知条件灵活选用起动方法，会计算转子串电阻起动时，转子每级串入的电阻值。三相异步电动机的制动运行状态有反接制动、能耗制动、倒拉反转运行及回馈制动。其共同特点是电动机的转矩M与转速n反方向，电动机都在发电，将机械能变为电能；但电能的去向不同，s的

40、范围也不同。异步电机的转差率s是决定异步电机运行状态的重要参量。异步电机不论在正向电动状态还是反向电动状态运行时，s值总在1和0之间变化，即1s0。此时电机从电源吸收电功率，向负载输送机械功率。当异步电机运行于正向回馈制动状态或反向回馈制动状态时，均由于nn0，所以sO。此时转矩M与转速n反方向，属于制动性质。异步机从轴上输入机械功率，经定子向电源回馈电功率，电机处于发电状态。在反接制动过程中，旋转磁场反向旋转，理想空载转速n0为负，则s1；倒拉反转运行时，由于位能负载倒拉，使电机逆旋转磁场方向旋转，s1。在以上两种状态下，转矩与转速的方向均相反，是制动转矩。异步电机一方面从轴上输入机械功率，

41、转换为电功率；一方面从电源输入电功率，二者均变为损耗功率。总括上述，异步电机的运行状态与s的关系可分为s1n00，n0反接制动过程s1n00，n0倒拉反转运行1s00nn0电动状态。s0nn0回馈制动状态能耗制动时，其相对转速sn在0和1之间。另外，各种制动状态的能量关系不同，应用场合也不同。制动电阻计算的依据是：在相同的转矩下，转于每相总电阻和转差率s的比值不变。从这点出发，可以计算出各种运行状态下转子回路串入的电阻值。本章介绍降压调速、转子串电阻调速、串级调速、变极调速、变频调速、滑差电机调速，分析了各种调速方式的原理、特性和特点。其中串级调速是在转子串电阻调速的基础上发展出来的一种较新的

42、调速方法，是在转子回路中不串电阻，而串入电势，将转差功率利用起来，因此调速效率高、经济性好。变额调速的调速性能优异，可以与直流调速系统相媲美，是最有发展前途的调速方式。在异步电动机应用实例中，介绍了鼠笼式异步电动机在辊道和提升机构上的应用，以及绕线异步电动机在提升机构上的应用。第九章电力拖动系统中电动机的选择本章在概述了正确选择电动机的目的、选择电动机的内容和电机绝缘材料的等级之后，在研究电动机发热和冷却理论的基础上，介绍了电动机容量选择的一般方法。电动机作为能量转换的装置，在能量转换过程中必然有损耗，并转化为热能。其中一部分被电机吸收提高了电机本身的温度，另一部分散到周围介质中去。根据能量守

43、恒原理，电机产生的热量Qdt、电机吸收的热量Cd和散到周围介质中的热量Adt之间的关系是热平衡方程式Qdt=Cd+Adt从热平衡方程式推导出电机在发热和冷却过程中，电动机温升随时间t变化的方程式=f（t）。在发热和冷却过程中，随时间都按指数曲线变化。为了便于电动机的系列生产和用户的选择使用，按发热观点将电动机工作方式分为连续工作制、短时工作制和重复短时工作制。电机的工作制不同，选择电机容量的方法也不同。这里重点介绍了连续工作制电动机的容量选择方法。电动机容量选择的基本步骤是：根据生产机械的负载图，预选一台电动机。作出电动机的负载图，在此基础上进行发热和过载校验。对鼠笼异步电动机再进行起动能力的

44、校验。第十章微控电机本章介绍了在工业自动化技术中常用的几种微控电机，说明了它们的结构特点、工作原理、性能及误差分析。其中以单相异步电动机、伺服电动机和测速发电机为重点。1单相异步电功机分相式单相异步电动机的结构，与一般小型三相异步电动机相似。但定子铁心上只有两相绕组，一个是工作绕组(主绕组)、一个是起动绕组(副绕组)。两者轴线在空间互差90电角度。转子是鼠笼式。单相异步电动机的工作原理，是建立在脉动磁势可以分解为两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁势的理论基础之上的。单相电动机定子一相绕组通电时，不能自行起动，但一经推动后，却可继续旋转。为了解决起动问题，可在定子上嵌放另一套绕组，采用电阻

45、分相和电容分相的办法，使起动时能产生两个大小相等的旋转磁势，从而使转子按较强的一个磁势形成的旋转磁场转向随之运行。罩极式单相异步电动机，极身上的短路环就是副绕组。它能将主磁极极掌下的气隙磁通分为空间上有位置差、时间上有不同相位的两部分磁通。磁通的移行方向是由未被短路环包围的部分向着短路环包围的部分，故转动方向也沿着这一方向不能改变。罩极式单相异步电动机的缺点是起动转矩小，功率因数及效率较低。2伺服电动机伺服电动机在自动控制系统个作执行元件，转速的大小及方向都受控制电压信号控制。伺服电动机分为直流、交流两大类。直流伺服电动机在电枢控制时具有良好的机械特柱和调节特性。机电时间常数小，始动电压低。其

46、缺点是由于有电刷和换向器，造成摩擦阻转矩较大，有火花干扰及维护不便。交流伺服电动机是两相绕组的交流电动机，为了消除只有励磁绕组接入电源时的自转现象，其转子电阻要相当大，使电动机单相绕组通电时的机械特性在转差率由01的范围内出现负转矩，一旦控制信号失，电动机能立即停转。为了满足以上要求，其临界转差率sm约为34，并按sm值确定转子电阻参数。交流伺服电动机可采用三种控制方式，即幅值控制、相位控制、辐相控制。实用中，以后者最为普遍。交流伺服电动机的机械特性和调节特性线形度比直流电动机的要差。共特性常以转速与基速(以励磁绕组频率对应的同步转速为基速)的相对值表示。实测表明，在转速相对值(标么值)较小时，机械特性的线性度较好。为扩大正常运行的调速范围，可提高同步转速值。因此，励磁电源频率常采用400Hz。3力矩电动机力矩电动机是低转速、大转矩的电动机，可在堵转状态下工作。力矩电动机与负载轴直接耦合，不需要减速机构，因而传动紧凑。力矩电动机