电机学电子教案、习题解答10章.doc

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1、第10章 思考题与习题参考答案10.1 异步电动机的性能指标有哪些？它们代表的物理意义是什么？答：异步电动机的性能指标主要有五项，分别是：额定效率，额定功率因数，最大转矩倍数，起动转矩倍数和起动电流倍数。其中，和是反映电动机出力能力的指标，称为力能指标；是反映电动机短时间承受过负载能力的指标，称为过载能力；和是反映电动机起动性能的指标。10.2 什么是三相异步电动机的Y-降压起动? 它与直接起动相比，起动转矩和起动电流有何变化?答：为了降低三相异步电动机的起动电流，对于定子绕组为形联结电动机，起动时先将定子绕组接成Y形，实现降压起动，当起动完毕后，再将定子绕组恢复成形联结进入正常运行。Y-降压

2、起动时，绕组电压降低倍，起动电流和起动转矩降均低为直接起动时的。10.3 三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩与直接起动时相比有何变化?答：采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩都降低为直接起动时的倍为自耦变压器的变比。10.4 在绕线转子异步电动机转子回路内串电阻起动，既可提高起动转矩，又能减少起动电流，这是什么原因？串电感或电容起动，是否也有同样效果？答：从等效电路来看，起动时，转子回路串入电阻，转子电流将减小，根据磁动势平衡关系，此时的定子电流也将减小。虽然转子电流减小了，但是因为转子电阻的增大，转子回路功率因数将提高，由可知，当所串电阻值适当时，转子电流

3、有功分量是增大的，所以起动转矩会增大。必须指出，串入的电阻值不能过大，否那么转子电流太小，使减小，导致起动转矩反而减小。转子回路串电感，可以降低起动电流，但同时转子的功率因数也降低，使减小，导致起动转矩减小；串电容时可分两种情况：1当-=0或|-|，起动电流减小，起动转矩也减小。 10.5三相异步电动机进行变频调速时，应按什么规律来控制定子电压?为什么?答：在变频调速时，为了保持电机良好的运行性能，总希望维持主磁通不变，因此需要保持不变，即电压与频率成正比变化。这也称为电压频率协调控制。10.6 绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速有哪些特点？答：转子回路串电阻调速不能实现连续调节分级调速，调

4、速范围较小，转子电阻铜损耗增大，电机效率降低。10.7 什么是绕线转子电动机的串级调速？与绕线转子电动机转子串电阻调速相比，其优点是什么？答：绕线转子异步电动机的串级调速不是在转子回路中串入电阻，而是串入一个与转子感应电动势频率相同、相位相反的附加电动势，从而改变转子电流的大小，实现速度调节。与转子回路串电阻调速相比，转差功率中只有一小局部被转子绕组电阻所消耗，而其余大局部被产生的装置回馈到了电网，所以即使电机在低速运行，效率也较高。10.8 简述电磁转差离合器的工作原理和调速过程。答：工作原理：电磁转差离合器本质上也是一台感应电动机，但结构简单，主要由电枢由铸钢制成的圆筒和磁极组成。磁极上的

5、励磁线圈通入直流电流产生恒定的磁场，电枢由异步电动机拖动，电枢因切割直流励磁磁场而产生涡流，该涡流与励磁磁场相互作用产生电磁力，拖动磁极转子沿电枢旋转方向旋转，磁极转子的转速必小于电枢的转速即拖动电枢的异步电动机的转速。调速过程：调节直流励磁电流的大小，可以平滑地调节机械负载的转速。在负载不变时，增大励磁电流，磁场增强，涡流增大，电磁转矩增大，磁极转子转速既机械负载转速上升，与之相伴，磁场与电枢相对速度减小，涡流开始减小，电磁转矩也减小，当转速升高到某一值时，电磁转矩减小恢复到又与负载转矩平衡，电机便在这个高转速下稳定运行。因此，增大励磁电流，负载转速上升，反之，减小励磁电流，负载转速下降。1

6、0.9 如果电网电压不对称程度严重，三相异步电动机在额定负载下能否长时间运行？为什么？答：如果电源电压不对称程度严重，三相异步电动机不能在额定负载下长期运行。因为这时负序电压较大，负序磁场强，制动性质的负序电磁转矩大，电机转速低，正序电流大，再加上较大的负序电流，造成电机发热，长时间运行将烧毁电机。10.10 三相异步电动机起动时，如果电源或绕组一相断线，电动机能否起动？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转？为什么？答：对于Y形联结的电动机，一相电源断线或一相绕组断线情况是相同的，这时电机气隙中产生一个脉动磁场，因此电机不能起动。但运行中发生一相断线，电机仍能能继续旋转，这时相当于单相电

7、动机运行，但此时电流会增大，电机发热，长时间运行会烧毁电机。 对于形联结的电动机，如果一相电源断线，这时电机气隙中产生一个脉动磁场，因此电机不能起动。但运行中发生这种断线，能继续旋转，相当于单相电动机。如果一相绕组断线，电机变成两相绕组通两相电流，由于绕组在空间上有相位差、绕组电流在时间上有相位差，所以产生一个椭圆形旋转磁场，因此电机能起动，运行中发生这种断线，也能继续旋转。当然也将出现电机过热现象。10.11 一台三相笼型异步电动机, 联结，起动电流倍数，起动转矩倍数，供电变压器允许起动电流为150A，能否在以下情况下采用降压起动？1负载转矩为；2负载转矩为。解： 小于150A 因此，负载转

8、矩为时，可以采用Y起动；负载转矩为时，不可以采用Y起动。10.12 一台三相笼型异步电动机的数据为：，联结，IN=20 A，求：(1)采用Y-降压起动时，起动电流为多少? 能否半载起动? (2)采用自耦变压器在半载下起动，起动电流为多少? 试选择自耦变压器的抽头比。解：1 ，所以不能半载起动。2 可以选择系列抽头，这时，10.13 一台4极绕线式异步电动机，50Hz，转子每相电阻，额定负载时，假设负载转矩不变，要求把转速降到1100r/min，问应在转子每相串入多大的电阻？解：额定负载时 降速运行时 因负载转矩不变，那么有 即 解得 10.14 有一台4极绕线式三相异步电动机，PN=155kW

9、，50Hz，转子每相电阻R2。在额定负载下转子铜耗为2210W，机械损耗为2640W，附加损耗为310W，试求：(1)额定转速及电磁转矩；(2)假设电磁转矩保持不变，而将转速降到1300rmin，应该在转子的每相绕组中串人多大电阻?此时转子铜耗是多少?解：12降速后 因负载转矩不变，那么有 即 解得 串电阻后 串电阻后铜损耗为 第10章 自测题参考答案一、 填空题1. 额定效率和额定功率因数、起动转矩倍数和起动电流倍数；2. 最大转矩倍数、短时间承受过负载；3.、； 4. 、； 5. 降低、增大； 6. 改变方向、对调定子任意两相绕组的出线端；7. 转子电动势频率、相反； 8. 、正比； 9.

10、 0.50.6倍额定负载，额定负载；10. 反转旋转、制动二、选择题1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.三、简答题1. 答:起动时，转子转速为，定子磁场以同步转速切割转子，转子感应电动势及转子绕组电流都最大，根据磁动势平衡，定子电流起动电流也大。但起动时，转子频率高为，转子漏抗大，因此转子功率因数低，转子电流有功分量小，而且起动时主磁通降低约一半，所以起动转矩却不大。2. 答：通过改变定子绕组的接法，使定子每相的一半绕组中的电流方向发生改变，即可以实现变极调速。因为变极前后三相绕组的相序发生了变化，因此变极后只有对调定子两相绕组的出线端，才能保证电动机的转向不变。3.

11、答：单相绕组通入单相电流产生脉动磁场，它可以分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁场。这两个旋转磁场分别对转子形成正向电磁转矩和反向电磁转矩，在起动时，合成转矩，所以单相异步电动机不能自起动。解决起动的主要途径是加装起动绕组，使电机在起动时产生旋转磁场。4. 答：三相异步电动机在不对称电压下运行时，电机气隙中不仅存在正序旋转磁场，同时还存在幅值较小的负序旋转磁场，它们分别对转子产生正向电磁转矩和反向电磁转矩，由于反向电磁转矩的制动作用，使电机的合成转矩减小，过载能力降低，输出功率减小，效率有所下降。另外，不大的负序电压，也将引起较大的负序电流，造成电机发热。四、计算题1. 解： 2. 解： 串电阻降速后：因为串电阻后电磁功率不变，所以