電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第4版思考題與習(xí)題解答

第一章直流電機(jī)1-1在直流電機(jī)中，電刷之間的電動(dòng)勢(shì)與電樞繞組某一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有何不解：前者是方向不變的直流電動(dòng)勢(shì)，后者是交變電動(dòng)勢(shì)；前者由多個(gè)電樞元件(線圈)串聯(lián)而成，電動(dòng)勢(shì)相對(duì)后者的絕對(duì)值要大。PP145103I=N==630.43ANU230N1-2如果將電樞繞組裝在定子上，磁極裝在轉(zhuǎn)子上，則換向器和電刷應(yīng)怎樣放置，才解：換向器放置在定子上，電刷放置在轉(zhuǎn)子上，才能作直流電機(jī)運(yùn)行1-3直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩T有何區(qū)別？它們是怎樣產(chǎn)生的？而直流E又有何區(qū)別？它們又是怎樣產(chǎn)生的？a解：直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是制動(dòng)性質(zhì)的，直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是驅(qū)(拖)動(dòng)性UEa都是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的。解：直流電機(jī)的主要部件有定子：主磁極(產(chǎn)生主極磁場(chǎng))、機(jī)座(機(jī)械支撐和導(dǎo)磁作用)、換向極(改善換向)、電刷(導(dǎo)入或?qū)С鲭娏?；轉(zhuǎn)子：電樞鐵心(磁路的一部分，外圓槽中安放電樞繞組)、電樞繞組(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換)、換向器(與電刷一起，整流或逆變)換向器在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中各起什么作用？解：換向器與電刷滑動(dòng)接觸，在直流發(fā)電機(jī)中起整流作用，即把線圈(元件)內(nèi)的交變NNNnNNNN求其額定電流和額定負(fù)載時(shí)的輸入功率。解：額定電流：I=PN=160103=401.99ANUn4400.9046NNP160000額定負(fù)載時(shí)的輸入功率：P=N=W=176873.76W必17.69kW1n0.9046N1)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)。解：1)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)：2)電樞電流為60A時(shí)，能產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩aaaaaaaaUaf解：直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有四種：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。以直流電動(dòng)機(jī)為勵(lì)：他勵(lì)NNNNa1)額定負(fù)載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)和額定電磁轉(zhuǎn)矩。2)額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩。NNNNNUn440人0.8446NN1)額定負(fù)載時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)和額定電磁轉(zhuǎn)矩aNNU=E+IRaaaaNNaNmnn10001200NN2)額定輸出(負(fù)載)轉(zhuǎn)矩T和空載轉(zhuǎn)矩TN0Nn1000N0N線？NffNNffN？響換向的電磁原因，才能對(duì)癥下藥，實(shí)施改善換向的方法。1-14換向極的作用是什么？它應(yīng)當(dāng)裝在何處？換向極繞組應(yīng)當(dāng)如何連接？如果換向換向極的作用是改善換向，它應(yīng)裝在主磁極的幾何中心線處，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，同，那就會(huì)更惡化換向，運(yùn)行時(shí)后刷邊的火花更大，甚至可能燒壞電刷和換向器。第二章電流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2-1什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？它包括哪幾個(gè)部分，各起什么作用？試舉例說(shuō)明。解：電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。它包含控設(shè)備，軸承是最簡(jiǎn)單的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2-2從運(yùn)動(dòng)方程式中，如何判定系統(tǒng)是處于加速、減速、穩(wěn)定還是靜止的各種運(yùn)動(dòng)狀解：電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線有交點(diǎn)；充分條件是：交點(diǎn)(T=TL)處滿足dT/dn<dTL/dn。2-4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在什么條件下得到固有機(jī)械特性n=f(T)的？一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)有一條固有機(jī)械特性；人為機(jī)械特性有降壓、電樞回路串電阻、弱磁三大類，有無(wú)數(shù)條。2-5起動(dòng)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)時(shí)為什么一定先加勵(lì)磁電壓？如果未加勵(lì)磁電壓，而將電樞接通電源，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，先加勵(lì)磁電壓是保證磁路中有正常磁通，否則先加電樞NNaNn=1500r/min，試計(jì)算：NU440I=N=A=2027.65AR2)減壓起動(dòng)的最低電壓U=IR=2000.217=43.3V2-7設(shè)有一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接在一電源上，如把外施電源極性倒換，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否改變？如何改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？接在直流電源上的電動(dòng)機(jī)若為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)又如解：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的外施電源極性倒換，電樞電流和磁場(chǎng)的方向同時(shí)改變，電動(dòng)機(jī)2-8什么叫電氣調(diào)速？指標(biāo)是什么？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速有哪幾種方法？解：電氣調(diào)速是指：人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，使新的人為機(jī)械特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)變化，所得到的新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。電氣調(diào)速的指標(biāo)有：調(diào)速范圍、調(diào)速的相對(duì)穩(wěn)定性、調(diào)速有：降壓、電樞回路串電阻、弱磁調(diào)速。NNNNaeNn1000NrminpaIa94a題2-6的直流電動(dòng)機(jī)，采用降壓調(diào)速，求在額定負(fù)載下：1)轉(zhuǎn)速降至500r/min,電樞電壓應(yīng)降到多少伏?2)0.8UN時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是多少?eNn1500N1)轉(zhuǎn)速降至500r/min,電樞電壓應(yīng)降到VVeNNa2)0.8UN時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是eN同？解：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)的三種方法，共同的特點(diǎn)是電從電網(wǎng)吸收電功率，從軸上吸收機(jī)械功率；反接制動(dòng)中的電源反接制動(dòng)U=-UN，機(jī)械特性過(guò)U=-UN，機(jī)械特性過(guò)-n0，從軸上吸收機(jī)械功率，電樞向電網(wǎng)回饋電能。NNNa流Imax=1.8IN，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載TL=0.8TN電動(dòng)運(yùn)行。試求：eNn1000NNC0.098eN1)能耗制動(dòng)瞬時(shí)n=1024.29r/min;U=0I=-1.8IbkN2)反接制動(dòng)瞬時(shí)n=1024.29r/min;U=-UI=-1.8INbkN直流電動(dòng)機(jī)，NNNNaLN1)如果用能耗制動(dòng)、倒接反接制動(dòng)以400r/min的速度下放位能負(fù)載，則應(yīng)串入多大的2)電動(dòng)機(jī)在反向再生制動(dòng)運(yùn)行下放重物，電樞回路不串電阻，求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3)現(xiàn)用制動(dòng)電阻R=10eNn1000NeNeN降解：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降的多(機(jī)械特性軟)；他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電流增加的多。第三章變壓器UU35103據(jù)什么原理工作的？它有哪些主要用途？解：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，它主要有變壓、變流、變換阻抗的作用?？勺鳛殡娏ψ儔浩?、儀用互感器、電子線路中的電源變壓器等。器的主要組成部分是什么？各部分的作用是什么？解：變壓器的主要組成部分是鐵心和繞組。鐵心是變壓器的磁路，繞組是變壓器的電3-3變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成？為什么要交錯(cuò)裝疊？解：鐵心作為變壓器的磁路，應(yīng)該是用導(dǎo)磁性能好的硅鋼片疊成，交錯(cuò)裝疊的目的是次、二次繞組的額定相電流。N=N=NNI=I3=2N2NSN2N3-5變壓器主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在等效電路中如何反映它們的1解：變壓器主磁通Φ通過(guò)鐵心閉合，同時(shí)交鏈一次、二次繞組，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1著傳遞能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料(空氣或變壓器油等)形成X是反映漏磁通對(duì)應(yīng)的漏電抗。一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220V/110V，如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V的電源上，對(duì)變壓器有何影響？解：如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V的電源上，則電壓上升，磁通上升，空載電流增加的比例更大，大于額定電流，變壓器繞組過(guò)熱將“燒”掉。3-7有一臺(tái)單相變壓器，已知SN=10500kV·A,UIN/U2N=35kV/6.6kV，鐵心的有效截面S=1580cm2，鐵心中最大磁通密度B=1.415T,試求高低壓側(cè)繞組匝數(shù)和電壓比(不計(jì)漏磁)。FemmFemmN705N=1==1332k5.3kVA均為兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈，高、低壓側(cè)每個(gè)線圈額定電壓分別為1100V和110V，現(xiàn)將它們進(jìn)行不同方式的聯(lián)結(jié)，試問(wèn)種不同的電壓比？2)高串、低并：I=2.273A3)高并、低并：I=5000=4.545AI=45.45A2N4)高并、低串：I=4.545AI=22.73A1N2N1221222211N876解：k=1==3.37N2602k12k12kkk0022k3.371221k111空載銅耗p可忽略不計(jì)，因此空載損耗p近似為鐵耗p;電力變壓器做短路試驗(yàn)時(shí)，短cu00Fe路損耗是銅耗與鐵耗之和，因?yàn)槎搪冯妷汉艿?，磁通?鐵耗很小，故短路損耗p近似為銅k耗p；負(fù)載時(shí)的實(shí)際鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗對(duì)比情況是，鐵耗基本不變(U不Cu1變)，但銅耗是與電流的平方正比，所以負(fù)載時(shí)的銅耗：p=I2r=(II)2I2r=b2pcu2k22N2NkkN3-11變壓器負(fù)載后的二次電壓是否總比空載時(shí)的低？會(huì)不會(huì)比空載時(shí)高？為什么？解：變壓器負(fù)載后的二次電壓不一定總比空載時(shí)的低，可能會(huì)比空載時(shí)高，當(dāng)k2k2SN1000kV·A,UIN/U2N=10000V/400V，IININAAYy聯(lián)結(jié)，空載及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：試驗(yàn)名試驗(yàn)名稱功率/W電源所加位置400低壓側(cè)短路60057.748130高壓鍘223)cosQ=0.8時(shí)，產(chǎn)生最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)β及最大效率n。2mmaxU4003Z'=2N==18.82mI12.27p17703r'=0==3.92mI12.272rmmmk==25mmmm1mmmmU6003Z=k==6kI57.74p81303r=k==0.81kI257.742X=Z2r2=620.812=5.95kkk2)電壓變化率：U=I1N(rcos+Xsin)Uk2k22NNN0kp0=pp0=p2p217703)=mkmN2o3-13變壓器出廠前要進(jìn)行“極性”試驗(yàn)，如圖3-31所示(交流電壓表法)。若變壓器Yd7Yy10Yd7Yy10：Yy2:3-16變壓器為什么要并聯(lián)運(yùn)行？并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？哪些條件必須嚴(yán)格遵守？解：當(dāng)要擴(kuò)大用電量的時(shí)候，要在原有的基礎(chǔ)上并聯(lián)新的變壓器，另外并聯(lián)運(yùn)行可以提高供電的可靠性、提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、減小總的備用容量；并聯(lián)運(yùn)行的條件①各臺(tái)變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺(tái)變壓器的電壓比應(yīng)相等；否則會(huì)出現(xiàn)環(huán)②各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組必須相同；否則大環(huán)流燒壞變壓器。③各臺(tái)變壓器的短路阻抗(或短路電壓)的相對(duì)值要相等；否則變壓器的利用率)上述條件②必須嚴(yán)格遵守。功能是什么？使用時(shí)必須注意什么？解：電壓互感器和電流互感器的功能是安全測(cè)量(與被測(cè)電路隔離)大電流、大電壓。電壓互感器使用時(shí)，二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許短路，鐵心的二次側(cè)繞組一端必須可靠接地等。電流互感器使用時(shí)，二次側(cè)繞組絕對(duì)不允許開路，鐵心的二次側(cè)繞組一端必須可靠接地等。1第四章三相異步電動(dòng)機(jī)解：三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相對(duì)稱電流通入三相對(duì)稱定子繞組而產(chǎn)生的。720r/mim。解：在三相繞組空間排序不變的情況下，由三相電流的相序決定。4-4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。磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力f，而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力距之總和即為電磁轉(zhuǎn)矩T，它驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。三相異步的轉(zhuǎn)速n總要略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1，這就是異步電動(dòng)機(jī)的“異步”由來(lái)。4-5若三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)4-6何謂異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)？1.5%~5%。起動(dòng)瞬時(shí)的轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)差率s=0，是理想空載狀態(tài)，這在實(shí)際中不存在。NNN解：因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速n略低于但很接近于對(duì)應(yīng)的同步速，因此選擇1000r/minN60f6050n750Nn1000Nn=n(1－s)=1500×(1－0.05)r/min=1425r/minN14-8簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的主磁路包括哪幾部分？和哪些電路耦合？4-9為什么異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？而且空氣隙鐵心段的磁阻很小，使額定電壓下產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流小(建立磁場(chǎng)的無(wú)功分量小)，運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)高。空氣隙很小也是為了主磁路的空氣隙段的磁阻小。4-10一臺(tái)△聯(lián)結(jié)的YE3-132M-4異步電動(dòng)機(jī)，其P=7.5kW，U=380V，n=1440r/min,NNNNNININ=15A1N3UnCos33800.9040.84NNNNA1N33對(duì)三相交流繞組的基本要求l)交流繞組通過(guò)電流之后，必須形成規(guī)定的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)。2)三相繞組在空間布置上必須對(duì)稱，以保證三相磁通勢(shì)及電動(dòng)勢(shì)對(duì)稱。3)交流繞組通過(guò)電流所建立的磁場(chǎng)在空間的分布應(yīng)盡量為正弦分布。4)在一定的導(dǎo)體數(shù)之下，建立的磁場(chǎng)最強(qiáng)而且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。散熱條件好。什么？其中第一種繞組在理論分析中清晰(后三者都可以等效成單層整距疊繞組)，實(shí)際中不采用p線圈邊。雙層繞組可做成有效的短距繞組來(lái)削弱高次諧波，從而改善電磁性能。線圈邊。雙層繞組可做成有效的短距繞組來(lái)削弱高次諧波，從而改善電磁性能。解：對(duì)于雙層繞組，每槽的上、下層線圈邊，可能屬于同一相的兩個(gè)不同線圈，也可能相屬關(guān)系，即劃分的相帶是對(duì)上層邊而言。1ZT=1=2p個(gè)槽內(nèi)的線圈邊構(gòu)成U相。因q=2,p≧2,實(shí)際中最合適的繞組型式是鏈?zhǔn)嚼@組(y=τ-1=5)1Z36Z36T=1=Z36T=1==9y=(79)/9=72p22N1N130，這12個(gè)槽內(nèi)的線圈上層邊與相應(yīng)的下層邊(y=7)構(gòu)成12個(gè)線圈，分布在4個(gè)極下，共四個(gè)線圈組(每個(gè)是q=3個(gè)線圈串聯(lián))，根據(jù)并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2,畫線圈組之間連線。NN1N111E0.8538030.01876Wb4.44fkN4.44500.933481N114-18三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器有何異同點(diǎn)？同容量的兩者，空載電流有何差異？?jī)烧呓猓喝喈惒诫妱?dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路，變壓器的一、二次電路都是通過(guò)交、交勵(lì)磁的磁異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的，輸出機(jī)械功率，繞組，基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式中有基波繞組因數(shù)k(0.9<k<1)。Z364-19異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的還是由空載電流大小決定解：異步電動(dòng)機(jī)主磁通的大小是由外施電壓大小決定的(頻率一定下)。解：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，磁路中的氣隙很大，磁阻大，那么在定子三相繞組過(guò)熱而“燒”壞。4-21拆修異步電動(dòng)機(jī)時(shí)重新繞制定子繞組，若把每相的匝數(shù)減少5%，而額定電壓、解：每相的匝數(shù)減少，額定電壓、額定頻率不變，磁通增加，空載電流增加，運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)降低；磁通增加還導(dǎo)致鐵耗增加，效率降低。有何關(guān)系？試說(shuō)出s=1和s=s兩種情況下，以上各量的對(duì)應(yīng)大小。N解：三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的中的電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗和轉(zhuǎn)差率成正比，功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān)(。s=1情況下，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗均為最大，功率因數(shù)最小，s=s時(shí)，情況相反。N4-23異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速是否變化？為解：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)F相對(duì)空間的轉(zhuǎn)速不變化，2因?yàn)镕與F空間相對(duì)靜止，都為同步速，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。21頻率相同，所以要進(jìn)行頻率折算；即轉(zhuǎn)子等效靜止。另外定、轉(zhuǎn)子的相數(shù)和匝數(shù)不同，相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不相等，并不起來(lái)，所以定、轉(zhuǎn)子電路要合成等效電路必須進(jìn)行繞組折算。折算的原則是F不變，有功和無(wú)功功率均不變。頻率折算；即轉(zhuǎn)子等效靜止，轉(zhuǎn)子電流公2再乘以電流變比。4-25異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路和變壓器的T形等效電路有無(wú)差別？異步電動(dòng)機(jī)等效2解：兩者的T形等效電路在“T”字上無(wú)差別，但變壓器的負(fù)載是真實(shí)的用電負(fù)載Z’，L22rss上的有功電功率來(lái)等效，而感抗和容抗上的電功率是無(wú)功功率，不能24-26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？根據(jù)磁通勢(shì)平衡方程式，定子磁通勢(shì)要增加，因此定子電流也要跟著增加。4-27三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為多少？為什么會(huì)這樣低？當(dāng)在額定負(fù)載解：三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)功率因數(shù)約為0.2，因?yàn)榭蛰d電流主要為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的也要增加，因此功率因數(shù)會(huì)提高。4-29一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，s=0.02，，問(wèn)此時(shí)通過(guò)氣隙傳遞的電磁功率有百分之幾轉(zhuǎn)N解：此時(shí)通過(guò)氣隙傳遞的電磁功率有百分之二轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子銅耗。有百分之九十八轉(zhuǎn)化為試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁功率Pem、轉(zhuǎn)差功率pCu2和總機(jī)械功率Pm。解：電磁功率：P=P-p-p=8600-210-425=7965Wem1FeCu1轉(zhuǎn)差功率：p=sP=0.034×7965=270.81WCu2em總機(jī)械功率P=P-p=7965-270.81=7694.19WmemCu24-31有一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)的4極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，P=150kW，U=380V，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)NN子銅耗P=2210W，機(jī)械損耗P=2640W，雜散損耗P=1000W,試求額定負(fù)載時(shí)：Cu2msemNcumsp2.210s=cu2==0.0142Np155.85N1P155850n15001P150000N與轉(zhuǎn)速有關(guān)(空載試驗(yàn)轉(zhuǎn)速基本不變)，與電壓的平方無(wú)關(guān)。以電壓的平方為橫坐標(biāo)，鐵耗與機(jī)耗之和為縱坐標(biāo)，點(diǎn)繪鐵耗與機(jī)耗之和與電壓平方的關(guān)系曲線(直線)，延長(zhǎng)直線到縱坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上的截距即為機(jī)械損耗，鐵耗和機(jī)耗就此分離。曲線與直流電動(dòng)機(jī)的有何異同點(diǎn)？解：兩者都是在固有參數(shù)的條件下所求取，都有轉(zhuǎn)速特性、效率特性、電磁轉(zhuǎn)矩特性。但異步電動(dòng)機(jī)還有電流特性和功率因數(shù)特性。12第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)5-1電網(wǎng)電壓太高或太低，都易使三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組過(guò)熱而損壞，為什么？解：電網(wǎng)電壓太高，磁通增大，空載電流大增，超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞；電網(wǎng)電壓太低，磁通太小，同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)子電流大增，定子電流也跟著大增，也超于額定電流，繞組過(guò)過(guò)熱而損壞。定轉(zhuǎn)矩不能設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩？矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)降速而停機(jī)。5-3三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓大小有什么關(guān)系？如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將變?yōu)槎啻?？若電?dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)電速、轉(zhuǎn)子電流、定子電流各有什么變化？解：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。如果電源電壓下降20%，則電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將降為原來(lái)的64%。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電壓下降后電動(dòng)機(jī)的主磁通下降、轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)子電流增加、定子電流增加。NNf=50Hz,r=r'=0.012業(yè),X=X'=0.06業(yè)，略T，試求額定轉(zhuǎn)矩、過(guò)載能力和最大N12120Nn150010011212T3830.3mT16.88N最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)差率：s=r,2=0.012=0.1rr定性畫出U=0.8U的人為機(jī)械特性和轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性(n=n/2)。Nm1解：定性畫人為機(jī)械特性時(shí)，看同步點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、起動(dòng)點(diǎn)的變化情況。根據(jù)同步點(diǎn),mXX,112下圖中①是定性畫的固有機(jī)械特性(設(shè)4極電機(jī))，②是U=0.8U的人為機(jī)械特(同步N點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值分別為固有的0.64倍)；③轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性 (n=n/2)。(同步點(diǎn)不變，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變，位置n=n/2、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大)m1m1步電動(dòng)機(jī)全壓起起動(dòng)時(shí)，為何起動(dòng)電流大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大？以全壓除以短路阻抗，起動(dòng)電流大，I=I，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不是額定轉(zhuǎn)矩的(5~7)倍。(起st1N不變，根據(jù)定子電路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將減小，則主磁通1將與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成比例的減??；第二，起動(dòng)時(shí)s=1，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻大得多，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，雖然起動(dòng)電流大，但轉(zhuǎn)子電流的有功分量并不大。由轉(zhuǎn)矩公式T=CT1I’2cos2可知，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩NNrr'0.072,XX'0.06,f50Hz試求：全壓起動(dòng)時(shí)的定子電流(略空載電流)及1212N其功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；Y/△起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。U380IN893.84Ast相(rr')2(XX')2(0.0720.072)2(0.20.2)21212cos1(rr')r12X1212ns=1N==0.02N23802〉0.072/0.02MT727.68NY：T1098.645-8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)最佳？械負(fù)載所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選配，較靈活。NNNNMmstst②如果供電電源允許的最大沖擊電流為1800A，采用定子串電抗起動(dòng)，求串入電抗后的③如果采用Y-△起動(dòng)，起動(dòng)電流降為多少？能帶動(dòng)1250N·m的負(fù)載起動(dòng)嗎？為什么？2)若采用串電抗器起動(dòng)，則T1.8TT'=st=N=0.428T0.5Tstk2(7527/1800)2NN可見串電抗器后不能滿足半載起動(dòng)的要求，不能采用。3)若采用Y/△起動(dòng)I3689I'=st==1229.7At4)若采用自耦變壓器起動(dòng)：10.590.698取標(biāo)準(zhǔn)抽頭：64%kT6.76N.m>1250Nmst.5-10為什么繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接合適電阻即能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)電流的有功分量也會(huì)下降，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變得下降了。最大(頻敏變阻器鐵心的鋼片厚)，等效的串入轉(zhuǎn)子的電阻大，所以具有轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的阻器的鐵耗隨頻率的平方下降而下降，轉(zhuǎn)子等效電阻隨之無(wú)級(jí)減小，起動(dòng)平滑(穩(wěn))。的一半時(shí)，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在s=2.2和s=-0.2，問(wèn)兩種情況各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？?jī)煞N況下的轉(zhuǎn)速是否相等？從能量損耗的角度看，哪種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)？解：電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在s=2.2和s=-0.2，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)行于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)和反向111)若要使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為0.7T，轉(zhuǎn)子每組應(yīng)串入的電阻值：N2)保持1)小題所串入的電阻值，當(dāng)T=0.4T和T=T時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各為多大？各LNLN3)定性畫出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。sts20.70.02gr=E2Ns=42000.02=0.078)23IN362N2N(r+R)s(0.078+5.49)0.40.022)s=2pg==0.571r0.07821s=2bkg==1.428r0.0782(TL=0.4TN)(電動(dòng)狀態(tài))(TL=TN)13)定性畫出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)：5)定性畫出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。N5)定性畫出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。NNNN2N2Nm01)如果要以300r/min提升重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。2)如要以300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。3)如要以785r/min下放重物，應(yīng)采用什么制動(dòng)方式，需串入的電阻值。N7502346.7LNps20.0471gR=(s1)r=(7501)0.09=2.59倒拉反接制動(dòng)bks20.0471g3)用再生制動(dòng)經(jīng)濟(jì)：R=(0.0471)r=0所以不需串入電阻bk0.04712rbks220.047g5)定性畫出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。繞組的接線方式有不同，但其共同點(diǎn)是什么？改變定子繞組接線的同時(shí)W兩相出線端對(duì)調(diào)的方法，相當(dāng)于電源的相序改變。5-18基頻以下的變頻調(diào)速，為什么希望保證U/f=常數(shù)？當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，是否11也是保持U/f=常數(shù)，為什么？討論變頻調(diào)速的機(jī)械特性(U/f=常數(shù))。1111的變頻調(diào)速，希望保證U/f=常數(shù)，使主磁通為一常數(shù)。若只f下降，U1111不變，而則主磁通上升，鐵心嚴(yán)重飽和,I急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增0加，效率降低，從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，不能保持U/f=常數(shù)，11因f上升，電壓不能跟著上升，額定電壓是不能超過(guò)的?；l以下，U/f=常數(shù)的機(jī)械特性11111m1m是一個(gè)常數(shù)，機(jī)械特性的硬度不變，而(U/f)2=常數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與11所降低?；l以上，f增加，最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，硬度不變。這樣就可定性畫出變頻調(diào)速的1機(jī)械特性。5-19為什么說(shuō)變頻調(diào)速是籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速發(fā)展方向？解：變頻調(diào)速平滑性好，效率高，機(jī)械特性硬，調(diào)速范圍寬廣，只要控制端電壓隨頻率隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速得到了廣泛應(yīng)用的保證(變頻器實(shí)。5-20試述繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速原理和調(diào)速過(guò)程，它有何優(yōu)缺點(diǎn)？機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。調(diào)速過(guò)程：p12LsE↑,I’和T↑至T=T時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，并在比n低的新轉(zhuǎn)速n下穩(wěn)定22Lab運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方法簡(jiǎn)單方便，初投資少，容易實(shí)現(xiàn)，而且其調(diào)速電R還可以兼作起動(dòng)與p制動(dòng)電阻使用。在起重機(jī)械的拖動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。缺點(diǎn)：調(diào)速的平滑性差；機(jī)特軟，調(diào)速范圍不大；空、輕載時(shí)調(diào)速不明顯；由于轉(zhuǎn)差功ememPemem是因?yàn)?，調(diào)速瞬間，若新的同步速高于轉(zhuǎn)速，n>n,出現(xiàn)回饋制動(dòng)的降速過(guò)程(機(jī)械特性在1特性在第I象限，不會(huì)出現(xiàn)n>n的狀況。1N2N2Nm重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)(略T)試求：01)已知電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)35.4r時(shí)主鉤上升1m，現(xiàn)要求拖動(dòng)該額定負(fù)載重物以8m/min的速度上升，求應(yīng)在轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值。N6002LNRsr8ps20.031grg0.023215-23什么是串級(jí)調(diào)速？串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？解：串級(jí)調(diào)速是指在轉(zhuǎn)子上串入一個(gè)和轉(zhuǎn)子同頻率的附加電動(dòng)勢(shì)E去代替原來(lái)轉(zhuǎn)子所f串的電阻。串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn)為了改善繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速中低速時(shí)效率低的缺點(diǎn)，將消耗在外串電阻上的大部分轉(zhuǎn)差功率sP送回到電網(wǎng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為em獲得一個(gè)大小、相位可調(diào)，其頻率與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相等的附加電動(dòng)勢(shì)E，可采用晶閘f管串級(jí)調(diào)速等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。5-24為什么說(shuō)串級(jí)調(diào)速是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向？解：串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性硬，調(diào)節(jié)范圍大，平滑性好，效率高，是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)很有發(fā)展前途的調(diào)速方法。動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，離合器磁極：與生產(chǎn)機(jī)械連接)。當(dāng)離合器的勵(lì)磁電流I=0時(shí)，電磁轉(zhuǎn)差離合器f磁極不受力，機(jī)械負(fù)載靜止，是“離”狀態(tài)；當(dāng)I≠0時(shí)，離合器電樞切割離合器磁極磁f調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流I的大小，即可平滑調(diào)速。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下I越大，轉(zhuǎn)速也越高。由于離ff合器的電樞是鑄鋼，電阻大，其機(jī)械特性軟，不能滿足靜差度的要求，調(diào)速范圍不大。為此可采用速度負(fù)反饋的晶閘管閉環(huán)控制系統(tǒng)，得到硬度高的機(jī)械特性，以擴(kuò)大調(diào)速范圍。第六章其他用途的電動(dòng)機(jī)6-1為什么單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？單相異步電動(dòng)機(jī)有哪些起動(dòng)方法？零，不能自行起動(dòng)。單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法有兩大類：分相起動(dòng)和罩極起動(dòng)。生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(在起動(dòng)中，串合適電容的，可使電流超前電壓，得到接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大)，轉(zhuǎn)速上升到一定速度，輔繞組自動(dòng)斷開，剩下主繞組進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。單相電類小型機(jī)床泵壓縮機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械洗衣機(jī)電機(jī)等，單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)適用于300mm以片疊壓而成，定子凸極鐵心上安裝單相繞組，在每個(gè)磁極極靴的1／3~1／4處開有一個(gè)小槽，槽中嵌入短路銅環(huán)將小的部分極靴罩住。轉(zhuǎn)子均采用籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。當(dāng)罩極式電動(dòng)機(jī)的阻礙磁通的變化，這就使穿過(guò)短路環(huán)部分的磁通滯后于通過(guò)磁極未罩部分的磁通，造成磁場(chǎng)stNstN下的臺(tái)式電風(fēng)扇、煤氣灶的鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)等；另單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)不能改變轉(zhuǎn)向。它的旋轉(zhuǎn)方向能改變嗎？相罩極式異步電動(dòng)機(jī)如不改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不能改變其轉(zhuǎn)向。扇葉，則都會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速較高，這是什么故障？組接通，有脈振磁場(chǎng)產(chǎn)生；如用手撥動(dòng)或反撥動(dòng)風(fēng)扇葉，則都會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)且轉(zhuǎn)速較高，這是有了有可能是輔繞組串的電容壞了，或是輔繞組接線不可靠，沒有接通。6-6一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組星形聯(lián)結(jié)，工作中結(jié)果一相繞組斷線，原來(lái)若為輕載運(yùn)行，能否允許電動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作？為什么？原來(lái)若為重載運(yùn)行，又如何？制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，合成轉(zhuǎn)矩降低，帶負(fù)載能力降低，只能輕載運(yùn)行。原來(lái)若為重載運(yùn)行，因定子電流激增，大于額定電流，同時(shí)轉(zhuǎn)速迅速降低，不能正常運(yùn)行。得多，結(jié)構(gòu)上也容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。6-8正常運(yùn)行時(shí)三相同步電動(dòng)機(jī)為什么能保持同步狀態(tài)，而三相異步電動(dòng)機(jī)卻不能？動(dòng)勢(shì)了。6-9改變勵(lì)磁電流時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的定子電流發(fā)生什么變化？對(duì)電網(wǎng)有什么影響？解：在輸出功率不變的情況下，改變勵(lì)磁電流I大小時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)大小變化。為f提高或降低的影響。關(guān)系曲線，因曲線形似V形，故稱為同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線。P一定時(shí)對(duì)應(yīng)的V形曲線最2于電網(wǎng)上的負(fù)載多為異步電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，因此如果將運(yùn)行在電網(wǎng)上的同步電動(dòng)機(jī)工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下，則除拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械外，還可用它吸收超前的無(wú)功電流(容性)去彌補(bǔ)異步電動(dòng)因數(shù)，現(xiàn)代同步電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計(jì)為1~0.8(超前)。6-11同步電動(dòng)機(jī)為什么不能自行起動(dòng)？一般采用哪些起動(dòng)方法？。同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)有：異步起動(dòng)法和其它電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)法等。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(相對(duì)切割速度快，勵(lì)磁繞組匝數(shù)多)，為限制感應(yīng)電流，勵(lì)磁回路中應(yīng)串聯(lián)起動(dòng)電阻，即先經(jīng)過(guò)附加電阻短接。6-13直線異步電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)的主要差別是什么？直線異步電動(dòng)機(jī)有哪種生的是滑行磁場(chǎng)。直線異步電動(dòng)機(jī)有主要結(jié)構(gòu)形式為：平板型、管型、圓盤型。反方向，由此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，仍朝固定方向正常旋轉(zhuǎn)。6-15開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)？應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？調(diào)速性能好、系統(tǒng)控制靈活、有良好的動(dòng)態(tài)特性等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用在服裝機(jī)械、食品機(jī)械、空調(diào)生產(chǎn)線等傳送機(jī)構(gòu)或流水線上。6-16無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有何優(yōu)點(diǎn)？子換向取消了有刷直流電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器的滑動(dòng)接觸，因此具有壽命長(zhǎng)，可靠性高，無(wú)電氣接觸火花，防爆性好，無(wú)線電信號(hào)干擾小等優(yōu)點(diǎn)。6-17盤式直流電動(dòng)機(jī)與一般徑向直流電動(dòng)機(jī)相比有何長(zhǎng)處？應(yīng)用于哪些場(chǎng)合？車、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公自動(dòng)化產(chǎn)品等中得到應(yīng)用。6-18錐形異步電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)？為什么能自剎車？轉(zhuǎn)子表面的力分解成徑向分力和軸向分力。與普通異步電動(dòng)機(jī)一樣，氣隙均勻