电机与拖动技术(基础篇)习题解答

1、第1章思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么?答：（一）定子1主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：由低碳钢片叠成 绕组：由铜线绕成2换向磁极：改善换向，包括： 铁心： 中大型由低碳钢片叠成。 小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。3机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。4电刷装置：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。（二）转子1 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由硅钢片叠成。2 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。由铜线绕成。3 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。

2、.NSa+_AB4 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a为例), 电枢绕组的a导体处于N极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为，转半圈后，a处于S极下，电动势方向变为，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。这就是直流发电机的工作原理。.NSa-+AB1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a为例），电枢绕组的a导体处于N

3、极底下，电流方向为，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a处于S极下，电流方向变为，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组内部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。这就是直流电动机的工作原理。1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组内部的交流电流引出到外电路变为直流电。同时把电动机外部的直流电引入到电枢绕组内部变为交流电。电刷固定不动，换向器旋转，因而配合默契，缺一不可。1-5单叠绕组的特点有哪些？

4、答: 单叠绕组有以下特点：；2a=2p；电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势；电枢电流等于各并联支路电流之和。1-6单波绕组的特点有哪些？答:单波绕组具有以下特点：；并联支路对数a=1；电枢电动势等于支路感应电动势；正负电刷间电动势最大。电枢电流等于并联支路电流之和。1-7画图表示单叠绕组的各种节距。y1y2y132yk答: 第一节距 第二节距 换向节距 合成节距1-8画图表示单波绕组的各种节距。132y1y2yyk7答: 第一节距 第二节距 换向节距 合成节距1-9直流电机绕组元件的电动势和电刷两端的电动势有什么区别？答：直流电机绕组元件的电动势

5、是一个绕组元件产生的感应电动势，而电刷两端的电动势可以是多个绕组元件感应的电动势相串联之和。1-10一台直流发电机，PN=145 kW，额定电压UN=230V，nN=1450r/min，求该电机的额定电流？解： 1-11一台直流电动机，PN=10 kW，UN=230V，nN=1550 r/min，N=90%，其额定电流是多少？解： 1-12一台直流发电机，PN=100kW，UN=230V，nN=2850r/min，N=85%，求该电机的额定电流及额定负载时的输入功率。解： 解:图略。=a=p=2解: 图略。= = a=1答案:定子 转子答案:机械 电 ;电 机械答案:叠 相反 相同答案:p 1

6、答案:B答案:D答案:错答案:对答案:对答案:错答案同思考题与习题1-2答案同思考题与习题1-3解： 解：=a=p=1解：= = a=1第2章答：答：电枢反应结果：一可能使气隙磁场畸变，一极尖磁场增强另一极尖磁场削弱。 二是去磁作用。答：在直流发电机中也有电磁转矩，电磁转矩的方向与电枢旋转方向相反。如何？答：直流电动机工作时，电枢回路有感应电动势产生，电动势方向与电枢电流方向相反。答：换向磁极装于几何中性线位置，是因为换向元件处于几何中性线。答：换向极绕组与电枢绕组串联。答：改善换向的方法：答：答:坐标不同 形状相同。直流发电机: U直流电动机 U直流电动机 U V第3章以电动机带动生产机械运

7、转的拖动方式称为电力拖动，凡是由电动机作原动机，拖动生产机械运转，能完成生产任务的系统，都称为电力拖动系统。（1） （2）确定转矩正、负号的规则如下：1）电磁转矩Tem与转速n的正方向相同时为正，相反时为负；2）负载转矩TL与转速n的正方向相反时为正，相同时为负；3）惯性转矩的大小及正、负号由Tem和TL的代数和决定。（3）当=时，转速变化率dn/dt=0，则电力拖动系统处于稳定运行状态，电动机静止或作匀转速运动。 当时，则转速变化率dn/dt0，电力拖动系统加速运行。 当时，则转速变化率dn/d0，电力拖动系统减速运行。nOTL 位能性恒转矩负载特性nOTL 反抗性恒转矩负载特性 通风机类负

8、载特性nOTL12TL0O 恒功率负载特性nTL当他励直流电动机的电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻时的机械特性称为固有机械特性。其固有机械特性的方程式为： 如果人为地改变电动机机械特性中磁通、电源电压和电枢回路串联电阻任意一个或两个、甚至三个参数，这样的机械特性称为人为机械特性。设有一电力拖动系统，原来处于某一转速下运行，由于受到外界某种扰动，如负载的突然变化或电网电压的波动等，导致系统的转速发生变化而离开了原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当外界扰动消失后能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是稳定的。（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特

9、性必须有交点，即存在Tem=TL；（2）充分条件：在交点Tem=TL处，满足。或者说，在交点的转速以上存在TemTL。Tem=TL （1）这样，仅用一个运动方程式就可以研究实际多轴系统的问题（2）负载转矩、负载力、飞轮矩、运动质量的折算（3）负载转矩、负载力折算：功率不变飞轮矩、动力质量的折算：保持系统储存的动能不变nn0nNTemTLRa UN0Ra+RadU（a）稳定；（b）稳定；（c）稳定；（d）不稳定；（e）不稳定；（f）稳定解：（1）过（0，n0）和（TN，nN）两点作直线即为固有机械特性（2）=（3）=（4）=n16621500Tem63.6710234831解：（1）0.2根据：

10、代入数据得： 解得: (1) 电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻(2) 转速n(3)电磁转矩Tem(1)电力拖动 (2)电动机 (3)生产机械(1)硬(2)软BC错错错A点稳定，B点不稳定（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，即存在Tem=TL；（2）充分条件：在交点Tem=TL处，满足。或者说，在交点的转速以上存在TemTL。nOTL 位能性恒转矩负载特性nOTL 反抗性恒转矩负载特性 通风机类负载特性nOTL12TL0O 恒功率负载特性nTL解：（1） （r/min） 计算额定电磁转矩过（0，n0）和（TN，nN）两点作直线即为固有机械特性（2）1054.8

11、8（r/min）（3）=1100（r/min）=0A第4章（1）直接启动启动电流很大，通常为额定电流的1020倍（2）过大的启动电流使电网电压迅速下降，引起电网电压的波动，影响其他设备的正常工作。会使电刷与换向器间产生强烈的火花，使电动机在正常运行时的转速降落增大，换向恶化，甚至会烧毁电动机。（1）这样才能启动，否则启动不了（转速达不到要求）（2）损耗大，转速达不到要求。1直接启动不采取任何限制启动电流措施，方法简单，只限于功率很小的家用电器中的直流电动机。2.降压启动降压启动需要可调的直流电源，自动控制程度较高。设备投资较大，但它启动电流小，升速平稳，且启动过程中能量损耗小，在对启动性能要求

12、较高的场合得到广泛应用。3.电枢回路串电阻启动电枢回路串电阻启动，能量损耗较大，经济性较差，常用于容量不大，对启动性能要求不高的场合。电动状态的电磁转矩与转速同向，制动状态的电磁转矩与转速反向。1能耗制动常用于反抗性负载电器制动停车。2回馈制动回馈制动在时出现。3反接制动电源反接制动适用于要求强烈而迅速反转的场合；倒拉反接制动适用于位能性负载低速下放重物的场合。（1）当转速下降到零时，电磁转矩仍小于负载转矩，（2）1能耗制动能耗制动的特点是：控制线路比较简单，制动过程中不需要从电网吸收电功率，比较经济安全，但在转速降到较低时，制动转矩变得很小，制动作用大为减弱。 2回馈制动回馈制动在时出现，在

13、调速过程中不需改变接线，电动机从电动状态自然转入回馈制动状态运行，线路简单，实现容易。另外，回馈制动将系统存储的机械能转变成电能回馈给电网，节省能源，经济性好。3反接制动反接制动的特点是：制动过程中，制动转矩随转速降低的变化较小，制动较强烈。在电动机静止不动时，也存在制动转矩；制动过程中，要从电网吸收大量电能，电枢反接制动到转速为零时，不及时切断电源，电动机就会反向启动。答：静差率是指电动机由理想空载到额定负载时的转速降落nN=n0-nN与理想空载转速n0之比，即：它反映了负载变化时转速的变化程度，即转速的稳定性。静差率的大小与机械特性的斜率（或硬度）及理想空载转速n0的大小有关。特性斜率小（

14、硬度大）、理想空载转速高，则静差率就小，反之就大。电枢串电阻调速时， n0不变，转速越低，需要串联的电阻越大，机械特性的斜率越大，转速降落n也越大，所以静差率越大；降压调速时，虽然机械特性的斜率（或硬度）不变，但n0减小了，所以低速时的静差率大。 1调速范围调速范围是生产机械所能达到的最高转速与最低转速之比。用D表示，即 2静差率（相对稳定性）调速的相对稳定性是指负载转矩变化时，转速随之变化的程度，常用静差率来衡量。 3调速的平滑性调速的平滑性可用平滑系数表示，其定义是相邻两级转速之比，即： K值越接近1，调速平滑性越好。当K=1时，称为无级调速，即在调速范围内，转速可以达到任意值。4调速的经

15、济性调速的经济性是指对调速设备的投资和电能损耗、调速效率等经济效果的综合比较。无论采用哪一种调速方法，都希望初始投资越小越好，运行费用越低越好。5调速时的容许输出容许输出是指保持额定电流条件下调速时，电动机容许输出的最大功率或最大转矩与转速的关系。容许输出的最大转矩与转速无关的调速方法称为恒转矩调速方法；容许输出的最大功率与转速无关的调速方法称为恒功率调速方法。答：电动机的理想空载转速是指电枢电流Ia=0时的转速，即 。实际上若Ia=0，电动机的电磁转矩Tem=0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起

16、来，必须提供一定的电枢电流Ia0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流Ia0及电磁转矩T0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，Ia=0是理想空载，对应的转速n0称为理想空载转速；是Ia= Ia0实际空载，对应的转速n0的称为实际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 (1)静差率与调速范围是互相联系的两个指标，由于最低转速决定于低速时的静差率，因此，调速范围必然受到低速特性静差率的制约。以降压调速为例，推导出调速范围D与低速静差率的关系。 (2)机械特性

17、越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高1电枢串电阻调速的特点有：串入电阻后转速只能降低，由于机械特性变软，静差率变大，特别是低速运行时，负载稍有变动，电动机转速波动就很大。调速的平滑性不高。由于电枢电流大，调速电阻消耗的能量较多，不经济。调速方法简单，设备投资少。这种调速方法适用于小容量电动机的调速。2降压调速的特点有：机械特性硬度不变，静差率小，但有所增大，调速性能稳定，故调速范围广。电源电压能平滑调节，故调速平滑性好，可实现无级调速。降压调速是通过减小输入功率来降低转速的，低速时，损耗减小，调速经济性好。调压电源设备复杂，造价高，初始投资大。降压调速的性能好，主要被广泛用于自动控制系统中。3

18、弱磁调速的特点有：弱磁调速机械特性较软，受电动机换向条件和机械强度的限制，转速调高的幅度不大。调速平滑，可以实现无级调速。在功率较小的励磁回路中调节，能量损耗小。控制方便，控制设备投资少。因为只有弱磁调速才可以调高转速 对于串励直流电动机,由于理想空载转速为无穷大,所以它不可能有回馈制动运转状态串励直流电动机的能耗制动分为他励式和自励式能耗制动两种. (1)他励能耗制动他励能耗制动是把励磁绕组由串励形式改接成他励形式,即把励磁绕组单独接到电源上,电枢绕组外接制动电阻RB后形成回路,由于串励直流电动机的励磁绕组电阻很小,如果采用原来的电源,因电压较高,则必须在励磁回路中串入一个较大的限流电阻，此

19、外还必须保持励磁电流的方向与电动状态时相同,否则不能产生制动转矩 (2)自励能耗制动自励式能耗制动时,电枢回路脱离电源后,通过制动电阻形成回路,但为了实现制动,必须同时改接串励绕组,以保证励磁电流的方向不变。2.反接制动串励直流电动机的反接制动也有电枢电压反接和倒拉反接制动两种,制动的原理,物理过程和他励直流电动机相同,反接制动时,电枢中也必须串入足够大的电阻以限制电流.应该说明的是在进行反接制动时,电流 与磁通 只能有一个改变方向,通常是改变电枢电流的方向,即改变电枢电压的极性,而励磁电流的方向维持不变. （1）只改变励磁绕组极性（2）只改变电枢绕组极性串励电动机理想空载转速为无穷大,实际上

20、由于有剩磁磁通存在,n0一般可达(56)nN,空载运行会出现飞车现象.因此, 串励电动机是不允许空载或轻载运行或用皮带传动的。复励电动机: 他励电动机: 串励电动机: 反抗性恒转矩负载:反向电动状态位能性恒转矩负载:反向回馈状态（1）204.1（V）（A）能耗制动时的总电阻应串联的制动电阻（2）（V）（A）能耗制动时的总电阻应串联的制动电阻（2）=568.3（1）欠载 （2）过载（1）恒转矩 （2）恒功率（3）通风机类(1) 电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻(2) 转速n(3)电磁转矩Tem（1）直接启动（2）降压启动（3）电枢回路串电阻启动理想空载转速n0BBBCCCC正确错正确

21、（1）只改变励磁绕组极性（2）只改变电枢绕组极性（1）电磁转矩方向与旋转方向相反（2）使电动机很快地减速或停车 （1）调速范围 （2）静差率（相对稳定性）（3）调速的平滑性（4）调速的经济性（5）调速时的容许输出（1）（r/min） 计算额定电磁转矩（r/min）（2）=（r/min）（3）=（r/min）（4）=1281（r/min）（1）=3283.6A（2）第5章（1） （2）变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流im， 产生励磁磁动势fm，在铁芯中产生交变主磁通m, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e1

22、和e2，且有、显然，由于原副边匝数不等，即N1N2，原副边的感应电动势也就不等，即e1e2，而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1E1、U2E2，故原副边电压不等，即U1U2。（3）变压器是通过电流的交变产生磁通的变化，次级线圈又通过磁通的变化产生次级电流，他们的交变频率是一致的，所以不能改变频率。额定容量是指变压器的视在功率，单位是,千瓦是有功功率的单位。铭牌上标出效率，没有功率因素。 当变压器空载运行时，唯有一次绕组中有电流流过，此电流称为空载电流，用表示。空载电流 产生交变磁通，交变磁通的绝大部分沿铁芯闭合，同时交链一、二次绕组，称为主磁通。有很少一部分磁通沿变压器油和空气路径闭合，只交

23、链一次绕组，称为一次绕组的漏磁通。 变压器负载运行时，主磁通分别在一、二次绕组中产生感应电动势和。同时，和还产生漏磁通和，它们在各自绕组中产生漏电势和。 jjjjjj因为有磁的联系，变压器负载运行时，一次电流有两个分量，一个是励磁分量，用以产生主磁通；另一个是负载分量（），用以抵消二次绕组磁动势对主磁通的影响。 由于远远小于，故可忽略，此时，一、二次绕组电流关系为 说明变压器负载运行时，一、二次电流与其匝数成反比，具有变换电流的作用。根据可知，因此，一次绕组匝数减少,主磁通将 增加，磁密，因不变，将随的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率下降。因为磁阻，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律，当线圈匝

24、数减少时，励磁电流增大。 又由于铁心损耗，所以铁心损耗增加。由， 当U1 不变时，若N1减少, 则每匝电压增大，所以将增大，E2也将增大。按照常规励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。 电源电压降至额定值一半时，根据可知，于是主磁通减小，磁路饱和程度降低，磁导率增大，磁阻减小, 导致电感增大，励磁电抗也增大。但是漏磁通路径是线性磁路， 磁导率是常数，因此漏电抗不变。励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不同的使用场合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流和短路时的电磁力,保证设备安

25、全，希望漏电抗较大；对于配电变压器，为了降低电压变化率减小电压波动，保证供电质量，希望漏电抗较小。 励磁电抗对应铁心磁路，其磁导率远远大于漏磁路的磁导率，因此，励磁电抗远大于漏电抗。略（应该是某个参数的物理意义）答：“T”形等效电路 r1 x1r2 x2 rmxm r1 ，x1一次侧绕组电阻，漏抗r2, x2 二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值rm , x m励磁电阻，励磁电抗r1 x1r2 x2 rmxm近似等效电路： rk = r1 +r2 -短路电阻 xk= x1 +x2 -短路电抗 rm , x m-励磁电阻，励磁电抗rK xK简化等效电路 rk, xk-短路电阻，短路电抗得的各参数

26、有什么不同？又有什么联系？需要进行折算： 因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。 而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。 而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。自耦变压器一、二次绕组之间不仅有磁的耦合，而且还有直接电的联系。自耦变压器的铁芯上只绕着一个绕组，这个绕组中的一部分即是一次绕组又是二次绕组，磁的耦合在自身进行，故称为自耦变压器。优点：可以省去二次

27、侧绕组，且绕组容量小于额定容量，节省大量材料，降低成本，减少变压器的体积和重量，有利于大型变压器的运输和安装，并且内部铜损耗和铁损耗小，提高了效率。缺点：由于一、二次绕组之间有电的联系，当高压侧发生电气故障将直接涉及低压侧，不能作为安全照明变压器使用。特点：（1）一、二次侧绕组的视在功率不相等，而且二次视在功率大于一次视在功率。（2）由于阻抗大，其外形较短胖，并且绕组和铁心的机械强度也大。（3）有特殊的绕组连接组及补偿装置。（4）效率较低。应用范围：广泛。除了用于电力拖动中的供电，交流发电机的励磁供电以及串励调速的供电外，还大量用于电解、电镀、电气传动、矿山机械、电力机车和城市电车待直流供电方

28、面，实验室也用它做直流电源。解：一次绕组的额定电流 二次绕组的额定电流 =11.55A=288.68A j j=2.24（A）（1）越大（2）越小（1）不变（2）增加（1）越大（2）越小（1）励磁 （2）励磁（1）绕向（2）首末端标志（3）连接方式DBC错误正确正确变压器的铁芯构成变压器的磁路，同时又具有器身的骨架作用。为了避免铁芯损耗，所以采用0.35毫米厚硅钢片制成。将一种电压等级的交流电能转换成另一种电压等级的电能。在转换前后，电压、电流会发生变化，但频率保持不变。铁芯：是变压器的磁路部分，又是机械骨架。绕组：绕组是变压器的电路部分。油箱：它起着机械支撑和冷却散热的作用。储油柜：它通过连

29、通管与油箱相连，从而保证变压器油箱中始终浸满变压器油。气体继电器：当变压器内部发生故障时，变压器油被气化而产生气体，使气体继电器动作并发出信号，以便值班人员及时处理或使保护开关自动跳闸。安全气道：当变压器内部发生严重故障而气体继电器失灵时，油箱内的气体和变压器油便冲破防爆膜从安全气道中喷出，保护变压器油箱。绝缘套管：其作用是把绕组的引出线端头从油箱中引出并确保与之绝缘。吸湿器：保证变压器油不受潮。散热器：散热变压器的是利用电磁感应的原理工作的。 当一次绕组接入交流电源时，在外加电压的作用下，一次绕组中便有交流电流流过，并在铁芯中产生交变磁通，同时，交变磁通还与一、二次绕组相交链，并在其中产生感

30、应电动势。二次绕组两端便有了电压，当接上用电负载后，负载中便有了交流电流流过。从而实现了交流电能的传递，这就是变压器的原理。匝匝第6章异步电动机的工作原理是通过气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现能量转换，故异步电动机又称为感应电动机。答： 异步电动机定，转子间的电磁关系尤如变压器，定子电流也由空载电流和负载分量电流两部分组成：1） 维持气隙主磁通和漏磁通，需从电网吸取一定的滞后无功电流（即为I0）；2） 负载分量电流取决于转子电路；由等效电路可知，电动机轴上输出的机械功率（还包括机械损耗等）只能用转子电流流过虚拟的附加电阻所消耗的功率来等效代替（因输出的机械功率是有

31、功的，故只能用有功元件电阻来等效代替）。再加上转子绕组的漏阻抗，故转子电流只可能是滞后无功电流，则与转子平衡的定子负载分量也只能是滞后的无功电流，因此异步电动机的功率因数总是滞后的。主磁通就是同时与定子、转子交链，在气隙中以同步转速旋转的基波磁通。定、转子电流还产生仅与定子或转子绕组交链的磁通，统称为漏磁通。仅与定子绕组交链的磁通，称为定子漏磁通。仅与转子绕组交链的磁通，称为转子漏磁通。异步电动机的转子要依靠切割定子磁场的磁力线来产生转子的励磁电流，如果转子以同步转速旋转，转子与定子磁场就没有了相对运动，也切割不到磁力线，转子无法励磁，将失去转动力矩。所以，异步电机的转子与定子旋转磁场的转速必

32、须保持一个转差率，一般为5%左右。气隙过大励磁电流也大，无功功率较多，电机功率因数就低。气隙过小会引起电动机的附加损耗增加，甚至发生定、转子相擦。所以中小型异步电动机的气隙通常为0.22.0mm。当三相定子绕组通入三相对称电流后，便在气隙中产生旋转磁场；旋转磁场切割静止的转子绕组导体，在其中产生感应电动势和感应电流，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用而产生电磁转矩，在电磁转矩的作用下，转子沿着旋转磁场的方向旋转起来。这就是三相异步电动机的工作原理。鼠笼式转子绕组可分为铜条绕组和铸铝绕组两种。铜条绕组是在转子铁芯槽内插入铜条，并将每根铜条的两端分别用端环焊接起来。铸铝绕组是将转子铁芯槽内的导条

33、、端环和风扇叶片用铝水一次浇铸而成，称为铸铝转子。绕线式转子绕组和定子绕组一样，也是由嵌放在转子铁芯槽内的线圈按一定规律连接而成的三相对称绕组。转子三相绕组一般接成星形，三个末端连在一起，三个首端分别与安装在转轴上且与转轴绝缘的三个滑环相连接，再经电刷装置引出。当异步电动机进行启动和调速时，便可在转子回路中串接附加电阻（1）定子 三相异步电动机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖组成，其主要作用是产生旋转磁场。 定子铁芯是三相异步电动机磁路的一部分，用以嵌放定子绕组。定子绕组是三相异步电动机的电路部分，其作用是通入三相对称交流电产生旋转磁场。机座和端盖是电动机的支撑部分。机座用于支撑定子铁芯

34、和固定端盖，端盖用于支撑电动机的转子。（2）转子 三相异步电动机的转子由转子铁芯、转子绕组、转轴等组成，是电动机的转动部分。其主要作用是产生电磁转矩。 转子铁芯也是三相异步电动机磁路的一部分，用以浇铸导条或嵌放转子绕组。转子绕组也是三相异步电动机的电路部分，转子绕组的作用是产生电磁转矩。转轴对转子的旋转起支撑作用。（1）电动状态：0S1（2）发电状态：S1略Y接时每相负载承受220V电压，误接成接时每相负载承受380V电压，工作电压高于额定电压会使得电机烧毁。接时每相负载承受380V电压，误接成Y接时每相负载承受220V电压，工作电压远低于额定电压，电机不能正常工作。三相异步电动机在正常运行时

35、，如果转子被突然卡住而不能转动，则电机线圈马上会被烧毁。其原因是转子不转，线圈内不能产生与电源电动势相平衡的反电动势，线圈内的电流会变的很大（称为堵转电流），导致线圈烧毁。（1）不合适（2）D接时每相负载承受380V电压，改接成Y接时每相负载承受220V电压，工作电压远低于额定电压，电机不能正常工作。 三相异步电动机在运行中断了一根电源线则在惯性作用下可以在其余两相电源的磁场作用下继续运转。不过转矩变小，电机很快就会因过载而烧毁。但停机后，断了一根电源线不能产生方向正确的旋转磁场，所以电机不能启动。此时通入电动机定子绕组中的电流是增大了，因为电动机在额定负载下运行时电动机的功率不变，电压降低了

36、只有电流增大才能达到额定功率，对电动机会产生过热，严重时会烧坏。三相异步电动机中不论是笼型转子还是绕线转子异步电动机,转子开路时它们都是不能工作的。然而在实践中,发现绕线转子电动机的转子开路时,其转子也能转动,这是一种不正常的现象,说明该电动机的转子部分有问题。经过分析研究,总结出绕线转子异步电动机转子开路转的故障原因主要有以下三个方面: 1.集电环短路 由于集电环制造质量低劣,而使集电环上2个或3个铜环在内部短路,这相当于转子单相开路或没有开路,所以通电时电动机仍然会转动。 2.转子绕组接线错误 在进行转子绕组内部接线时,如果发生接线错误,使转子线圈在内部接成短路,那么当电动机通电时,虽然转

37、子开路,但转子绕组中还会产生感应电流,所以电动机仍然会转动。 3.转子铁心有问题 如果转子铁心在压装过程中压得过紧,即迭压系数过大,导致片间绝缘降低,甚至损坏片间绝缘,使片与片之间导通,这样就在转子铁心内部形成一个较大的涡流,从而会导致电动机转子开路转。如果转子冲片质量较差,毛刺过大,或者转子外圆车削时吃刀量过大,都可能会使冲片间相通,导致转子铁心的涡流增大,从而造成转子开路转。改变定子旋转磁场的方向，即改变三相电源电流的相序。Zm是励磁阻抗。异步电动机转子旋转时除了绕组折算外还需对转子绕组进行频率折算。在异步电动机中，由于气隙的存在，其励磁阻抗比变压器的小得多，励磁电流相对较大，因此，不能象

38、变压器那样，把励磁支路去掉而变成简化等效电路。表示实际转子等效为不动的转子后，轴上没有机械功率输出，但转子电路上却多了该电阻消耗的电功率。不能用电感或电容替代，因为电感和电容不耗能。（1）空载实验和短路实验。根据空载实验测得的数据I0和P0，可求出励磁参数。 根据短路试验数据可求出短路阻抗Zk、短路电阻Rk和短距电抗Xk =118.85（A）=10.68（A）（1）笼型 （2） 绕线式1%6%（1）电动（2）发电（3）电磁制动（1）3.3%（2）4BCCCBC错正确错正确错错（1）电动状态：0nn1 0S n1 S0（3）电磁制动状态：n1改变定子旋转磁场的方向，即改变三相电源电流的相序。电磁

39、转矩和电流均降低。答：（1） 电磁转矩参数表达式电磁转矩Tem与电源参数：电源电压U1频率f1，电机本身参数：相数m1、极对数p、定、转子漏阻抗r1、r2、x1、x2； 运行参数：转差率s有关。（2）电源电压下降过多，电磁转矩成平方下降更多，当电磁转矩小于负载转矩时，出现堵转现象，会使电动机发热，甚至烧毁。=56.2（A）第7章电源一相断线，电动机无论是Y 接线或接线，均成为单相运行，就相当于一台单相异步电动机，它产生脉动磁动势，而脉动磁动势可分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁动势，由于启动初瞬，转子是静止的，两个旋转磁动势以相同的速率截切转子绕组，产生相应的感应电动势、电流和电磁

40、转矩，显然两个转矩大小相等、方向相反，其合成总转矩为零，故无启动转矩，电动机不能启动。如果运行中电源一相断线，即使成单相运行，电动机仍能按原方向旋转（只要此时的电磁转矩仍大于负载转矩），因为这时两个旋转磁动势中必有一个与原来转向相同，它对转子的转差率为 ，而另一个，由于, 因此由相反方向旋转磁动势所产生的有功分量电流很小（漏抗所致），这使它所产生的电磁转矩 减小，则，结果转子总转矩减小，若它仍大于负载转矩，则转子就沿原方向旋转。上述各种情况， 对电机都不利，若成单相运行，无法启动，呈堵转状态，电流急剧增大而会烧坏绕组。若运行中缺相，电机虽能继续旋转（若此时电磁转矩仍大于负载转矩），由于反向电磁

41、转矩作用的结果，使总转矩减小（出力减小），若负载转矩不变，电机就处于过载状态，绕组过热，时间长同样会烧毁绕组。答： (1)启动初瞬，n=0, 定子旋转磁场对静止转子的相对切割速度最高(n1)，故转子感应电动势最大。此时尽管转子电动势频率以及它所对应的漏抗也大，但由于受转子槽形的影响，在启动瞬间槽口处饱和，致使漏抗增加幅度较电动势小，而转子绕组电阻又近为不变，故启动时转子电流增大，根据磁动势平衡关系，此时定子电流(即启动电流)就大(约为额定电流5-7倍)。从等效电路看，启动初瞬，n=0，s=1，附加电阻，相当于短路运行状态，此时启动电流：由于定，转子绕阻的漏阻抗即很小，故启动电流很大。（2） 其

42、一：转子电流I2尽管大，但由于启动初瞬间，x2增大而r2不变，故功率因数角大，功率因数cos2就很低，所以这时转子电流有功分量I2cos2却不大(因为说启动瞬间转子电流大的是无功分量电流)。其二，由于启动电流大，定子绕组漏阻抗压增大，由于知，此时定子绕组的感应电动势E1较小，故而小，基于此两原因，所以异步电动机启动转矩就不大。电动机无论在空载还是带负载的工况下，启动的瞬间对于电机的工况都是一样的，其转子都是在停止状态，此时的启动电流和启动转矩也都是一样的，在转子转动后，才出现空载与带负载启动的不同，反映在启动电流上，就是其持续的时间长短而已。直接启动IstTst降压启动定子串电抗器启动Ist

43、/kTst /k2Y-换接启动Ist /k2Tst /k2自耦补偿器启动Ist /k2Tst /k2答：绕线式异步电动机在转子回路串电阻增加了转子回路阻抗，由式 可见，启动电流随所串电阻r2st增大而减小，转子回路串电阻同时，还减小转子回路阻抗角，从而提高转子回路功率因数cos2，其结果增大了转子电流的有功分量，从而增大了启动转矩。变极是通过改变定子绕组连接方式来实现的，如图所示。相电流是从首进，尾出。当两个“半相绕组”首尾相连时（称之为顺串），根据“半相绕组”内的电流方向，可以判断出磁场的方向，并用“”和“”表示，如图a所示。很显然,这时电动机所形成的是一个2P=4极的磁场；如果将两个“半相

44、绕组”尾尾相连（称之为反串）或首尾相并联（称之为反并）时，就形成一个2P=2极的磁场，分别如图b、c所示。通过比较可知，只要将两个“半相绕组”中的任何一个“半相绕组”的电流反向，就可将极对数增加一倍（顺串）或减少一半（反串或反并）。这就是单绕组倍极比的变极原理，如2/4，4/8极等。三相异步电动机在改变定子绕组接线的同时，将、两相的出线端进行了对调。这是因为在电动机定子的圆周上，电角度是机械角度的P倍，当极对数改变时，必然引起三相绕组的空间相序发生变化。如当P1时，、三相绕组的空间分布依次为0、120、240电角度。而当极对数变为P=2时，空间分布依次是相为0、相为1202=240、相为240

45、2=480（相当于120），这说明变极后绕组的相序改变了。所以，为了保证变极调速前后电动机的转向不变，在改变定子绕组接线的同时，必须将U、三相中的任意两相出线端对调。在反接制动开始时,由于机械惯性电动机仍按原方向转动,n,制动电流比启动电流还要大,为了限制电流,对功率较大的电动机进行制动时,必须在定子电路(笼型)或转子电路(绕线式)中接入电阻.=12.8Nm=53.06 NmnN=1470=194.9 Nm=0.88额定转差率sN= =0.02临界转差率sm=sN（m+）=0.02（2+）=0.075额定转矩TN=9550=9550=7.4（Nm）最大转矩Tm=mTN =27.4=14.8（N

46、m）机械特性的实用表达式为Tem=曲线略线电流=2.75A相电流1.586A=7.5 NmA求启动转矩缺条件【解】（1）直接启动电源允许电动机直接启动的条件是3+=3+=4.25因为电动机的ki=6.54.25,故不能采用直接启动。（2）定子串电抗（电阻）启动从（1）中可知，电源允许启动电流为= 4.25IN,因此：=0.65因为0.6TN，所以能采用这种启动方法 。（3）YD启动=kiIN=6.5IN=2.17IN=kTN=2TN=0.67TN因为，0.6TN ，所以能采用YD降压启动。（4）自耦变压器启动选用73%抽头时，=0.73 =0.7326.5IN=3.46IN0.6TN可见，选用73%抽头时，启动电流和启动转矩均满足要求，所以该电动机可以采用73%抽头比的自耦变压器降压启动。(1)笼型 (2)绕线式(1)定子(2)转子47(1)Y(2)(1)星角降压启动(2)自耦变压器降压启动(3)定子回路串电阻(电抗)降压启动(1)电阻(2)频敏变阻器感应电动机转子串接电阻及串极最大转矩与额定转矩的比值同步转速n1 (1)改变磁极对数(2)改变频率(3)改变转差率正比正确正确正确正确错正确错正确正确正确错错A.29.2Nm B. 19.5 Nm C.26.5 Nm D.58.4 NmBBC CCBCB启动电流为B,启动转矩为ABBB第8章单相异步电动机单绕组通电后