第4章 交流电机的绕组、磁通势和电动势

1、第4章 交流电机的绕组、磁通势和电动势一、填空题1、一台三相异步电动机采用三相单层整距绕组：Z1=36,2p=6,则此电动机的极距=_,线圈的节距y1=_。2、一台三相异步电动机采用三相单层整距绕组：Z1=36,2p=6,则此电动机定子绕组的每极每相绕组q=_,槽距角=_。3、单相绕组流过单相交流时,产生的磁势是_磁势,三相对称绕组流过三相对称交流电流时,产生的磁势是_磁势。4、一个脉振磁势可以分解为两个转向_,转速_,大小_的旋转磁势。5、功率在10kW以上的三相异步电动机一般采用三相分布短距绕组,其目的在于改善_和_的波形。6、三相对称绕组通以三相对称电流时产生的三相基波合成磁动势为园形旋

2、转磁动势,其幅值F1=_,转速n1=_,转向为_。7、 三相对称绕组通以三相对称电流时产生的三相合成五次谐波磁动势在气隙中以_的转速旋转,转向与基波磁动势的转向_,在定子绕组中感应电势的频率为_。8、一台交流电机采用三相双层叠绕组,每极每相槽数q=4,极数2p=6,则此电机的定子槽数Z1=_,基波分布系数kq1=_,五次谐波分布系数kq5=_。8、基波短距系数的物理意义是_。9、三相对称绕组流过三相不对称电流时产生的基波合成磁势是_。10、一台三相两极汽轮发电机:Z1=60,YI=5/6,采用60°相带双层叠绕组,该绕组的每极每相槽数q=_,槽距角=_电角度,线圈节距Y1=_槽,电机

3、共有_个线圈。11、如将交流电机定子三相绕组头、尾依次串联后接到交流电源上,则定子合成磁势的基波为_,三次谐波为_。12、三相对称绕组接三相交流电源时,如果突然有一相保险丝烧断,这时产生的磁势将为_磁势。13、一台2P=2的三相交流电机定子绕组如图所示,每相串联匝数为N1,基波绕组系数为kW1,三相绕组通入电流为，则该电机三相绕组产生的合成基波磁势的幅值为_安匝, 旋转方向为_时针方向,转速为_r/min。14、在交流电机中,有两根相距120°空间电角度的导体连成线匝,已知每根导体的电动势为10V,则该线匝的电动势为_V。第五章 异步电动机一、填空题1、一台三相鼠笼式异步电动机的额定

4、转速nN=2910r/min,额定频率fN=50Hz,则此电动机的极数2p=_,额定转差率SN=_。2、一台三相六极异步电动机,额定运行时的转差率SN=0.04,则此电动机的同步转速n1=_r/min,额定运行转速nN=_r/min。2、由三相异步电动机电磁转矩的物理表达式可知, 异步电动机的电磁转矩与_和_的乘积成正比。3、一台三相四极异步电动机的nN=1440r/min,则此电动机在额定运行时电磁功率的_%消耗在转子回路电阻上,_%变为机械功率。4、三相异步电动机气隙每极磁通的大小主要决定于_。 5、三相鼠笼式异步电动机的参数和电源频率不变时,电磁转矩T与_的平方成正比。6、一台三相绕线式

5、异步电动机,额定转速nN=1440r/min,频率f1=50Hz,转子不转时的电动势E2=100V,漏抗X2=0.5,则此电动机额定运行时的转差率SN=_,转子电路的频率f2=_Hz,转子电动势E2S=_V。二、问答题1、试简要阐述三相异步电动机的运转原理,并说明如何使三相异步电动机反转?2、为什么三相异步电动机不宜长期运行在空载或轻载状态?3、一台三相鼠笼式异步电动机运行时,若有一相电源因故断开,此电动机还能否继续运行?如果起动时电源就缺一相,能否起动?三、选择题1、一台定子绕组Y接的三相鼠笼式三相异步电动机轻载运行时,若有一相绕组突然断线,则电动机 A.能继续运行,停机后仍能起动 B.能继

6、续运行,停机后不能起动 C.不能继续运行,停机后也不能起动2、一台三相异步电动机,额定电压为380/220V,若将定子绕组Y接后加220V电压,该电动机 A.可以空载运行,也可以带额定负载转矩运行 B.不可以空载运行, 也不可以带额定负载转矩运行 C.可以空载运行,但不可以带额定负载转矩运行3、三相异步电动机等效电路中附加电阻上所消耗的功率等于异步电动机的 A.输入功率 B.机械功率 C.电磁功率4、异步电动机的空载电流比同容量的变压器要大许多,其原因是 A.异步电动机是转动的 B.异步电动机的主磁路有气隙 C.异步电动机的铁耗较大 D. 异步电动机的电抗较大三、计算题1、一台三相异步电动机,

7、采用三相单层绕组,已知Z1=36， 2p=6，线圈匝数Nc=10,气隙每极基波磁通1=0.032Wb,试求：（1）每极每相槽数q和槽距角；（2）极距和节距y1；（3）基波绕组系数kw1；（4）并联支路数a=2时的每相串联匝数N1和每相基波电势E1（f1=50Hz）2、一台三相异步电动机采用双层绕组，已知Z1=36，极数2p=6，节距 ，并联支路数a=2，线圈匝数NC=8，基波每极磁通1=0.036Wb。试求：（1）基波的短距系数ky1、分布系数kq1和绕组系数kw1；（2）线圈组基波电动势的有校值Eq1；（3）一相绕组基波电动势的有校值E1。3、一台三相四极绕线式异步电动机，定子接在50Hz的

8、三相电源上，每相感应电势为200V，电机的额定转速nN=1470r/min,转子不转时的参数r2=0.08，x2=0.45，忽略定子阻抗影响，求额定运行时的：（1）转子电路频率f2；（2）转子相电势E2S；（3）转子相电流I2S。 4、一台三相鼠笼式异步电动机：PN=17kW,UN=380V,nN=1440r/min,fN=50Hz,定子绕组接,COSN=0.88,=86.5%,Ist/IN=7,Tst/TN=2.试求直接起动和Y-起动时的起动转矩和起动电流是多大？5、一台三相四极鼠笼式异步电动机：PN=28kW,UN=380V,nN=1480r/min,定子绕组接,COSN=0.88,=90

9、%,Km=2。试求：（1）P1；（2）IN；（3）TN；（4）Tmax。6、一台三相异步电动机：PN=28kW,UN=380V,nN=950r/min,fN=50Hz,定子绕组Y接,COSN=0.88,Pcu1+PFe=2.2kW,Pmec=1.1kW,Pad=186W.试计算额定运行时的：(1)转差率SN；(2)Pcu2；(3)N；(4)IN。7、一台三相异步电动机：fN=50Hz,nN=960r/min,PN=10kW,cosN=0.86,Pmec+Pad=20%PN。求:（1）额定转差率SN和极数2P；（2）额定运行时的电磁功率Pem、转子铜损耗Pcu2和电磁转矩T。8、一台异步电动机：

10、PN=28kW，UN=380V，f N=50Hz，nN=950r/min，Y接，COSN=0.88，Pcu1+PFe=2.2kW，Pmec=1.1kW，Pad=186W，试计算额定运行时：（1）转差率SN；（2）转子铜耗Pcu2；（3）效率N；（4）定子电流IN。 9、一台异步电动机：PN=28kW，UN=380V，f N=50Hz，nN=950r/min，Y接，COSN=0.88，已知额定运行时的各项损耗为pcu1=1000W, pFe=500W, pmec=800W，pad=50W，试求此电动机额定运行时的：（1）机械功率Pmec；（2）电磁功率Pem；（3）转子铜耗pcu2；（4）效率N

11、；（5）定子电流IN。10、 一台三相鼠笼式异步电动机：PN=75kW,UN=380V,接, nN =1480 r/min, N=92.7%, COSN=0.88,Ist/IN=7,Tst/TN=1.9。试求： （1）IN 和TN ；（2）Ist和Tst；（3）Y-起动时的Ist和Tst；（4）自耦变压器降压起动,抽头在80%处时的起动电流Ist和Tst。（5） 若供电变压器允许的最大冲击电流为650A,生产机械要求的起动转矩不得小于540Nm,应选择上面哪种起动方法? 11、 一台三相鼠笼式异步电动机：PN=75kW,UN=380V,接, nN =1480 r/min, N=92.7%, C

12、OSN=0.88,过载能力m=2。试求：（1）PN；(2) IN；3) TN ；(4) Tmax。12、 一台三相鼠笼式异步电动机：PN=15kW,UN=380V, nN =1460 r/min, N=88.5%, COSN=0.85, Ist/IN=7, Tst/TN=2.2。试求：（1）IN 和TN ；(2) Ist和Tst；(3) Ist和Tst。13、 一台三相绕线式异步电动机：PN=17.2kW,UN=380V,IN=33.8A,2P=4, f N=50Hz，Y接,R1=0.228,X1=0.55,R2=0.224,XR2=0=0.75,P cu1=784W, Pcu2=880W,

13、PFe=350W, Pmec+ Pad=400W。求：（1） 额定运行时的电磁转矩TN和输出转矩T2N?（2） 若使起动转矩等于最大转矩,转子中应串多大电阻?14、一台三相绕线式异步电动机：PN=17.2kW,UN=380V,IN=33.8A,2P=4, f N=50Hz，Y接, P cu1=784W, Pcu2=880W, PFe=350W, Pmec+ Pad=400W。试求：（1） 额定运行时的电磁功率Pem；（2） 额定运行时的转差率SN和转速n；（3） 额定运行时的电磁转矩TN及输出转矩T2N。15、一台三相异步电动机:PN=1.5KW, f N=50Hz，UN=380V, Y接,

14、nN =1432 r/min,试求：（1）TN；（2）保持转矩为额定值不变,逐步下降电源电压,当降到0.707 UN时,电动机转速迅速下降,直至停转,问该电动机的过载能力m为多少?(定性画出机械特性)16、一台三相四极异步电动机： PN=5.5kW, f N=50Hz，在某一运行情况下,电源向电机输入功率为6.72 kW, Pcu1=341W, Pcu2=237.5W, PFe=167.5W, Pmec=45W, Pad=29W。求：（1）绘出电机的能流图,标出各功率及数据；（2）在此情况下的转差率S、转速N、电磁转矩T、输出转矩T2和空载转矩T0。17、一台三相六极绕线式异步电动机,当转子不

15、转且开路时,转子每相感应电动势110V,当电动机额定运行时, nN =980 r/min,当转子卡住时的R2=0.1,X2=0.5,忽略定子漏阻抗压降,求：(1)额定运行时转子相电动势E2S；(2.2V)(2)额定运行时转子电流有效值I2N。18、一台三相四极异步电动机：PN=17kW,UN=380V, IN=33A, f N=50Hz，定子接,已知额定运行时Pcu1=700W, Pcu2=700W, PFe=150W, Pad=200W, Pmec=200W。试计算额定运行时以下数据：(1)电磁功率；(2)额定转速；(3)电磁转矩；(4)负载转矩；(5)空载制动转矩；(6)效率；(7)功率因

16、数。第六章 异步电动机的电力拖动一、填空题1、三相异步电动机的机械特性是指_。三相绕线式异步电动机转子回路串电阻时,机械特性上的临界转差率Sm将_,最大转矩Tm将_。2、三相鼠笼式异步电动机定子供电电压下降时,电动机的过载能力将_,临界转差率Sm将_,起动转矩TSt将_。3、异步电动机在额定负载下运行时,若将电源电压降低,负载转矩不变,则此电动机的最大转矩将_,转子转速将_,转子电流将_。4、三相绕线式异步电动机转子回路串入适当大小的三相对称电阻,则该电动机的起动转矩将_,起动电流将_,过载能力将_。5、三相异步电动机的变极调速是通过改变_的方法来实现的。当极对成倍变化时,必须同时改变_,否则

17、电动机将会_。变极调速方法只适用于_异步电动机。6、三相异步电动机实现能耗制动时,定子绕组通入的电流是_电流,能耗制动的作用有（1）_,（2）_。7、电磁调速电动机是通过调节_来调接转速的。8、 一台三相四极异步电动机定子绕组接于三相交流电源,若以1800r/min的速度下放重物,则此电动机应为_式异步电动机,此时运行在_制动状态。9、三相鼠笼式异步电动机的调速方法中,最简单的是_调速,调速性能最好、最有发展前途的是_调速。10、三相异步电动机带恒转矩负载变频调速,UN=380V,接, nN=1485r/min,为使n=1060r/min,则f1=_Hz,U1=_V。11、深槽式和双鼠笼式异步

18、电动机是靠改变_，利用_效应来改善启动性能的。12、三相异步电动机轴上带重负载启动与带轻负载启动时相比，电动机的启动转矩将_。13、异步电动机采用变频调速时，在降低频率的同时，一般要按比例降低电压，目的在于_。二、问答题1、试比较绕线式异步电动机转子回路串普通电阻起动和串频敏变阻器起动的优缺点。2、三相异步电动机在额定频率以下变频调速时,通常要相应地改变电压,使电压与频率成正比变化,为什么?三、选择题1、三相鼠笼式异步电动机直接起动时 A.负载越重,最初起动电流越大 B. 负载越重,最初起动电流越小 C.最初起动电流的大小与负载轻重无关2、三相绕线式异步电动机转速反向反接制动运行状态适用于 A

19、.快速停机B.低速匀速下放重物 C.高速匀速下放重物3、一台三相异步电动机, UN=380V, 定子绕组接,若把绕组改为Y接,仍接于380 V电源上,该电机长期运行时 A.能空载运行,不能满载运行 B. 能空载运行,也能满载运行 C.不能空载运行,也不能满载运行四、计算题1、一台三相绕线式异步电动机：PN=40kW,UN=380V,IN=80A, nN =1470 r/min, R2=0.08m=2,用于带位能性负载,TL=0.5TN。试求：（1）在固有特性上提升重物时的转速为多少?（2）以1000r/min的转速下放重物时转子每相应串多大电阻?（3）若使电动机的起动转矩Tst=1.6TN,转

20、子每相应串多大电阻?（4）如果正向电动运行时进行反接制动,要求制动转矩T=1.5TN,转子每相应串多大电阻?（5）转子回路串电阻Rf=0.02,求回馈制动下放TL时的转速。2、 一台三相鼠笼式异步电动机：PN=75kW,UN=380V,接, nN =1480 r/min, N=92.7%, COSN=0.88,Ist/IN=7,Tst/TN=1.9。试求： （1）IN 和TN ；（2）Ist和Tst；（3）Y-起动时的Ist和Tst；（4）自耦变压器降压起动,抽头在80%处时的起动电流Ist和Tst。（5） 若供电变压器允许的最大冲击电流为650A,生产机械要求的起动转矩不得小于540Nm,应

21、选择上面哪种起动方法? 3、一台三相鼠笼式异步电动机：PN=4000kW,UN=3000V, IN=235A, nN =593 r/min, Ist/IN=6, Tst/TN=0.74, m=2.2,车间变电所允许最大冲击电流为950A,生产机械要求起动转矩不得小于6000N.m,试用所学各种起动方法计算选择合适的起动方法(3000V电机用自耦变压器抽头为55%、64%、73%三挡)。4、一台三相绕线式异步电动机：PN=75kW, nN =720 r/min, m=2,E2N=213V, I2N=220A,转子绕组Y接,用于带位能性负载TL=TN。试求：（1） 要求起动转矩TS=1.5TN时,

22、转子每相应串多大电阻?（2） 要求电动机以500 r/min的速度提升重物, 转子每相应串多大电阻?（3） 要求电动机以400 r/min的速度下放重物, 转子每相应串多大电阻?（4） 如果在正向电动运行时进行反接制动,要求制动转矩TZ=1.2TN时, 转子每相应串多大电阻?（5） 若负载TL=0.8TN时在固有特性上提升重物时,电动机的转速将是好高?5、一台三相鼠笼式异步电动机：PN=30kW, UN=380V, nN =970 r/min, COSN=0.88, N=87.4%,Ist/IN=6.5, Tst/TN=2, m=2.2。试求：（1）额定电流IN；（2）额定转矩TN；（3）直接

23、起动时的起动电流和起动转矩；（4）星-三角起动时的起动电流和起动转矩；（5）自耦变压器降压起动时的起动电流和起动转矩；（抽头位置分55%、64%、73%三档）（6）如果负载要求起动转矩不得小于220N.m,电网允许的起动电流为165A,应采用哪种起动方法?（7）如果负载要求起动转矩不得小于170N.m, 电网允许的起动电流仍为165A,则应采用哪种方法起动?6、一台三相绕线式异步电动机：PN=60kW, U1N=380V,I1N=133A, nN =577 r/min, m=2.0, r2=0.035。试求：（1）该电动机带位能性负载TL=0.8TN,以150r/min的速度匀速下放重物, 转

24、子每相应串多大电阻?（2）该电动机在额定运行时突然将定子两相对调,要求起始制动转矩为1.2TN, 转子每相应串多大电阻?（3）负载转矩TL=TN时,要求转速降为450r/min时,转子每相应串多大电阻?第七章 单相异步电动机和同步电动机一、填空题1、分相式单相异步电动机定子上装有两套绕组,分别是_绕组和_绕组。欲使电动机反转,只要_。2、起动性能最好的单相异步电动机是_电动机,起动性能最差但结构最简单的单相异步电动机是_电动机。3、三相八极同步电动机额定运行时的转速等于_r/min,当负载减小时,其转速将_。4、隐极同步电动机的功角特性上功角=_时电磁转矩为最大电磁转矩。设额定运行时的功角N=

25、30°,则此电动机的过载能力M=_。5、三相同步电动机运行在COS（不计定子的电阻效应），若此时减少励磁电流，则从电网输入的有功功率_，输入的无功功率的性质是_，此时功角值_。6、三相同步电动机的励磁一般工作在_状态,目的在于_。7、同步电动机运行在欠励状态时,如果逐步增大其励磁电流,则其电枢电流将_,电枢电流的相位将_。8、同步电动机最常用的起动方法是_。9同步电动机的功率角是_和_之间的夹角,在负载突然增大时,为使电动机仍能稳定运行,应进行_励磁。二、选择题1、判断一台同步电机运行于电动机状态的依据是空载电动势E0与端电压U之间的关系为 A.E0U B.E0UC.E0领先U D.

26、E0落后U2、一台三相同步电动机的负载转矩增大时,电动机的稳定转速将 A.降低 B.不变 C.升高三、问答题1、为什么只有一个工作绕组的单相异步电动机不能自行起动?使单相异步电动机自起动的方法有哪些?2、如何使单相电容分相式异步电动机反转?罩极式单相异步电动机的转向如何确定,能否改变其转向,为什么?3、画出三相凸极同步电动机运行在滞后功率因数及超前功率因数两种情况下的电压相量图（按电动机观点画出）。4、什么叫同步电动机的“正常励磁”?什么叫“欠励”?什么叫“过励”?试分别说明“过励”和“欠励”时电动机电流与电压之间的相位关系,同步电动机的励磁一般工作在什么状态,为什么?四、计算题1、一台六极，

27、50HZ，Y接隐极同步电动机，接在4160V三相电网上运行，每相感应电势E0=2100V，同步电抗Xt=10，忽略定子电阻，当负载转矩为6000N·m时，求电枢电流和功率角。2、三相凸极同步电动机，Y接，已知UN=6000V，50HZ，N=300r/min，N=57.8A，COS08（超前），并已知此电机的参数Xd=642，Xq=40.8，如定子电阻忽略不计，求：（1）额定负载时每相的感应电势E0；（2）此时的电磁功率和电磁转矩T。3、某工厂变电所的容量为2000kVA，变电所本来的负荷为1200kW，功率因数COS065（落后），今该厂欲增加一台额定功率为500kW，功率因数COS

28、08（超前），效率95的同步电动机，问当该同步电动机满载时，全厂的功率因数是多少？变电所是否过载？4、一台三相隐极同步电动机，定子绕组Y接，UN=380V，已知额定运行时的电磁功率Pem=15kW对应的电动势E0=250V,同步电抗Xt=5.8,电枢电阻可忽略不计。试求：（1）额定运行时的功率角N；（2）电动机的过载能力；（3）电动机的最大电磁功率Pmax;(4)如果励磁电流保持不变，电磁功率随有功负载降至12kW时，功率角的大小。第八章 控制电机一、填空题1、控制式自整角机系统的功能是_,用于随动系统,而力矩式自整角机系统的功能是_,用于指示系统。2、直流伺服电动机通常采用的控制方法是_,直

29、流伺服电动机的主要特性是_特性和_特性。3、与反应式和永磁式微型同步电动机相比, 磁滞式同步电动机的主要优点是_。4、交流伺服电动机的控制方法有_控制,_控制和_控制三种。5、力矩式自整角机系统的功能是进行_,用于指示系统,控制式自整角机系统的功能是进行_用于随动系统。6、_现象称为“自转”现象,克服“自转”现象的方法是_7、测速发电机的功能是_,对测速发电机输出特性的要求是_和_。 8一台五相十拍通电方式的步进电动机，转子齿数Z2=48，此步进电动机的步距角b=_,当脉冲频率f=1600Hz时,步进电动机的转速n=_r/min。9一台永磁式直流测速发电机,当转速n=1500r/min时,输出

30、电压为60 V,则当转速升至2500r/min时,其输出电压应为_V。二、选择题1三种微型同步电动机中,起动性能最好的是A.永磁式同步电动机B.磁滞式同步电动机C.反应式同步电动机三、问答题1、为什么直流测速发电机的转速不能超过额定值,负载电阻不能小于规定值?2、交流伺服电动机的空心杯形转子与鼠笼转子相比有哪些优点和缺点?3、交流伺服电动机的结构和单相异步电动机相似,能否将普通的单相异步电动机作为交流伺服电动机用,为什么?4、什么是交流异步伺服电动机的“自转”现象，如何克服这一现象？5、测速发电机的功能是什么?反映直流测速发电机精度的量是什么?6、为使直流测速发电机的线性误差不超过规定值,在使用时应注意哪两个问题?7、什么叫交流测速发电机的线性误差、相位误差和剩余电压?8、罩极式单相异步电动机的转向如何确定?如何改变单相电容电动机的转向?9、转子上有鼠笼绕组(起动绕组)的永磁式同步电动机,转速不等于同步转速时,鼠笼绕组和永久磁铁是否都起作用?转速等于同步转速时, 鼠笼绕组和永久磁铁是否都起作用?为什么?10、试说明力矩式自整角机系统的功能和一般用途。四、计算题1、一台三相反应式步进电动机,转子齿数Zr=40,控制脉冲频率f=100HZ,试求：（1）此步进电动机可以采用几种控制方式,写出各种控制方式的通电顺序；（1） 此步进电动机的步距角b；（2） 此