电工学概论习题答案_第四章

4-1. 怎样从三相异步电动机的结构特征来区别笼型和绕线型？

答：转子绕组的作用是产生感应电动势、流过电流和产生电磁转矩，其结构型式有笼型和绕线型两种，笼型转子的每个转子槽中插入一根铜导条，在伸出铁心两端的槽口处，用两个短路铜环分别把所有导条的两端都焊接起来。如果去掉铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，所以称为笼型转子。绕线型转子的绕组和定子相似，是用绝缘导线嵌放在转子槽内，联结成星形的三相对称绕组，绕组的三个出线端分别接到转子轴上的三个滑环（环与环，环与转轴都互相绝缘），在通过碳质电刷把电流引出来。

4-2. 怎样使三相异步电动机改变转向？

答：将同三相电源相联接的三个导线中的任意两根的对调一下，三相异步电动机改变转向。

4-3. 已知一台三相笼型异步电动机的额定功率PN ＝3kW，额定转速nN＝2880r/min。试求(1)磁极对数；(2)额定时的转差率sN；(3)额定转矩TN。

解：(1) 同步转速n0?3000r/min，因此电动机磁极对数p为1；

(2) sN?n0?n3000?2880??4% n03000PN=9.95N?m nN(3) TN?9.55

4-4. 已知Y112M-4型异步电动机的技术数据为PN＝4kW，△接法，额定电压UN＝380V，

nN＝1440r/min，额定电流IN＝8.8A，功率因数cos?N=0.82，效率?N＝84.5%。试求(1)

磁极对数; (2)额定运行时的输入功率P1N; (3)额定时的转差率sN; (4)额定转矩TN。 解：(1) 同步转速n0?1500r/min，因此电动机磁极对数p为2；

(2) P1N?PN?N?4.73kW

(3) sN?n0?n1500?1440??4% n01500PN=26.5N?m nN(4) TN?9.55

4-5. 已知Y132M-4型异步电动机的额定功率PN为7.5kW，额定电流IN＝15.4A，额定转速

nN＝1440r/min，额定电压UN＝380V，额定时的功率因数cos?N=0.85，额定时的效率?N＝0.87，起动转矩Tst/额定转矩TN=2.2，起动电流Ist/额定电流IN＝7.0，最大转矩Tm/额定转矩TN=2.2。试求(1)额定输入功率T1N；(2)额定转矩TN；(3)额定时的转差率；(4)起动电流

Ist；(5) 起动转矩Tst; (6) 最大转矩Tm。

解：(1) 额定输入功率T1N?PN?N?8.62kW

(2) TN?9.55PN=49.74N?m nN(3) sN?n0?n1500?1440??4% n01500(4) Ist=7IN=107.8A (5) Tst=2.2TN=109.43N?m (6) Tm=2.2TN=109.43N?m

4-6. 在三相异步电动机起动瞬间（s＝1），为什么转子电流I2大，而转子电路的功率因数

cos?2小？

答：电动机在接通电源瞬间，转子电路的感应电动势和感应电流为最大，这称为起动电流或

堵转电流。一般中小型三相异步电动机的起动电流为额定电流的5～7倍。尽管电动机起动电流很大，但由于转子的功率因数cos?2很低，实际上电动机的起动转矩是不大的。

4-7. 假如在三相电网中有一大批异步电动机同时起动，将对电网电压造成什么影响？为什么？

答：在三相电网中有一大批异步电动机同时起动时，电网会产生较大的电压降落。因为异步电动机起动电流为额定电流的5～7倍，假如在三相电网中有一大批异步电动机同时起动，会产生较大的启动电流，过大的起动电流会在电源线路上产生较大的电压降落，影响同一变压器供电的其它负载的正常工作。

4-8. 三相异步电动机转矩特性曲线的形状受哪些因素影响？

答：电磁转矩又可以表示为T?kT2U1sR2R2?(sX20)222

当s很小时(sX20)2<

22则T与S成反比。所以上式作出的转矩特性曲线（T～S曲线）(sX20)2>>R2，R2可略去，

如图所示。

T～S曲线

当S?SN时，表示电动机处于额定运行状态，此时转子转速nN为额定转速，转矩TN为额定转矩，所输出的机械功率为额定功率PN。

当S?Sm时，电动机处于临界运行状态，此时电磁转矩Tm为最大值，可以通过求取T～

RU1S曲线极值的方法，求得临界转差率Sm?2，Tm?kT。可见Sm与R2成正比，

X202X20但Tm与R2无关；而Tm与U1成正比，Sm与U1无关，这样可以通过改变R2（绕线型转子电路外接变阻器）及降低U1来改变T～S曲线形状，如图4.2.3及图4.2.4所示。

图4.2.3增大R2的T～S曲线 图4.2.4降低U1的T～S曲线

222

4-9. 为什么要采用降压起动措施？降压起动对电动机的起动转矩有何影响?在什么情况下才

可以采用降压起动？ 答：降压起动的目的是为了减小电动机起动时的起动电流对电网的影响，其方法是在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机转速接近稳定时，再把电压恢复到正常值。由于电动机的转矩与电压平方成正比，所以降压起动时转矩亦会相应减小，目前降压起动的主要方法为星—三角（Y—Δ）换接起动，其适用条件是正常运行时定子绕组为Δ联接的笼型异步电动机。

4-10. 降压起动有哪几种主要的方法？

答：启动的方法有（1）直接起动，（2）Y—Δ换接降压起动，（3）软起动法，（4）转子串接电阻起动。降压起动主要有Y—Δ换接降压起动和软起动法。

4-11. 绕线型异步电动机转子电路中串联电阻为什么能改善异步电动机的起动性能和调速性能？

答：绕线型电动机可以采用在转子回路中串电阻Rst的起动方法。这样既可以限制起动电流，同时又增大了起动转矩。因此对要求启动转矩较大的生产机械，例如起重机、锻压机等常采用绕线型电动机拖动。电动机起动结束后，随着转速的上升将起动电阻逐段切除。

4-12. 三相异步电动机在正常运行中，如果转子突然被卡住，将会对电动机造成什么后果？ 答：三相异步电动机在正常运行中，如果转子突然被卡住(堵转)，电动机中的电流立即升高为额定电流的数倍，如果没有保护措施及时切断电源，电动机将被烧毁。

4-13. 三相异步电动机在正常运行中，如果突然有一相断电，电动机是否还能运行？若电动机是在重载情况下，电动机电流有何变化？

答：三相异步电动机在正常运行中，如果突然有一相断电，电动机可以运行。若电动机是在重载的情况下，转差率增大，感应电动势增大，电动机电流增大。长时间运转有可能烧毁电机。

4-14. 三相异步电动机有哪几种调速方法？其中哪种方法的调速性能最好？

答：三相异步电动机调速方法主要有(1)改变磁极对数调速，(2)改变转差率调速，(3) 变频调速。在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好，其特点是调速范围大、稳定性好、运行效率高。

4-15. 在电源电压不变的情况下，如果额定时为△联接的误接成Y型联接，会造成什么后果？又如额定时为Y型联接的误接成△联接，又会造成什么后果？

答：相同大小三个电阻△联接后的等效Y型联接电阻为直接Y型联接大小的1/3。因此，在电源电压不变的情况下，如果额定时为△联接的误接成Y型联接，实际电阻偏大，电路中的电流变小，造成功率不足。如果额定时为Y型联接的误接成△联接，则实际电阻偏小，电路中的电流变大，有可能烧坏电阻。

4-16. 热继电器在三相异步电动机控制电路中起到什么作用？它能否起短路保护作用？ 答：热继电器是用于交流异步电动机过载保护的，它利用电流的热效应而动作。现在生产的

热继电器都具有三组热元件，且具有断相保护功能，即在三项电流严重不平衡甚至断开一相的情况下，其机械结构亦能使扣板脱扣将动断触点断开，保护了电动机因断相造成二相电流过载而脱环的情况。

4-17. 试拟出能在两个地点分别对一台三相笼型异步电动机进行直接起动控制的控制电路。 答：

小容量笼型电动机直接起动的控制线路，其中用了空气开关Q、交流接触器KM、按钮SB、热继电器FR及熔断器FU等控制电器。工作时先将空气开关Q闭合，引入电源，当按下起动按钮SB2(动合触点)时，交流接触器KM的线圈通电，动铁心被吸合，将三个主触点(动合触点)闭合，使电动机通电起动。当松开SB2时，按钮触点恢复到原来断开位置，但是由于与SB2并联的交流接触器KM的辅助触点(动合触点)和主触点同时闭合，因此接触器线圈的电路仍然接通，而使接触器触点保持在闭合的位置。这个辅助触点称为自锁触点，起到使电动机能长时间运行的自锁作用。如按停止按钮SB1(动断触点)，则将接触线圈的电路切断，动铁心和触点恢复到断开的位置，电动机停车。

上述控制电路除具有对电动机实行远距离的起动、停车控制功能外，还具有短路保护、过载保护、失压和欠压保护作用。

4-18. 试拟出既能作点动控制，又能作直接起动控制（二者用开关转换）的控制电路。 答：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8ef.html