电机与拖动基础 第三章

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

第三章

3 . 1 三相异步电动机的结构主要是哪几部分?它们分别起什么作用?

答: 三相异步电动机的结构分定子和转子两部分,定、转子之间有空气隙。定子是由

定子铁心、定子绕组和机座三个部分组成。定子铁心是磁路的一部分, 同时用来嵌放定子绕

组; 定子绕组通电时能产生磁场; 机座用来固定与支撑定子铁心。转子部分有转子铁心和转

子绕组。转子铁心也是磁路的一部分, 同时用来嵌放转子绕组; 转子绕组的作用是产生感应

电动势、流过电流并产生电磁转矩。

3 . 2 异步电动机的基本工作原理是什么?,其转 子的转速总是低于同步转速?

答: 定子旋转磁场与转子之间要有相对切割运动,, 不能产生电流,也就没有电磁转矩,,转子的转速不能等于同步转速,只能低于同步转速。

3 . 3 什么叫转差率??为什么转差率是异步电动 答: n1与转子转速n之差(n1- n)称为转差。转差(n1- n)与同步转速n1之比,称为转差率,用s表示,即 s=

n1 n

n1

额定转差率sN很小,约为0.015~0.05。转子转速n=n1( 1 - s),用转差率s能表示转子转速, 转子的感应电动势也与转差率相关,所以转差率是最重要的一个技术参数。

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

3 . 4 已知一台三相异步电动机的额定功率PN=10 kW ,额定电压UN =380 V ,额定功 率因数cos N=0 . 75 ,额定效率 N=86 %,问其额定电流IN为多少? 解: 由 PN=3UNINcos N 则有IN

3 .5 一台异步电动机定子绕组有6根引出线,其铭牌上标明“电压380 /220 V ,接法 Y/Δ”。如果三相电源电压是380 V ,定子绕组应采用哪种接法? 何连接?

答: 应采用Y接法, 出线盒内三个绕组的末端U2、V2、W,三个首端出线头U1、V1、W1接三相电源,

3 . 6 ?有什么特点? 答: 120的绕组组成。三个绕组可以连接成Y联接(), 联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。

3 .7 PN是输入功率还是输出功率?是电功率 答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率PN不是输入功率,而是输出功率, 不是电功率,而是机械功率。

3 . 8 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生什么性质的磁场?三相对称绕组通以三 相对称电流将在气隙中产生什么性质的磁场?两种磁场之间有何内在联系?

答: 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生脉动磁场。三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生旋转磁场。脉动磁场可以分解为基波与高次谐波磁场, 三相对称绕组的基波磁场叠加在一起就形成了基波旋转磁场。

N× 10 3kW

10 103

3 380 0.86 0.75

=23.6A

PN 1033UN Ncos N

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

3 . 9 三相旋转磁动势的幅值与极数及绕组系数之间有什么关系? 答: 由三相旋转磁动势幅值表达式 F1=1 .35p成反比关系,与绕组系数kN1成正比。

3 . 10 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,异步电动机转子的转向将 作何变化?为什么?

答: 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,则电动机反转。因为当电动机定子绕组外接电源相序变化时, 定子旋转磁场就反向,

3 . 11 答: 变压器的磁路是铁心构成的磁路,磁阻小,比较小;, 气隙的磁阻比较大,产生同样大小的额定磁通所需要的励磁电流就比较大,变压器的大。

3 . 12 ,若定子绕组加额定电压,将会产生什么 后果?并分析原因。

答: ,若定子绕组加额定电压,则流过绕组的电流会很大,,导致烧坏电动机。其原因是: 转子绕组短路并堵转时, 转子转速为零, ,在转子绕组中产生的感应电动势最大, 转子电流最大,定子电流也就最大,约为额定电流的5～7倍,会烧坏电动机。

3 . 13 异步电动机的转差率s是如何定义的?电机运行时,转子绕组感应电动势、电 流的频率f2与定子频率f1是什么关系?

答: 转差率s的定义是转差(n1- n)与同步转速n1之比,即s=

I1N1

kN1可知, 磁动势幅值F1与极对数p

n1 n

n1

电机运行时,转子绕组感应电动势的频率、电流的频率f2与定子频率f1成成正比,即

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

f2 sf1

3 . 14 异步电机的时空相量图中,哪些是时间相量,哪些是空间相量?

答: 异步电机的时空相量图中,表示电流、电压、感应电动势的相量是时间相量, 表示磁通、磁动势的相量是空间相量。

3 . 15 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并 接到380 V的电源上,会有什么后果?为什么?

答: 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,,并接到380 V的电源上, 电动机会被烧坏。因为额定电压380 V 、,其定子绕组额定电压为220V, 并接到380 V的电源上,这时定子绕组电压为380 V,大大超过其额定电压,, 会烧坏电动机。

3 . 16 一台额定电压380 V ,如果误连成星形联结,并 接到380 V的电源上满载运行时,?为什么?

答: 额定电压380 V ,如果误连成星形联结,并接到380 V,不能运行。额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如成形联结,并接到380 V的电源上时,其一相绕组电压降为380/, , 这时起动转矩降低为原来的而在满载时电动机不能起动,不能运行,时间一长会烧坏电动机。

3 . 17 三相异步电动机带恒转矩负载额定运行时,会产生哪些损耗?请画出功率流程图。 答: 电动机运行时的损耗有定子铜损耗Pcu1,定子铁损耗PFe,转子铜损耗Pcu2,机械摩擦损耗Pmec,附加损耗Ps。其功率流程图如题3.17图。

1,故3

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

题3.17图

3 . 18 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间在数量上存在着什么 关系?

答: ,三者之比为1︰s︰

3 . 19 ? 答: R 5～0.05, 2就s

比较大, , Zm与Z2 相比,T形等值电路简

3 . 20 异步电动机的过载倍数 m、起动转矩倍数KT有何意义?它们是否越大越好? 答: 异步电动机的过载倍数 m表示电动机的过载能力,用最大转矩Tm与额定转矩TN之比来表示,即

m=

Tm

TN

起动转矩倍数KT表示电动机起动时带负载的能力,等于起动转矩Tst与额定转矩TN之比,

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

即

KT=

Tst

TN

m较大时, 电动机的过载能力较大, KT较大时, 电动机起动时带负载的能力较大,但它

们不是越大越好,因为电动机的最大转矩Tm是一定的,

m过大时,TN就小, 电动机带额定负

载的能力降低,这是不可取的,一般 m为1.8～2.2, KT为2左右。

3 . 21 异步电动机带负载起动,负载越大,起动电流是不是越大? 答:

大。, 与负载

起动加速无关,度就变小,

3 . 22 答:

3 . 23 试简述三相异步电动机的运行性能优劣主要通过哪些技术指标来反映?

答: 三相异步电动机的运行性能优劣主要通过功率因数和效率等技术指标来反映, 功率因数越高, 运行性能越优越; 效率越高, 能量利用率高,运行性能越优越。另外，最大转矩

Tm越大，电动机带负载能力越大; 起动转矩Tst越大，电动机带负载起动能力越大。

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

3 . 24 三相异步电动机T形等值电路的参数主要通过什么实验来测定?

答: 三相异步电动机T形等值电路的参数主要通过空载实验和短路实验来测定。通过空载实验测定电动机的励磁阻抗Zm Rm jXm和铁损耗PFe及机械损耗Pmec。通过短路

) j(X1 X2 ),短路实验又称堵实验测定电动机的短路阻抗ZK RK jXK (R1 R2

转实验。

3 . 25 为什么三相异步电动机的功率因数总是滞后的?

答: 三相异步电动机要从电网吸收滞后的励磁电流产生磁场;性负载,所以三相异步电动机的功率因数总是滞后的。

3 . 26 为什么要进行频率折算??

答: 三相异步电动机运行时,1,转子电流频率为f2 sf1,定、转子电流频率不相等, ,也不能根据它们求出等值电 不变,I 不变。 转子磁动势F22

、 X2 、Rm、Xm各代3 . 27 ,参数R1、X1 、 R2

是如何产生的?它代表什么物理意表什么意义?三相异步电动机转子附加电阻[( 1 - s)/ s] R2

义?

、 X2 分别表示 答: R1、X1分别表示三相异步电动机定子一相绕组的电阻和电抗;R2

转子一相绕组的电阻和电抗折算到定子的折算值; Rm、Xm分别表示励磁电阻和电抗。转

是频率折算产生的, 它代表了电动机输出的机械功率 子附加电阻[( 1 - s)/ s] R2

1 s

I2 2 Pm 3()R2

s

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

3 . 28 一台三相异步电动机,额定运行时转速nN=1 450 r /min,问这时传递到转子的 电磁功率有百分之几消耗在转子电阻上?有百分之几转化成机械功率? 解: sN

n1 nN1500 1450

0.033 n11500

电磁功率PM、总机械功率Pm、转子铜损耗Pcu2之间的比例为PM∶ Pm∶ Pcu2 =1 ∶( 1 - s)∶ s,所以传递到转子的电磁功率中有3.3%消耗在转子电阻上, 有96.7%转化成机械功率。

3 . 29

nN

输入功率 解:

3 . 30 额定转速

nNN,定子铜

损耗Pcu1=386 W ,铁损耗PFe=214 .5 W ,机械损耗Pmec=100 W ,附加损耗Ps=112 . 5 W , 求额定负载运行时: ( 1 )转子电流频率; ( 2 )转子铜损耗; ( 3 )电磁功率; ( 4 )定子电流; ( 5 )效率;

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

( 6 )画出功率流程图,标明各部分功率及损耗。 解: ( 1 ) sN

n1 n1000 971

0.029 f2 sNf1 0.029 50 1.45HZ n11000

( 2 ) 电磁功率 PM PN Pmec Ps Pcu2 PN Pmec Ps sNPM

(1 sN)PM PN Pmec Ps

PN Pmec Ps7.5 103 100 112.57712.5

PM 7943W 7.943KW

1 sN1 0.0290.971

转子铜损耗 Pcu2 sNPM 0.029 7943 230W ( 3 )电磁功率 PM 7.943KW

( 4 )

I1

( 5 )( 6 )

题3.30图

3 . 31 一台四极三相异步电动机,额定功率PN=55 kW ,额定电压UN=380 V ,额定负 载运行时,电动机的输入功率P1 =59 . 5 kW ,定子铜损耗Pcu1=1 091 W ,铁损耗PFe=972 W , 机械损耗Pmec=600 W ,附加损耗Ps=1 100 W 。求额定负载运行时:

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

( 1 )额定转速; ( 2 )电磁转矩; ( 3 )输出转矩; ( 4 )空载转矩。

解: ( 1 ) PM P1 Pcu1 PFe=59500-1091-972 57437W

Pcu2 PM PN Pmec Ps 57437 55000 600 1100 737W Pcu2 sNPM sN

Pcu2737

0.012 8PM57437

nN n1(1 sN) 150 0(1 0.012)8 148r0/min

365.84N.m

3 . 32 一台八极三相异步电动机,额定功率PN=200 kW ,额定电压UN=380 V ,额定 转速nN=735 r /min,过载倍数 m=2 . 2 ,求: ( 1 )该电动机转矩的实用公式; ( 2 )当s=0. 015时的电磁转矩;

( 3 )电动机拖动1 200 N ·m负载时的转速。

解: ( 1 ) sN

n1 nN750 735

0.02 n1750

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

PN 103P200TN 9550 N 9550 2598.6N.m

nNnN7352

60

Tm mTN 2.2 2598.6 5717N.m sm sN( m m 1) 0.02 (2.2 转矩的实用公式 T

2

2.22 1) 0.083

2Tm114342 5717

=

s0.083s0.083ssm

0.083s0.083ssms

( 2 ) T

1143411434

2002N.m

0.0150.0835.71

0.0830.015

Ts n

3 . 33 额定转 速nN ( 1 ) ( 2 ) ( 3 )最大转矩; ( 4 )临界转差率。 解: ( 1 )额定转差率 sN

n1 nN1500 1450 0.033 nN1500

PN25

9550 164.66N.m nN1450

( 2 )额定转矩TN 9550

( 3 )最大转矩 Tm mTN 2.6 164.66 428.12N.m

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

( 4 )临界转差率

sm sN( m 22.62 1) 0.165 m 1) 0.033 (2.6

3 . 34 一台八极三相异步电动机,额定功率PN=10 kW ,额定电压UN=380 V ,额定转 速nN=720 r /min,过载倍数 m=2 . 2 ,求: ( 1 )最大转矩; ( 2 )临界转差率; ( 3 )电磁转矩实用公式。 解: ( 1 ) sN

n1 nN750 720 0

.04 TN ( 2 ) ( 3 )0.166

3 . 35 nN=965 r /min,问电动机的极对数和额定转差率为多少?若另一台三相异步电动机极数为2 p=10 , fN = 50 Hz ,转差率sN=0 . 04 , 问该电动机的额定转速为多少?

答: 额定频率fN=50 Hz ,额定转速nN=965 r /min的电动机,其同步转速n1 1000r/min,由 n1

60f60f60 50

3, 可知,P

Pn11000

额定转差率 sN

n1 nN1000 965

0.035 =

1000n1

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

当电动机极数为2 p=10 , fN =50 Hz ,转差率sN=0 . 04时 ,电

nN n1(1 sN)=

60f60 50

(1 s)= (1 0.04) 576r/min P5

3 . 36 一台三相异步电动机,额定数据为: UN=380 V , fN=50 Hz , PN=7 . 5 kW ,

nN=962 r /min,定子绕组为三角形联结,cos N=0. 827 , Pcu1=470 W , PFe=234 W , Ps =80 W ,Pmec=45 W 。试求:

( 1 )电动机极数;

( 2 )

( 3 ) ( 4 ) ( 5 )解 P

50 1.9HZ

由PM∶ Pm∶ Pcu2 =1 ∶( 1 - s)∶ s 就有

Pcu2s0.038s

Pm 7625 301W Pcu2

1 s1 0.038Pm1 s

( 4 ) Pmec+P1 PN+Pcu1+PFe+Pcu2+Ps=7500+470+234+301+45+80=8630 W

N

PN7500

0.87 P18630

( 5 )定子电流 I1=

P13UNcos N

8630 380 0.872

15.86A

电机与拖动基础 第2版 (许建国 著) 高等教育出版社(1)

3 . 37 已知一台三相异步电动机的数据为: PN=17 kW , UN=380 V ,定子三角形联结, 4极,IN=19 A ,fN =50 Hz 。额定运行时,定子铜损耗Pcu1= 470 W ,转子铜损耗

Pcu2=500 W ;铁损耗PFe=450 W ,机械损耗Pmec=150 W ,附加损耗Ps=200 W 。试求:

( 1 )电动机的额定转速nN; ( 2 )负载转矩T2 ; ( 3 )空载转矩T0 ; ( 4 )电磁转矩T。

解: ( 1 )

2.29N.m

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/amr1.html