绕线型三相异步电机转子电路串电阻启动
电机原理及应用测试题(附参考答案)
电机原理及应用测试题（附参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、一台三相四极异步电动机，额定容量为28KW，U1N=380V，ηN=90%，cosjN=0.88。
定子为Δ接法。
在额定电压下直接启动时，启动电流为额定电流的6倍。
用Y—Δ启动时启动电流是（_____)。
A、53.7AB、322.3AC、107.4AD、无法确定正确答案：C2、同步电机的额定电流是指流过(____)。
A、定子绕组的额定线电流B、转子绕组的额定相电流C、转子绕组的额定线电流D、定子绕组的额定相电流正确答案：A3、同步发电机额定功率因数是指(____)时电机的功率因数。
A、空载运行B、负载运行C、额定运行D、以上都对正确答案：C4、同步发电机励磁绕组取得直流电流建立磁场的方式称为(____)。
A、励磁方式B、负载运行C、电枢反应D、空载运行正确答案：A5、一台并联于无限大电网运行的同步发电机，保持有功输出不变，当功率因数cosφ=0.8(滞后)变为cosφ=0.9(滞后)时，电枢电流会如何变化(____)。
A、变大B、不变C、无法判断D、变小正确答案：D6、一台QFQS—600—2汽轮机，若额定电压为20KV，额定功率因数为0.85（滞后），则发电机的额定电流是(____)。
A、20.377AB、20377AC、35.294AD、35294A正确答案：B7、对于经常反复起动且起动负荷量大的机械，通常选用(____)电动机A、鼠笼式B、深槽式C、双鼠笼式D、绕线式正确答案：D8、采用Y-Δ换接开关启动时，相当于是变比为（____)自耦变压器启动。
A、1.732B、0.577C、1/2D、1/3正确答案：A9、一台并联于无穷大电网上的同步发电机，在正常励磁情况下，若增大励磁电流，此时发电机为(____)状态，输出无功性质为（___)。
A、欠励，容性B、过励，感性C、过励，容性D、欠励，感性正确答案：B10、同步发电机稳态运行时，若所带负载为容性cosφ=0.85，则电枢反应性质为(____)。
三相绕线式异步电动机的启动控制
三相绕线式异步电动机的启动控制绕线式异步电动机R与鼠笼式异步电动机的主要区别是绕线式异步电动机的转子采用三相对称绕组，启动时通常采用转子串电阻启动，或者是采用频敏变阻器启动。
一、绕线式异步电动机转子串电阻启动1.方法启动时，在绕线式异步电动机的转子回路中串入合适的三相对称电阻，如果正确选取电阻器的电阻值，使转子回路的总电阻值R2=X20，由前面分析可知，此时S m=1，即最大转矩产生在电动机启动瞬间，从而缩短起动时间，达到减小启动电流增大启动转矩的目的。
随着电动机转速的升高，可变电阻逐级减小。
启动完毕后，可变电阻减小到零，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。
这种启动方法的优点是不仅能够减少启动电流，而且能使启动转矩保持较大范围，故在需要重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等场合被广泛采用。
其缺点是所需的启动设备较多，一部分能量消耗在启动电阻，而且启动级数较少。
2.绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路串接在三相转子回路的启动电阻，一般接成星形。
利用时间继电器控制电阻自动切除，即转子回路三段启动电阻的短接是依靠KT1、KT2、KT3三个时间继电器及KM1、KM2、KM3三个接触器的相互配合来实现。
图2-70绕线式异步电动机转子串电阻控制线路线路工作原理分析：与启动按钮SBl串接的接触器KMl、KM2、和KM3常闭辅助触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部外加电阻的条件下才能启动。
如果接触器KMl、KM2、和KM3中任何—个触头因熔焊或机械故障而没有释放时，启动电阻就没有被全部接入转子绕组中，从而使启动电流超过规定的值。
把KMl、KM2和KM3的常闭触头与SBl串接在一起，就可避免这种现象的发生，因三个接触器中只要有一个触头没有恢复闭合，电动机就不可能接通电源直接启动。
停止时按下SB2即可。
二、转子回路串接频敏变阻器启动控制绕线式异步电动机转子绕组串接电阻的启动方法：若想获得良好的启动特性，一般需要较多的启动级数，所用电器多，控制线路复杂，设备投资大，维修不便，同时由于逐级切除电阻，会产生一定的机械冲击力。
绕线式电动机转子回路串频敏变阻器启动电路原理图
此主题相关图片如下：1.jpg绕线式电动机转子回路串频敏变阻器启动电路原理图一、频敏变阻器的工作原理：频敏变阻器实际上是一个特殊的三相铁芯电抗器，它有一个三柱铁芯，每个柱上有一个绕组，三相绕组一般接成星形。
频敏变阻器的阻抗随着电流频率的变化而有明显的变化电流频率高时，阻抗值也高，电流频率低时，阻抗值也低。
频敏变阻器的这一频率特性非常适合于控制异步电动机的启动过程。
启动时，转子电流频率fz 最大。
Rf 与Xd 最大,电动机可以获得较大起动转矩。
启动后，随着转速的提高转子电流频率逐渐降低，Rf 和Xf 都自动减小，所以电动机可以近似地得到恒转矩特性，实现了电动机的无级启动。
启动完毕后，频敏变阻器应短路切除。
二、启动电路原理：启动过程可分为自动控制和手动控制。
由转换开关SA完成。
1、自动控制㈠合上空气开关QF接通三相电源。
㈡将SA板向自动位置，按SB2交流接触器KM1线圈得电并自锁，主触头闭合，动机定子接入三相电源开始启动。
（此时频敏变阻器串入转子回路）。
㈢此时时间继电器KT也通电并开始计时，达到整定时间后KT的延时闭合的常开接点闭合，接通了中间继电器KA 线圈回路，KA其常开接点闭合，使接触器KM2 线圈回路得电，KM2的常开触点闭合，将频敏变阻器短路切除，启动过程结束。
㈣线路过载保护的热继电器接在电流互感器二次侧，这是因为电动机容量大。
为了提高热继电器的灵敏的度和可靠性，故接入电流互感器的二次侧。
㈤另外在启动期间，中间继电器KA的常闭接点将继电器的热元件短接，是为了防止启动电流大引起热元件误动作。
在进入运行期间KA常闭触点断开，热元件接入电流互感器二次回路进行过载保护，2、手动控制㈠合上空气开关QF接通三相电源㈡将SA搬至手动位置㈢按下启动按钮SB2, 接触器KM1线圈得电，吸合并自锁，主触头闭合电动机带频敏变阻器启动。
㈣待转速接近额定转速或观察电流表接近额定电流时，按下按钮SB3中间继电器KA线圈得电吸合并自锁，KA的常开触点闭合接通KM2线圈回路，KM2的常开触点闭合将频敏变阻器短路切除。
绕线电动机的转子串频敏变阻器起动的动作原理
绕线电动机的转子串频敏变阻器起动
的动作原理
绕线型异步电动机转子串电阻的起动方法中，转子电阻是逐级切除的，转子电流及转矩会突然变化，产生机械冲击，使运行不平稳。
频敏变阻器的阻抗能够随着电动机转速的上升、转子电流频率的下降而自动减小，它是绕线型异步电动机较为理想的一种起动装置。
（1）频敏变阻器
频敏变阻器就是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。
它的铁心由较厚的钢板叠成，三个绕组接成星形串联在转子电路中，电动机转速增高时，转子和旋转磁场的相对转速减小，转子电流频率降低，频敏变阻器的磁滞损耗减小，阻抗减小，电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路如图1所示。
图1 电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路
（2）电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路的工作过程
合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KMl线圈通电自锁，电动机接通三相交流电源转子串频敏变阻器起动，同时时间继电器KT线圈通电延时开始。
延时结束时，KT 的延时闭合触点闭合，K线圈通电并自锁，K的动断触点断开热继电器FR的旁路触点加入电路作过载保护，K的一个常开触点接通KM2线圈，KM2动合触点闭合切除频敏变阻器。
（3）频敏变阻器的使用和调整
使用中当频敏变阻器的起动特性不太理想时，就需要结合现场情况作某些调整，来满足生产的需要。
主要包括如下两点：
①改线圈匝数：频敏变阻器绕组有三个抽头，分别为100％（起动电流过大时用）、85％（出厂）、71％匝数（起动电流过小时用）。
②磁路调整：刚起动和切除频敏变阻器时，防止冲击电流，加大上轭板与铁芯气隙。
《电机与拖动》课程设计——绕线型异步电动机转子串电阻起动设计
摘要进一少巩固和加深“电机与拖动”课程的基本知识，了解绕线型异步电动机转子串电阻起动设计知识在工程实际中的应用。
综合运用“电机与拖动”课程和等候课程的理论及生产实际知识去分析和解决直流电动机调速设计中的一些问题，进行电机设计的训练。
通过计算和绘图，学会运用标准、规范的手册、图册和查阅有关资料等，培养电机设计的基本技能。
掌握绕线型异步电动机转子串电阻起动的原理与步骤；培养独立的思维和动手能力。
一、绕线型异步电动机转子串电阻起动设计原理本次课程设计的主要内容为绕线型异步电动机转子串电阻起动。
为了理解这一课程设计的主要内容，首先必须了解一些与之相关的内容。
三相异步电动机的定义：旋转电机都是利用电与磁的互相转化和互相作用制成的。
三相异步电动机则是利用三相电流通过三相绕组产生在空间旋转的磁场。
三相异步电动机的工作原理：为了能形象的说明问题，将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示，它以同步转速n0顺时针方向旋转。
于是，转子绕组切割磁感线而产生感应电动势，它的方向可用右手定则来确定。
在N极下，穿出纸面，在S极下，进入纸面。
由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中就有交变的感应电流流动。
各导体中的感应电流的有功分量和感应电动势同相，两者的方向一致。
根据安培定律，导体中电流的有功分量和旋转磁场互相作用而产生电磁力F，它们的方向按照左手定则来决定。
电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着旋转磁场的旋转方向转动。
至于转子导体中电流的无功分量，因滞后感应电动势90°，根据左手定则，这时电磁力F的作用彼此抵消，不会构成电磁转矩。
由于转子与旋转磁场之间有相对运动时，转子绕组才会切割磁感线而产生感应电动势和感应电流，才能产生电磁转矩，所以转子的转速总是小于同步转速，两者不可能相等，故称为异步电动机，又称感应电动机。
二、异步电动机的结构1．定子（静止部分）1）定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
绕线型三相异步电机转子电路串电阻启动
引言三相异步电动机是目前应用最为广泛的电动机。
要想讨论电力拖动中经常遇到的绕线型异步电动机转子串电阻启动问题，首先我们要先了解三相异步电动机，这是讨论问题的基础。
异步电动机是交流电动机的一种。
由于异步电动机在性能上有缺陷，所以异步电动机主要作电动机使用。
异步电动机按供电电源相数的不同，有三相、两相和单相之分。
三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工业农业生产中应用最普通的电动机；单相异步电动机容量较小，性能较差，在实验室和家用电器中应用较多；两相异步电动机通常用作控制电机。
一、异步电动机的原理三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。
二、异步电动机的结构组成（一）定子异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
1．定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。
为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。
对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。
定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。
从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。
2，定子绕组定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。
能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。
开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。
起动控制电路分解
QS FU1
FU2
L1 L2 L3
FR SB1
KM3
KM3联锁触头分断 KM2线圈失电 KM2主触头分断 KM2自锁触头分断
FR 3
U1 V1 W1 M 3~
KM2 SB2 KM1
KM2
KM3
KT
KT TM
KM1
KM1
KM1 KM2 KT KM3 KM3
QS FU1
FU2
L1 L2 L3
FR SB1
FR SB1
KM3
按SB2 KM1线圈得电
FR 3 U1 V1 W1 M 3~
KM2 SB2
KM2
KM1
KM3 KT
KT TM
KM1
KM1
KM1 KM2 KM3
KT KM3
QS FU1
FU2
L1 L2 L3
FR SB1
KM3
KM1联锁触头分断，
对KM3联锁，
KM1主触头闭合，
自耦变压器TM联
结成星形
KM1线圈失电
KM1的触点全部复位
KT线圈失电
KT常开触点瞬时分断
通过分析，只要调整好KT触头动作时间，电 动机由降压启动切换成全压运行的过程就能准 确可靠自动完成。
启动电阻R：采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻。
串电阻降压启动缺点：减小了电动机启动转矩 ，启动时电阻消耗功率较大。若启动频繁，则 电阻温度很高，对精密机床会产生一定影响。
QS FU1
FU2
L1
L2
FR
L3
KM2 自锁触 头闭合,自锁 KM2主触头 闭合,电阻被 短路
KM1 Ｒ
FR UV W
M 3～
SB2
KM2
绕线式异步电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变
绕线式异步电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变1. 概述电动机是现代工业中一种非常重要的驱动设备，而绕线式异步电动机是其中一种常见的电动机类型。
在电机运行过程中，转子绕组串入电阻负载能够使得电动机的转矩保持不变，这对于电动机的运行稳定性和效率至关重要。
2. 绕线式异步电动机的基本原理绕线式异步电动机是一种利用电磁感应原理进行能量转换的设备。
其基本工作原理是通过交变电流在定子绕组中产生旋转磁场，从而使得转子产生感应电流，进而产生转矩从而驱动负载转动。
3. 转子绕组串入电阻在绕线式异步电动机中，转子绕组串入电阻是一种常见的调节装置。
通过改变转子绕组的串入电阻值，可以调节电动机的转矩特性。
当转子绕组串入电阻增加时，电动机的起动转矩将减小，但是最大转矩将保持不变。
这对于一些特定的负载要求非常有用。
4. 串入电阻对转矩的影响串入电阻负载能够使得电动机转矩不变的原理在于改变了转子绕组的参数，从而影响了感应电动势和转子电流的相对关系。
通过改变串入电阻，可以有效地控制电动机的输出转矩，使得其在不同负载下能够保持稳定的转动特性。
5. 应用实例分析绕线式异步电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变的特性在实际工程中有着广泛的应用。
例如在一些需要稳定转矩输出的工况下，可以通过改变串入电阻的方式来实现。
同时在一些需要启动转矩小、最大转矩保持不变的情况下，也能够通过串入电阻来满足要求。
6. 总结通过对绕线式异步电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变的原理和特性进行分析，我们可以知道这种调节方式对于电动机的运行稳定性和效率都具有重要的意义。
在实际应用中，需要根据具体的工况要求来选择合适的串入电阻参数，以实现最佳的电动机性能。
7. 参考文献[1] 张三, 李四. 电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变研究[J]. 电机技术, 2010(3): 45-50.[2] 王五, 赵六. 绕线式异步电动机串入电阻调速控制系统设计与应用[M]. 机械工业出版社, 2015.以上是关于绕线式异步电动机转子绕组串入电阻负载转矩不变的一篇高质量文章的写作范本，供您参考。
绕线式异步电动机串频敏变阻器启动
课后预习： 凸轮控制器绕线转子异步电
动机启动线路。
再见 14
电力工程系电 力拖动专业课件
1
交流三相2绕线转子 异步电机
转子绕组串接频敏 变阻器控制线路图
一、绕线式异步电动机为什么串频 敏变阻器启动？
绕线转子感应电动机采用转子串接电阻 启动时，若想在启动过程中保持有较大 的启动转矩且启动平稳，则必须采用较 多的启动级数，这必然导致启动设备复 杂化，而且在每切除一段电阻的瞬间， 启动电流和启动转矩会突然增大，造成 电气和机械冲击。为了克服这个缺点， 可采用转子电路串频敏变阻器启动
优点：减少启动电流，增大启动转矩，具
有等效启动电阻随转速升高自动且连续减小 的优点，所以其启动的平滑性优于转子串电 阻启动。此外频敏变阻器还具有结构简单、 价格便宜、运行可靠、维护方便等优点。
缺点：频敏变阻器具有一定的电 抗，使功率因数降低， 在同样的启动电流下，启动 转矩要减小一些。
四、转子绕组串接频敏变阻器启动电路控制线路
3、频敏变阻器是怎样改变起动电流的？ 利用转子频率在起动过程中平滑的变化达到使转 子回路总电阻平滑减小的目的。
课后总结： 绕线转子异步电动机转子串接频敏变阻 器起动控制线路是工厂中常用的起动线路 。特别是频敏变阻器的维护，需要同学们 有较深的理论知识，和较强的动手能力。 这就需要同学们平时多积累理论和实际知 识。比如频敏变阻器电路刚起时，启动力 矩偏大，起动有冲击，而起动完毕后稳定 转速又偏低，这时可在上下铁心间增加气 隙中。象这种操做就有细心，同时又有较 强的理论知识指导。
二、什么是频敏变阻器
阻抗值随频率明显变化、 静止的无触点元件。它是 一个三相电抗器，电流越 大阻抗越大，达到自动变 阻的目的，电动机在起动 结束后切除。
《电机学》三相异步电动机的起动和调速练习题
《电机学》三相异步电动机的起动和调速练习题班级 学号 姓名 成绩一、 填空1. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ，2cos ϕ ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。
2.增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。
3.★若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。
4.深槽和双笼型感应电动机是利用 原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时 较差。
5. 绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。
二、 选择1. 绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（ ）。
A 起动转矩增大，起动电流增大；B 起动转矩增大，起动电流减小；C 起动转矩增大，起动电流不变；D 起动转矩减小，起动电流增大。
2. 与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差一些，主要是（ ）。
A 由于2r 增大，增大了损耗；B 由于2x 减小，使无功电流增大；C 由于2x 的增加，使2cos ϕ下降；D 由于2r 减少，使输出功率减少。
3. ★适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻2r 时，电动机的（ ）。
A st I 减少, st T 增加, m ax T 不变, k s 增加；B st I 增加, st T 增加, m ax T 不变, k s 增加；C st I 减少, st T 增加, m ax T 增大, k s 增加；D st I 增加, st T 减少, m ax T 不变, k s 增加。
4. ★三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（ ）。
A 与转差率反比 ；B 与转差率无关；C 与转差率正比 ；D 与转差率成某种函数关系。
5. 三相感应电动机电磁转矩的大小和（ ）成正比A 电磁功率 ；B 输出功率 ；C 输入功率 ；D 全机械功率 。
6. 一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻22r r '=,测得转差率将为（ ）（r 已折算到定子边）。
绕线式异步电动机转子串频敏变阻器起动.
Electrical Machinery
（2）转子回路串频敏变阻器起动
铁芯用几片或十几片厚钢板制 成，铁芯间有可以调节的气隙， 当绕组通过交流电后，在铁芯 中产生的涡流损耗和磁滞损耗 都较大。
电机学
Electrical Machinery
频敏变阻器是根据涡流原理工作的，即铁芯涡流损耗与 频率的平方成正比。
频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也逐步减少，相当于自 动减少了电动机转子回路的电阻和电抗，实现了电动机的平 滑起动。
电机学
Electrical Machinery
电动机转子串频敏变阻器起动的特点： 优点：是一种无触点的变阻器冲击。且频敏变阻器 结构较简单，成本低，使用寿命长，维护方便。 缺点：体积较大，设备较重。由于其电抗的存在，功 率因数较低，起动转矩并不很大。 因此，当绕线式异步电动机在轻载起动时，采用频敏 变阻器起动，重载时一般采用串变阻器起动。
rm大 起动时： s 1, f 2 f1 50Hz 铁耗较大，
n
s
f 2 sf1
p Fe
rm
当转子电流频率变化时，铁芯中的涡流损耗变化，频 敏变阻器等值电路的参数随之而变化，故称为频敏变阻器。
电机学
Electrical Machinery
可见，在起动最初，由于转速低，导致转子频率大，从 而频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也大，从而减少了起 动电流，增大了起动转矩。随着转速的升高，转子频率减少，
绕线异步电动机串电阻起动
3.2切除起动电阻R…………………………………………………………4
3.3切除起动电阻R …………………………………………………………4
4.起动级数未定时起动电阻的计算…………………………………5
4.1选择起动转矩T 和切换转矩T ………………………………………5
1.2.2转子 …………………………………………………………1
1.3异步电动机工作原理 …………………………………………1
2.异步电机启动方法……………………………………2
2.1绕线式异步电动机转子串电阻启动……………………………2
2.2转子回路串接频敏变阻器启动控制…………………………………2
3.异步电机起动过…………………………………………………………3
3. 异步电机起动过程
绕线型异步电动机的转子串联合适的电阻不但可以减小起动电流，而且还可以增大起动转矩，因而，要求起动转矩大或起动频繁的生产机械常采用绕线型异步电动机拖动。
容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子电路串联起动变阻器的方法起动。起动变阻器通过手柄接成星形。起动先把起动变阻器调到最大值，再合上电源开关S，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除，使转子绕组短接。
4.2求出起动转矩比β…………………………………………………………5
4.3求出起动级数m…………………………………………………………5
4.4重新计算β，校验T ,是否在规定范围内……………………………6
4.5求出转子每相绕组的电阻R …………………………………………6
4.6计算各级总电阻…………………………………………………………8
时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路
时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路图3.15所示电路是基于时间原则的起动控制线路。
KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，其延时时间与起动过程所需时间时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路相对应。
R1、R2、R3为转子外接电阻，起动后随着起动时间的增加，转子回路三段起动电阻的短接是靠三个时间继电器KT1、KT2、KT3与三个接触器KM1、KM2、KM3相互配合来完成的。
由接触器的线圈通电，触点动作，不仅通过主触点短接部分起动电阻，而且使对应时间继电器时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路图3.15所示电路是基于时间原则的起动控制线路。
KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，其延时时间与起动过程所需时间相对应。
R1、R2、R3为转子外接电阻，起动后随着起动时间的增加，转子回路三段起动电阻的短接是靠三个时间继电器KT1、KT2、KT3与三个接触器KM1、KM2 、KM3相互配合来完成的。
由接触器的线圈通电，触点动作，不仅通过主触点短接部分起动电阻，而且使对应时间继电器的线圈通电，经过延时后，其延时触点接通下一个接触器线圈，接触器的主触点又短接另一部分起动电阻，……依次类推，直至转子起动电阻被全部短接，起动过程结束，电动机进入全压运行。
图3.15 时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路串频敏变阻器起动中通过了解频敏变阻器的组成和调整因素，懂得频敏变阻器的频率特性非常适合控制绕线式异步电动机的起动过程，完全可以取代转子绕组串电阻起动控制线路中的各段起动电阻，起动过程中其阻抗随转速升高而自动减小，因而可以实现平滑无级的起动。
串接频敏变阻器构成的起动控制线路中，从起动到运行的过程是由频敏变阻器自身的特性而平滑完成的。
手动或自动的控制方式只是为了在起动过程完成后，完全切除转子绕组中的频敏变阻器。
电工学概论习题答案第四章
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＝3kW，额定转速＝2880r/min。
试求(1)磁极对数；(2)额定时的转差率；(3)额定转矩。
解：(1) 同步转速，因此电动机磁极对数p为1；(2)(3) =9.954-4. 已知Y112M-4型异步电动机的技术数据为＝4kW，△接法，额定电压＝380V，＝1440r/min，额定电流＝8.8A，功率因数=0.82，效率＝84.5%。
试求(1)磁极对数; (2)额定运行时的输入功率; (3)额定时的转差率; (4)额定转矩。
解：(1) 同步转速，因此电动机磁极对数p为2；(2)(3)(4) =26.54-5. 已知Y132M-4型异步电动机的额定功率为7.5kW，额定电流＝15.4A，额定转速＝1440r/min，额定电压＝380V，额定时的功率因数=0.85，额定时的效率＝0.87，起动转矩/额定转矩=2.2，起动电流/额定电流＝7.0，最大转矩/额定转矩=2.2。
试求(1)额定输入功率；(2)额定转矩；(3)额定时的转差率；(4)起动电流；(5) 起动转矩; (6) 最大转矩。
解：(1) 额定输入功率(2) =49.74(3)(4) =7=107.8A(5) =2.2=109.43(6) =2.2=109.434-6. 在三相异步电动机起动瞬间（s＝1），为什么转子电流大，而转子电路的功率因数小？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。
绕线式电动机转子回路串电阻起动控制电路起动过程
绕线式电动机转子回路串电阻起动控制电路起动过程引言在绕线式电动机的起动过程中，为了限制起动电流和起动转矩，一种常见的控制方式是采用串联电阻起动控制电路。
本文将详细介绍绕线式电动机转子回路串电阻起动控制电路的起动过程，并分析其工作原理和特点。
起动原理绕线式电动机由定子和转子组成。
在起动过程中，既要提供足够的转子转动力矩来克服转子的惯性和摩擦阻力，又要限制起动电流和起动转矩，以保护电机和供电系统。
串联电阻起动控制电路正是为了在这两者之间取得平衡而设计的。
在绕线式电动机中，定子绕组和转子绕组通过电刷和电刷架连接起来，形成一个闭合回路。
当电源施加到电机上时，电流通过定子绕组和转子绕组，产生磁场作用力，使转子转动。
串联电阻起动控制电路串联电阻起动控制电路通过在转子回路中串联电阻来限制起动电流和起动转矩。
在起动过程中，电机的起动转子绕组电阻中串联了一个可调的外部电阻。
起始时，外部电阻的值设置为最大，随着电动机的加速，逐渐减小。
当外部电阻减小到一定值时，则被短路，电机进入正常运行状态。
起动过程1.初始状态：电动机断开电源，外部电阻设置为最大值，转子处于静止状态。
2.启动：通电后，电流从电源经过电刷进入定子绕组，同时通过外部电阻进入转子绕组。
由于转子绕组中串联的电阻较大，电流和转矩较小，转子开始缓慢转动。
3.加速：随着转子转动速度的增加，电流和转矩逐渐增大。
此时，可以逐渐减小外部电阻的值，以提高电流和转矩。
4.短路：当外部电阻减小到一定值时，电机进入正常运行状态，外部电阻被短路，电源直接供电给转子绕组。
5.正常运行：此时，电机以额定转速运行，外部电阻不再工作。
控制电路特点1.起动电流和转矩可调：通过调节外部电阻的值，可以控制起动电流和转矩的大小，以适应不同的启动情况。
2.起动过程平稳：由于外部电阻的限流作用，起动过程中电流的变化较小，使得电机起动平稳，减小了对电源和机械设备的冲击。
3.简单可靠：串联电阻起动控制电路结构简单，故障率低，维修维护方便。
异步电机串电阻启动
一绕线式异步电动机的结构及原理（一）电动机的结构：1. 定子（1）.定子铁心由彼此绝缘、厚为0.5mm的硅钢片叠成圆筒形，内壁开有许多均匀分布的槽，用以叠放定子绕组。
：转轴:支撑转子转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,磁路一部分转子绕组：笼型绕组铸铝铜条绕线式绕组: 电线绕制而成,Y接,滑环引出,外接电阻（1）转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。
铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。
（2）转子绕组：分为笼型和绕线型两类1）笼型转子：笼型绕组是一个自己短路的绕组。
在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。
如果把转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，如图（a）所示，因此又叫鼠笼转子。
导条的材料有用铜的，也有用铝的。
2）绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组，一般都联接成Y形。
转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。
这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。
与笼型转子相比较，绕线型转子结构稍复杂，价格稍贵，因此只在要求起动电流小，起动转距大，或需平滑调速的场合使用。
3. 气隙：磁路的一部分, 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多，在中小型异步电动机中，气隙一般为0.2~1.5mm 左右。
δ↓→I m ↓→N ϕcos ↑但易发生扫膛现象 δ↑→I m ↑→N ϕcos ↓（二）异步电动机的工作原理三相异步电动机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁动势，圆形旋转磁密，设其方向为逆时针转，如图所示。
若转子不转，转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势e ，方向由右手定则确定。
由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。
这样，导条就在磁场中受力f ，用左手定则确定受力方向，如图所示。
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引言三相异步电动机是目前应用最为广泛的电动机。
要想讨论电力拖动中经常遇到的绕线型异步电动机转子串电阻启动问题，首先我们要先了解三相异步电动机，这是讨论问题的基础。
异步电动机是交流电动机的一种。
由于异步电动机在性能上有缺陷，所以异步电动机主要作电动机使用。
异步电动机按供电电源相数的不同，有三相、两相和单相之分。
三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工业农业生产中应用最普通的电动机；单相异步电动机容量较小，性能较差，在实验室和家用电器中应用较多；两相异步电动机通常用作控制电机。
一、异步电动机的原理三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。
二、异步电动机的结构组成（一）定子异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
1．定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。
为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。
对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。
定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。
从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。
2，定子绕组定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。
能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。
开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。
一般根据定子绕组在槽内布置的情况，有单层绕组及双层绕组两种基本型式。
容量较大的异步电动机都采用双层绕组。
双层绕组在每槽内的导线分上下两层放置，上下层线圈边之间需要用层间绝缘隔开。
小容量异步电动机常采用单层绕组。
槽内定子绕组的导线用槽楔紧固。
槽楔常用的材料是竹、胶布板或环氧玻璃布板等非磁性材料。
3．机座机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。
中小型异步电动机一般都采用铸铁机坐，并根据不同的冷却方式而采用不同的机座型式。
例如小型封闭式电动机、电机中损耗变成的热量全都要通过机座散出。
为了加强散热能力，在机座的外表面有很多均匀分布的散热筋，以增大散热面积。
对于大中型异步电动机，一般采用钢板焊接的机座。
(二)转子异步电机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
1．转子铁心转子铁心也是电动机主磁通磁路的一部分，一般也由0.5毫米厚冲槽的硅钢片叠成，铁心固定在转轴或转子支架上。
整个转子铁心的外表面成圆柱形。
2．转子绕组转子绕组分为笼型和绕线型两种结构，在以下文章中将分别说明这两种绕组结形式特点。
(三)气隙异步电动机定、转子之间的气隙是很小的，中小型电机—般为0.2～2mm。
气隙的大小与异步电动机的性能关系极大。
气隙愈大，磁阻也愈大。
磁阻大时，产生同样大小的旋转磁场就需要较大的励磁电流。
励磁电流是无功电流(与变压器中的情况一样)，该电流增大会使电机的功率因数变坏。
然而，磁阻大可以减少气隙磁场中的谐波含量，从而可减少附加损耗，且改善起动性能。
气隙过小，会使装配困难和运转不安全。
如何决定气隙大小，应权衡利弊，全面考虑。
一般异步电动机的气隙以较小为宜。
异步电动机主要分为笼式（又称为鼠笼式）和绕线式。
虽然我们主要介绍绕线式异步电动机转子串电阻启动，但我们还是先了解一下鼠笼式电机启动的优点和局限，以方便和绕线形电动机进行性能比较。
三、鼠笼电机结构优点和启动性能局限我们知道，鼠笼电机结构简单紧凑，在电机行业属于“吃电大户”，推广最为普及，需求量也占绝对份额。
但与绕线电机相比，启动性能有其自身的局限性：鼠笼电动机的启动电流一般达到额定电流的5-7倍，而启动转矩只有额定转矩的0．4—1．6倍(小电机能达到2．2倍)。
这种情况在电网条件和工艺条件允许的情况下，能够直接启动。
这里的电网条件一般指电机启动时电网保证电机机端压降不大于10％；工艺条件是指电机的启动转矩满足机组系统惯量和负载的加速特性要求。
但过大的启动电流、过小的启动转矩和过长的启动时间给电动机和电网将造成极大的潜在危害。
定转子绕组的发热量随其流过的电流大小成平方倍关系变化。
按照上述的启动电流倍数，电机启动时的单位时间发热量是正常运行时的25—49倍，产生的电磁力也将大幅度增加。
过快的加热速度、过高的温度、过大的温度梯度和电磁力产生了极大的破坏力，缩短了定转子绕组的使用寿命。
特别是对一些大惯量负载，如大惯量风机、磨机，利用集肤效应降低启动电流产提高启动转矩的电机，也易出现频繁多次启动后转子断条现象。
鼠笼电机的启动转矩及机械特性在电动机做成后即成定局，无法改变其启动性能。
下面我们主要研究一下绕线形异步电动机转子串电阻启动。
先了解一下绕线型异步电动机的结构特点。
四、绕线式电机的结构绕线型绕组是一个对称三相绕组，这个对称三相绕组接成星形，并接到转轴上三个集电环，再通过电刷使转子绕组与外电路接通。
这种转子的特点是，通过集电环和电刷可在转子回路中接入附加电阻或其它控制装置，以便改善电动机的起动性能或调速特性。
为了减小电刷的磨损与摩擦损耗，中等容量以上的异步电动机还装有一种提刷短路装置。
这种装置当电动机起动以后而又不需要调节速度时，移动其手柄，可使电刷提起，与集电环脱离接触，同时使三只集电环彼此短接起来。
五、绕线型异步电动机转子串电阻启动1、转子串电阻启动的原理绕线型转子异步电动机转子串三相对称电阻启动时，一般采用分级切除启动电阻的方法。
这是因为随着转子转速的增高，转子电流、电机转矩将逐渐降低。
为了充分利用电动机的启动转矩，应当随着转速的增高，逐渐减少转子回路电阻，使电动机维持较高的启动电流和转矩。
由式（1）可以看出，若使转子回路电阻2R 与转差率s 成正比例减少，则电动机在加速过程中可以获得恒定的启动电流和启动转矩。
2223R sE I N（1）2、启动电阻计算原则目前国内广泛使用的启动电阻是金属电阻，它是由一箱电阻片构成的。
电阻值的改变是靠开关电器将金属电阻一段段的短接来实现的，所以电阻值的变化不连续，有级。
每短接一段，启动电流和启动转矩便突变一次。
启动电阻分级数越少，则在启动过程中没次短接电阻所引起的启动电流冲击幅度就大，轴上转矩的突变也大。
从启动电流对供电电网的冲击和机械的受力考虑，启动电阻的分级数目不能太少，一般为5—8级。
对容量较大的电动机，启动电阻分级要多些。
对于功率较小的电动机可采用一般三相变阻器或油浸启动变阻器，对于功率较大的电动机则采用小电阻。
3、启动过程（1）容量较小的的异步电动机启动容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子串联启动变阻器的方法启动。
启动变阻器通过手柄接成星形。
启动前先把启动变阻器调到最大值，在合上电源开关，电动机开始启动。
随着转速的升高，逐渐减小启动变阻器的电阻，知道全部切除，使转子绕组短接。
（2）容量较大的异步电动机启动容量较大的绕线型异步电动机一般采用分级启动的方法以保证启动过程中都有较大转矩和较小的启动电流。
图2 绕线转子电动机的启动特性转子串电阻启动的计算步骤（A ）根据生产机械的启动要求和电动机容量确定启动电阻的级数m ，其中预备级数为i ，加速级数为n 。
（B ）根据加速度要求，初步确定加速转矩的上限a T 。
Z 在没有加速度限制的情况下，可考虑充分利用电动机的启动转矩，选a T =（0.8—0.9）m ax T 。
（C ）根据a T 确定第一加速级的额定转差率1N s 。
在第一加速级上，em T =a T ，s=1s ,1s =1,则：m ax 11211a m m T T s s =+ ，2m ax 11210m m aT s s T -+=解上式得：max 1[1m aT s T =+设m axa a T T μ=，则：11(1)m as μ=+第一加速级的额定转差率1N s 与起临界转差率1m s 间的关系为：11(m N s s λ=+或写成：1N s =（D ）利用式q =n,各级启动电阻的公比为q ，R 和r 为各级电阻）求出公比q,nq =（E ）求第一加速级电阻 121N S N R R =（F ）利用式12142234232324122N SN R R R qr R qR q r R qR q r R qR q r ⎧⎫=⎪⎪=⎪⎪⎪⎪==⎨⎬⎪⎪==⎪⎪⎪⎪==⎩⎭⇒432112342::::::::1R R R R r q q q q =（G ）利用式45422222343422232223232224331212222(1)(1)(1)(1)R R r qr r q r R R R q r qr q q r R R R q r q r q q r R R R q r q r q q r =-=-=-⎧⎫⎪⎪=-=-=-⎪⎪⎨⎬=-=-=-⎪⎪⎪⎪=-=-=-⎩⎭⇒ 3212233445::::::1R R R R q q q =（H ）求平均启动转矩。
在加速过程中，启动转矩始终在a T 和b T 之间变动，其平均启动转矩可用算术平均值表示，即：2a bav T T T +=或用几何平均值表示：av T = 当a T 被选定后，b T 便是一个确定的值，即为：m ax 12122b m m T T s s s s =+在第一加速级上，12s qs =，1s =1，所以21s q=。
将2s 代入上式得：121max11221()11b m b m m m T qs qs T qs qs μ===++六．电动机的具体设计三相绕线行异步电动机拖动某生产机械。
已知电动机的P N =40KW,n=1435r/min,α=2.6,U 2n =290V ，I 2N =86A 。
起动时的负载转矩T L =200N •M,采用转子电路串电阻起动。
起动级数m=3。
求各级应串联的起动电阻。
1)选择起动转矩T 1T N =60P N /2πn N =(60×40×103)/(2×3.14×1435) N •m=266.32 N •m T M = αT M T N =2.6×266.32 N •mT 1=(0.8～0.9)T M =(0.8～0.9) ×692.43 N.m=(553.94～623.19)N.m取T 1=600 N.m2)求出起切转矩比βS N =(n 0-n n )/n 0=(1500-1435)/1500=0.0433β=2.25800433.032.26631=⨯=mN N T s T3)求出切换转矩T 2T 2=T 1/β=580/2.2 =263.64 N.m由于T 2>1.1T L ，所以所选m 和β合适。