第7章+电机习题及答案

第七章 三相异步电动机起动和调速

7-1普通鼠笼异步电动机在额定电压下起动，为什么起动电流很大，而起动转矩却不大？ 答： (1)从电磁关系看，起动初瞬，n=0, 定子旋转磁场对静止转子的相对切割速度最高(n 1)，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，在起动瞬间槽口处饱和，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，故起动时转子电流

2

2

2

222x r E I +=

增大，根据磁动势平衡关系，此时定子电流(即

起动电流)就大(约为额定电流5-7倍)。

从等效电路看，起动初瞬，n=0，s=1，附加电阻

1'

2=-r s

s

，相当于短路运行状态，

此时起动电流：k

st Z U x x r r U I 1

2

'

212

'211

)

()(=

+++=

由于定，转子绕阻的漏阻抗即很小，故起动电流很大。

（2）

2'

20cos ψ

I C T T em Φ= 其一：转子电流I 2’尽管大，但由于起动初瞬间，x 2增大而r 2不变，故功率因数角

22

2

arctan

r x =ψ

大，功率因数cos ψ2就很低，所以这时转子电流有功分量I 2’cos ψ2

却不

大(因为说起动瞬间转子电流大的是无功分量电流)。其二，由于起动电流大，定子绕组漏阻

抗压增大，由于1

.

.

11Z I E U st +-=。

知，此时定子绕组的感应电动势E 1较小，故而

1

111

044.4w K N f E =

Φ小，基于此两原因，所以异步电动机起动转矩就不大。

7-2在应用降压起动来限制异步电动机起动电流时，起动转矩受到什么影响，比较各种降压

的起动方法，着重指出起动电流倍数年和起动转矩倍数间的关系。

答： 由上题式知：I st ∝U 1，而T st ∝U 12, 故采用降压起动限制起动电流的同时，更限制了起

动转矩，因此此法只适用于空载或轻载时起动。

I st 、T st 被限制情况列表如下：

*1

设K 为电压降低倍数（K='

1U U

N ） *2 Y -△换接起动中K=3。

定子串电抗器起动的起动电流仅限制了K 倍（其它为K 2

倍），但K 值可根据要求灵活选择。

Y -△换接起动只适用于有六个引出端头的角接线的异步电动机，其K 固定为3，故无选择灵活性，但其起动设备价廉。

自耦补偿器起动，有三个K 值，可供选择，它对电动机定子绕线无任何要求，起动转矩比Y -△换接大，但设备费用较贵。

7-3 绕线式异步电动机在转子回路中串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？

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

2

'

212

'

2'

211

)()(x x r r r U I st st ++++=

可见，起动电流随所串电阻r 2st ’增大而减小，转子回路串电阻同时，还减小转子回路阻抗角st r r x 222

2

arctan

+=ψ

，从而提高转子回路功率因数cos ψ2

，其结果增大了转子电流的有功分量，从而增大了起动转矩。

7-5 一台鼠笼异步电动机原来转子导条是铜的，后因损坏改成铝条，在其它条件不变情况下，对起动性能有何影响？最大电磁转矩是否改变？若负载转矩不变，其转差率将如何变化？ 答：由题7-11知，鼠笼异步电动机转子由铜条改为铝条后（仍保持s m <1），其起动转矩增大，而最大转矩不变。

若负载转矩T L 恒定，由Tem---s 曲线知，改铝条后，其运行点由a 点改为b 点，转差率由s a 变为s b

7-6深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下起动，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？ 答：电动机在起动时，n=0，s=1，转子绕组电动势频率最高（f 2=sf 1），此时趋表效应最强烈，使槽电流分布趋于槽口（双鼠笼转子趋于上笼），相当于槽导体有效截面减小，转子电阻增大（双鼠笼转子，上笼本身截面积又小，，电阻大），故就类同题7-3，它既限制了起动电流，又增大了起动电阻。

7-7双鼠笼异步电动机两笼之间为什么一定要有缝隙？深槽式异步电动机转子槽为什么要做得深而窄？ 答： 磁通总是以磁阻小的路径闭合，双鼠笼电动机两笼间的缝隙主要是迫使上笼漏磁通路径也交链于下笼（因缝隙的磁阻大），这样交链于下笼的漏磁通比上笼多，下笼就有较大的漏抗，使趋表效应更为明显。

深槽式异步电动机转子槽之所以做得深而窄，主要是为了改变转子的漏磁通的分布，从而改变其参数。槽越深，交链槽底部的漏磁通就越多，这些漏磁通所经过的截面积就越大，磁阻越小，漏抗就越大。另外槽窄，漏磁通经过槽内部分的长度越短，磁阻越小，故漏抗也越大，因此槽深而窄的结果，均增加槽底部分漏抗，使趋表效应更为明显。

7-9 为什么说一般的电动机不适用于需要在宽广范围内调速的场合，简述异步电动机有哪几种主要的调速方法。

答： 由

p f s n 1

60)

1(-= 知： 异步电动机调速方法主要有：（1）变极调速、（2）变频调速、变转差调速（包括（3）变压调速、（4）转子回路串电阻调速），前三种用于鼠笼异步电动机的调速，后一种为绕线式异步电动机的调速）。

T max

b a 0 T L