电机与拖动(第3版)(附微课视频)第4章

第4章 思考题与习题答案

1．三相笼形异步电动机由哪些部件组成？各部分的作用是什么？

答：三相笼形异步电动机由定子和转子两部分组成。

定子产生旋转磁场，转子产生电磁转矩

2．为什么三相异步电动机定子铁芯和转子铁芯均用硅钢片叠压而成？能否用钢板或整块钢制作？为什么？

答：用硅钢片叠压而成是为了减小铁损。铁心不能用钢板或整块钢制作，因为铁心损耗较大。

3．什么是旋转磁场？旋转磁场是如何产生的？

答：三相定子绕组通入三相交流电，则在定子、转子与空气隙中产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。它是三相对称的定子绕组通入三相对称的交流电而产生的。

4．如何改变旋转磁场的转速和转向？

答：改变电源频率、磁极对数均可改变旋转磁场的转速。将I A —I B —I C 中的任意两相A 、B 互换，均可改变旋转磁场的转向。

5．说明三相异步电动机的工作原理，为什么电动机的转速总是小于旋转磁场的转速？ 答：三相异步电动机的工作原理：当定子本相绕组通人三相电流后，定子绕组产生旋转磁场。该磁场以同步转速在空间顺时针方向旋转，静止的转子绕组被旋转磁场的磁力线所切割，产生感应电动势，在感应电动势的作用下，闭合的转子导体中就有电流转子电流与旋转磁场相互作用的结果便在转子导体上产生电磁作用力F ，电磁作用力F 对转轴产生电磁转矩M ，使转子转动。

当定子绕组接通三相交流电时，转子便逐步转动起来，但其转速不可能达到同步转速。如果转子转速达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就不再存在相互切割运动。就没有感应电动势和感应电流，也没有电磁转矩，转子转速就会变慢。因此在电动机运转状态下，转子转速总是低于其同步转速。

6．一台三相异步电动机，型号为Y2-160M2-2，额定转速为n =2 930r/min ，f 1=50Hz ，求转差率s 。

解：由Y2-160M2-2可知p=1，另外n 1=60f/p=60×50/1=3000 r/min

而 S=（n 1- n 2）/ n 1=（3000-2930）/3000=0.023。

7．为什么变压器的效率较高，而三相异步电动机的效率相应较低？

答：由于变压器没有旋转的部件，不像电机那样有机械损耗存在，因此变压器的效率一般都比较高，而三相异步电动机的效率相应较低。

8．一台三相异步电动机，额定输出功率P 2=2.2kW ，额定电压U 1=380V ，额定转速n N =1 420r/min ，功率因数cos φ=0.82，η=81%，f =50Hz ，试计算额定电流I N 和额定转矩T N 。

解： kW P P 72.281.0102.23

2

1=⨯==η

I N =82

.038031072.2cos 3311⨯⨯⨯=N U P ϕ=5.04A T N =9 550P N /n N = 9 550×2.2/1 460=145.4N ·m

9．型号为Y2-132-4三相异步电动机，其额定功率为7.5kW ，额定转速为1 440r/min ，型号为Y2-10L-8的三相异步电动机，其额定功率也为7.5kW ，额定转速为720r/min ，分别求它们的额定转矩。

解： Y2-132-4型三相异步电动机的额定输出转矩为

m N n P T N N N ⋅===74.491440

5.795509550 Y2-10L-8型三相异步电动机的额定输出转矩为

m N n P T N N N ⋅===48.99720

5.795509550

10．什么叫三相异步电动机的机械特性曲线？过载系数、启动转矩倍数分别指什么？ 答：三相异步电动机的机械特性是指转矩与转速两者之间的关系曲线，即n =f （T em ），通过机械特性临界点的分析，可得出最大转矩、临界转差率与转子电阻、电压的关系，这对分析电动机的启动、调速有重要的作用。

过载系数:为了保证电动机在电源电压波动时能正常工作，规定电动机的最大转矩T m 要比额定转矩T N 大得多，通常用过载系数λm =T m /T N 来衡量电动机的过载能力。

启动转矩倍数: 启动转矩和额定转矩的比值λst =T st /T N 称为启动转矩倍数，反映了异步电动机的启动能力

11．转矩和电压的关系是什么？临界转差率和转子回路电阻的关系是怎样的？

答：

12．某台三相异步电动机，额定功率P N =20kW ，额定转速n N =970 r/min ，过载系数λm =2.0，启动转矩倍数λst =1.8。求该电动机的额定转矩T N ，最大转矩T m ，启动转矩T st 。 解：m N n P T N N N ⋅===91.196970

2095509550 m N T T N m m ⋅=⨯==82.39391.1960.2λ

m N T T N st st ⋅=⨯==44.35491.1968.1λ

13．某台电动机额定功率P N =5.5，额定转速n N =1 440r/min ，启动转矩倍数λst =2.3，启动时拖动的负载为T L =50N ·m ，求：

（1）在额定电压下该电动机能否正常启动？

（2）当电网电压降为额定电压的80%时，该电动机能否正常启动？

解：（1）m N n P T N N N ⋅===48.361440

5.595509550 m N T T N st st ⋅=⨯==9.8348.363.2λ

T N

（2）64.08.02

11'=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=U U T T st st m N T T st st ⋅=⨯==7.539.8364.064.0'

由于'st T >T L ，故电动机可以启动。

14．三相笼形异步电动机的启动方法分为哪几种？分别适用于什么场合？

答：三相笼形异步电动机的启动有直接启动和降压启动。

因直接启动电流大，频繁启动会使电动机发热并产生较大的电动力而影响寿命，对电网而言，会因过大的启动电流使电网电压短时下降，影响接于同一电网的负载的正常运行。一般7.5kW 以下的电动机允许直接启动。

由于降压启动不但减小了启动电流，同时也减小了启动转矩，故只宜用于空载或轻载启动的生产机械。

15．三相绕线式异步电动机一般采用什么启动方法？有什么优点？

答：绕线转子异步电动机一般采用转子电路串接电阻或串接频敏变阻器的启动方法。 优点：既可降低启动电流，又可提高启动转矩，改善电动机的启动性能

16．三相异步电动机有哪些调速方法？

答：三相异步电动机的调速有变极、变频及改变转差率3种方法。

17．三相绕线式异步电动机一般采用什么方法调速？

答：采用改变转子电路串联的电阻调速。

18．什么是制动？三相异步电动机的制动方法有哪些？

答：制动可分为机械制动和电气制动。电气制动是在电动机转子上加一个与电动机转向相反的制动电磁转矩，使电动机转速迅速下降，或稳定在另一转速。

常用的电气制动有反接制动与能耗制动。

19．电源反接制动如何实现？有什么优缺点？

答：反接制动靠改变定子绕组中三相电源的相序，产生一个与转子惯性转动方向相反的电磁转矩，使电动机迅速停下来，制动到接近零转速时，再将反相序电源切除。

反接制动制动转矩大，制动效果显著，但制动时有冲击，制动不平稳，而且能量损耗大。