电机与拖动基础习题解答第七章

武汉纺织大学

第七章

7 . 1 为什么小容量的直流电动机不允许直接起动,而小容量的三相异步电动机却可以直接

起动?

答: 直流电动机电压方程是a a a I R E U +=,感应电动势a E 与转速成正比, 起动瞬间电动机

转速为零, 感应电动势亦为零,外加电压等于电枢电阻压降,而直流电动机的电枢电阻很小,使

得起动电流很大,所以直流电动机不允许直接起动。对三相异步电动机而言, 起动电流

st I =

2212211)()(X X R R U '++'+,起动时的阻抗中除了电阻(2

1R R '+)外,还有电抗 (2

1X X '+),小容量的三相异步电动机起动时阻抗比较大,所以可以直接起动。

7 . 2 三相异步电动机起动时,为什么起动电流很大,而起动转矩却不大?

答: 三相异步电动机起动瞬间转速为零,定子旋转磁场相对于转子的切割速度最大,在转子绕

组中产生的感应电动势最大,使得转子电流很大,从而使得定子电流即起动电流很大。

定子电压方程式是1U = -1

E +1Z 1I ,起动电流很大,使得定子绕组的漏阻抗压降1Z 1I 增大,

感应电动势1E 减小, 1E 与气隙磁通1Φ成正比,从而导致1Φ减小到额定值的一半;

起动时n=0 ,s=1 ,转子电流频率112f sf f ==为最高, 转子电抗2X 为最大,使得转子功率因

数cos 2ϕ比较小; 由电磁转矩表达式T=T C 1Φ2

I ' cos 2ϕ可知,T 与1Φ、2I '和cos 2ϕ分别成

正比关系,尽管起动时2

I '很大,但是1Φ的减小和cos 2ϕ的减小,使得起动转矩却不够大。

7 . 3 什么情况下三相异步电动机不允许直接起动?

答: 如果电源容量相对于电动机的容量而言不是足够大时就不允许直接起动电动机,一般可

根据经验公式来判断,即起动电流倍数I K 应满足下述条件

I K =

N

st I I ≤43+N N P S 4 电动机才允许直接起动,否则不允许直接起动。

7 . 4 绕线转子异步电动机为何不采用降压起动?

答: 异步电动机降压起动可以降低起动电流,但也降低了起动转矩,只能用于空载或轻载起

动。绕线转子异步电动机除了降压起动外,还可以采用在转子回路中串电阻或串频敏变阻器

的方法进行全压带负载起动, 串电阻起动不仅可以降低起动电流，还能增大起动转矩，所以

绕线转子异步电动机不采用降压起动,而采用串电阻或串频敏变阻器的方法进行起动。

7 . 5 什么是异步电动机的Y-Δ起动?它与直接起动相比,起动电流和起动转矩有什么变化?

答: 正常运行时定子绕组为Δ(三角形)联结的异步电动机,在起动时接成Y(星形) 联结, 起动

完成时再转换成Δ(三角形)联结的起动方法称为Y-Δ起动。Y-Δ起动时的起动电流和起动转 矩只有直接起动时的

31。

7 . 6 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩的大小与自耦变压器的降压比A K =

1

2N N 是什么数量关系?

答: 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩与自耦变压器的降压

比A K 的平方成正比,即起动电流和起动转矩是直接起动时的2A K 倍。

7 . 7 说明深槽式和双笼型异步电动机改善起动特性的原因,并比较其优缺点。

答: 深槽式笼型异步电动机是利用转子槽漏磁通所引起的电流集肤效应来改善起动性能的,

起动时电流集肤效应使转子电流集中在槽中导条的上部, 电流集中在导条上部的效果就相

当于减小了导条的有效截面积,增大了转子电阻,从而改善起动性能。双笼型异步电动机转子

有上下两套笼型绕组, 上笼绕组截面积较小,具有较大的电阻, 起动时上笼绕组起主要作用,

可以改善起动性能; 下笼绕组截面积较大,电阻较小,运行时下笼绕组起主要作用, 电动机仍

有较好的运行性能。这两种异步电动机的缺点是功率因素低, 双笼型异步电动机结构复杂,

价格较贵。

7 . 8 绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,为什么既能抑制起动电流又能增

大起动转矩?如把电阻改为电抗,其结果又将怎样?

答: 绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动时能限制转子电流,所以能抑制起动电流;

由st T =()()[]

221221122123X X R R f R pU '++'+'π 可见,在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而

增大,所以绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,既能抑制起动电流又能增大起

动转矩。把电阻改为电抗对抑制起动电流有一定的作用,但不能增大起动转矩,还会降低起动

转矩。

7 . 9 为什么绕线转子异步电动机转子回路串入的电阻太大反而会使起动转矩变小?

答: 绕线转子异步电动机转子回路串入电阻时, 在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而

增大,当转子回路串入电阻增大到212

X X R '+='时,即临界转差率m s =2

12X X R '+'=1, 起动转 矩st T 为最大,就等于电动机的最大转矩m T ,即st T =m T ,再增大串入电阻会使转子电流变小,

从而会使起动转矩变小。

7 . 10 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动的原理是什么?

答: 频敏变阻器就是一个三相铁心线圈,类似一台一次绕组Y 联结但没有二次绕组的三相心

式变压器, 铁心用厚钢板或铸铁板叠压而成,铁损耗大,即励磁电阻大,所以绕线转子异步电动

机转子回路串频敏变阻器起动时,既能限制起动电流又能增大起动转矩。随着转速的升高,转

子电流频率2f = s 1f 逐渐下降,励磁阻抗自动减小,故而称为频敏变阻器。到起动快结束时,

2f 很小,仅有1 ～ 3 Hz , 励磁阻抗很小,频敏变阻器已不再起作用,可将频敏变阻器切除,电

动机完成起动过程。

7 . 11 为什么说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动比串电阻起动效果更好?

答: 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动时, 频敏变阻器的阻抗会随着转速的升

高而自动变小,不需要人为调节,操作简单方便。转子回路串电阻起动时, 随着转速的升高需

要一级一级地切除电阻,直至最后切除全部电阻,在切除电阻时电流会突变,使转矩发生突变,

起动过程不平稳, 起动设备比较复杂。所以说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起

动比串电阻起动效果更好。