电机与拖动基础习题解答第三章

武汉纺织大学

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?为什么异步电动机在电动运行状态时,其转 子的转速总是低于同步转速?

答: 异步电动机是应用通电导体在磁场中产生电磁力的原理而工作的。电动机在工作时 定子旋转磁场与转子之间要有相对切割运动,否则在转子绕组中不能产生感应电动势, 不能产生电流,也就没有电磁转矩,所以在电动运行状态时,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?三相异步电动机的额定转差率为多少?为什么转差率是异步电动 机最重要的一个技术参数?

答: 旋转磁场转速即同步转速1n 与转子转速n 之差(1n - n)称为转差。转差(1n - n)与同步转速1n 之比,称为转差率,用s 表示,即 s=

1

1n n

n 额定转差率N s 很小,约为0.015~0.05。转子转速n=1n ( 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。

3 .

4 已知一台三相异步电动机的额定功率N P =10 kW ,额定电压N U =380 V ,额定功 率因数cos N ϕ=0 . 7

5 ,额定效率N η=8

6 %,问其额定电流N I 为多少?

解: 由 N P =3N U N I cos N ϕN η× 3

10-kW

则有75

.086.038031010cos 3103

3⨯⨯⨯⨯=

⨯=N

N N N N U P I ϕη=23.6A

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?出线盒内的接线端子应如 何连接?

答: 应采用Y 接法, 出线盒内三个绕组的末端2U 、2V 、2W 连接在一起,三个首端出线头1U 、1V 、1W 接三相电源,

3 . 6 三相异步电动机的定子绕组是如何组成的?按什么规律连接?有什么特点? 答: 三相异步电动机的定子绕组由三个匝数相等、相位互差0

120的绕组组成。三个绕组可以连接成Y 联接(星形联接),也可以连接成∆联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。

3 .7 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 是输入功率还是输出功率?是电功率 还是机械功率?

答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 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。

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 1F =1 .35p

N I 1

11N k 可知, 磁动势幅值1F 与极对数p 成反比关系,与绕组系数1N k 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,所以电动机也就反向旋转。

3 . 11 为什么三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大?

答: 变压器的磁路是铁心构成的磁路,磁阻小,产生一定的额定磁通所需要的励磁电流比较小;而三相异步电动机的磁路中包含有定、转子之间的气隙, 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,所以三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大。

3 . 12 三相异步电动机转子绕组短路并堵转,若定子绕组加额定电压,将会产生什么 后果?并分析原因。

答: 当三相异步电动机转子绕组短路并堵转时,若定子绕组加额定电压,则流过绕组的电流会很大,使电动机发热严重,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, 旋转磁场与转子的相对切割速度为最大,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2f 与定子频率1f 是什么关系?

答: 转差率s 的定义是转差(1n - n)与同步转速1n 之比,即s=

1

1n n

n 电机运行时,转子绕组感应电动势的频率、电流的频率2f 与定子频率1f 成成正比,即

12sf f

3 . 1

4 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,如果误连成三角形联结,并接到380 V 的电源上, 电动机会被烧坏。因为额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,其定子绕组额定电压为220V ，若将星形联结的定子绕组误连成三角形联结, 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,会使定子电流变得很大, 会烧坏电动机。

3 . 16 一台额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并 接到380 V 的电源上满载运行时,会有什么后果?为什么?

答: 额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上满载运行时, 电动机不能起动,不能运行。额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上时,其一相绕组电压降为380/3=220V , 由于起动转矩与绕组电压的平方成正比, 这时起动转矩降低为原来的3

1,故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1cu P ,定子铁损耗Fe P ,转子铜损耗2cu P ,机械摩擦损耗mec P ,附加损耗s P 。其功率流程图如题3.17图。