2第4章习题讲解

第4章习题—讲解1．异步电动机的基本工作原理是什么?为什么异步电动机转子的转速只能低于同步转速?定子绕组空间上互差120度，定子电流时间上互差120度，定子电流产生旋转磁场，切割转子导体，在转子中产生感应电流。在磁场中转子载流导体产生电磁转矩，于是转子开始转动。电动机转子转速低于同步转速，才能有转子与磁场的相对切割。2．简述三相异步电动机的主要部件的作用。略3．什么叫转差率?三相异步电动机的额定转差率约为多少?为什么说转差率是异步电动机的重要参数?11nnsn，0.020.06s与转差率有关的参数：转子电流的频率，转子电势，转子电流，转子损耗，电动机效率等。因此转差率是三相异步电动机的重要参数。4．为什么异步电动机在整个圆周上的气隙都必须设计得很小，而直流电动机在磁极之间的气隙可以设计得较大?三相异步电动机的励磁是定子电流，气隙较大时，励磁电流很大，因此气隙要小一些。直流电机励磁是通过励磁绕组，磁通与电枢电流无关。因此气隙可以大一些。5．什么是电角度?电角度与机械角度之间有何关系?电角度（电角频率）：是表示电或磁信号的角度。电角度=机械角度×p6．为什么交流绕组产生的气隙磁通势既是空间函数又是时间函数?113cos()cos()2ABCrfffFtFt7．试比较单相、三相交流绕组所产生的磁通势的主要区别，它们与直流绕组产生的磁通势又有什么区别?（1）直流绕组产生的磁通势是正负矩形波磁势；（2）单相绕组产生的磁通势是正负矩形波脉振磁势；（3）三相交流绕组产生的磁通势正弦分布的旋转磁势。8．一台电源频率为50Hz的三相异步电动机，若施加60Hz的三相对称交流电，当电流有效值不变时，则基波旋转磁通势的幅值、极对数、旋转速度、旋转方向是否有变化?有何变化?（1）基波旋转磁通势的幅值不变，1111131.352wyNkFFIp（2）极对数不变，绕组设计而确定的。（3）旋转速度改变，1160fnp（4）旋转方向不变。9．一台三相异步电动机的定子绕组：①星形接法；②三角形接法。当任意把三个引出端中的两个端子的电源对调一下，电动机的旋转方向各有什么变化?电动机的旋转方向都改变。无论是星形接法还是三角形接法。10．若把三相异步电动机的转子抽掉，而在定子绕组加三相额定电压，会产生什么样的后果?电动机中的气隙能产生旋转磁通势吗?抽掉转子，气隙变得很大，磁通减小，定子电动势减小，定子电流变得很大，很容易烧毁定子绕组。电动机定子内还能产生旋转磁通势。11．异步电动机的三相对称定子绕组通以三相对称交流电后会不会产生3的倍数的谐波磁通势?会有5次、7次谐波吗?若有，如何减弱?（1）会产生3的倍数的谐波磁通势，采用星形接法，可以把3的倍数的谐波磁通势抵消。（2）会有5次、7次谐波磁通势，采用适当的短距绕组，可以减弱5次、7次谐波。12．若把异步电动机定子绕组的每相匝数减少，则气隙中每极磁通及磁密数值怎样变化?从1111131.352wyNkFFIp可以看出磁通势减少，每极磁通及磁密数值均减少。13．三相异步电动机绕组感应电动势的频率与旋转磁场的极数和转速有何关系?在异步电动机中，为什么旋转磁通势切割定子绕组的感应电动势的频率总是等于电源频率?（1）电动机定子绕组感应电动势的频率与旋转磁场的极数和转速的关系为1160pnf（2）电动机定子绕组是固定不动的，旋转磁场的转速（1160fnp）是电源频率决定的，因此感应电动势的频率就是电源频率。14．为什么异步电动机从空载到满载变化时，主磁通变化不大?为什么当转子的输出转矩增大时，与转子绕组没有电路直接联系的定子绕组的电流和输入功率会自动增大?因为从空载到满载变化时，111114.44wmEUfNk几乎不变，因此主磁通变化不大。但需要注意的是合成主磁通变的定子电流和转子电流产生的磁通分量发生变化，合成磁通的相位发生变化，气隙磁场传递的能量增大。15.异步电动机等效电路中的'''11222,,,,,,1/mmRXRXRXsRs等参数各代表什么含义?16．设有一台三相异步电动机铭牌标有：额定电压UN＝380／220V，定子绕组接法：Y/Δ。使用时若有：①定子绕组接成三角形，电源接380V；②定子绕组接成Y形，电源接220V。则两种接法是否都允许?是否能带负载运行?会有严重后果吗?为什么?根据铭牌规定，定子绕组Y时，UN＝380，绕组相电压为220V；定子绕组Δ时，UN＝220，绕组相电压仍为220V。电动机正常工作。如果①定子绕组接成三角形，电源接380V，绕组相电压为380V，绕组电压过高，电流过大容易烧毁电动机。②定子绕组接成Y形，电源接220V。绕组相电压为127V，绕组电压过低，输出功率为正常电压的1/3。如果负载仍为原额定负载，电动机电流过大，容易烧毁电动机。17．为什么异步电动机的功率因数总是滞后的?定转子都有漏磁通，漏磁通产生漏电抗。于是电动机等效为感性负载。因此功率因数总是滞后的。18．对比三相异步电动机与变压器的T形等效电路，找出差别，转子电路中'21/sRs表示什么意思?三相异步电动机与变压器的T形等效电路的形式完全相同，两个电路的折算系数不同。还有负载的折算不同。转子电路中'21/sRs表示负载的折算值。19．三相异步电动机空载运行时，转子侧功率因数2cos很高，为什么定子侧功率因数1cos却很低？额定负载运行时定子侧功率因数1cos为什么又较高?三相异步电动机空载运行时，转子电流很小，对定子电流影响很小。定子电流为空载电流，空载电流主要是励磁电流，因此功率因数1cos很低。额定负载运行时定子电流的有功分两大大地提高，使功率因数1cos升高。20．一台额定频率为60Hz的三相异步电动机接在50Hz的电源上，其他参数不变，电动机的空载电流如何变化?若电动机拖动额定负载运行，因频率降低会出现什么问题?电动机的1,mXX减小，因此空载电流增大。若电动机拖动额定负载运行，频率降低使得转速降低。同时频率降低使得定子电流增加，电动机温升增高，容易烧毁电动机。21．单相绕组通以单相交流电，将在气隙中产生什么样的磁场?三相对称绕组通以三相对称交流电将在气隙中产生什么样的磁场?两者之间有什么关联?单相绕组通以单相交流电，将在气隙中产生脉振磁场。三相对称绕组通以三相对称交流电在气隙中产生（脉振）旋转磁场。旋转磁场是单相绕组脉振磁场合成的结果。22．异步电动机的额定功率PN是输入功率还是输出功率?是电功率还是机械功率?略！23．为什么三相异步电动机要进行频率折算?为什么要进行绕组折算?折算应遵循什么原则?同一个电路必须频率相同，因此要进行频率折算。222,,/sEsXRs。等效电路的磁通势必须满足平衡条件，因此要进行频率折算。折算系数为,eikk。24．一台三相异步电动机，额定运行时转速n＝950r／min，问此时传递到转子的电磁功率有百分之几消耗在转子电阻上？有百分之几转化为机械功率？10009500.051000Ns，2cuempsP因此，5%的电磁功率消耗在转子电阻上，95%转化为机械功率。25．设一台三相异步电动机的铭牌标明额定频率fN＝50Hz，额定转速nN＝1450r／min，此电动机的极对数和额定转差率为多少?若另一台三相异步电动机的fN＝50Hz，额定转速nN＝960r／min，其极对数和额定转差率又各为多少?根据1450/minnr，11500/minnr，因此极对数2，150014500.0331500Ns。根据960/minnr，11000/minnr，因此极对数3，10009600.041000Ns26．设一台三相异步电动机的NNP50kWU380Vcos0.85NN＝，＝，＝，＝0.894,试求此电动机的额定电流IN。解：利用1NNPP＝13cosNNNPUI于是可以得到NI。27．设一台三相异步电动机的NNPkWU380V140NNIA＝75，＝，cos＝0.87，＝，试求此电动机的额定效率N。方法与上题相同。28．设一台三相四极绕线式电动机的额定频率fN＝50Hz，额定转速nN＝1450r／min，转子堵转时的参数220.1,0.5RX。当定子绕组加额定电压，而转子绕组开路，测得转子的每相绕组感应电动势为110V，试求：(1)额定运行时转子电动势2SE；(2)额定运行时转子电流2SI；(3)额定运行时转子电流频率f2。解：(1)额定运行时转子电动势2SE150014500.0331500Ns220.0331103.67sEsEV(2)额定运行时转子电流2SI222222223.6732.50.10.0330.5ssEIARsX(3)额定运行时转子电流频率f2210.033501.65fsf1750086300.869NNPPW＝13cosNNNPUI186303380NI29．一台J02-52-6型三相异步电动机额定数据为：NNPkWU380V50Nf＝7.5，＝，＝Hz，定子绕组为三角形接法，cos0.827962/minNNnr＝，＝，并已知PCu1＝470W，PFe=234W，Pm＝45W，Pad＝80W。试求：(1)电动机磁极数；(2)额定运行时的转差率sN和转子电流频率fN2；(3)转子铜耗PCu2；(4)效率N；(5)定子电流IN1。解：(1)电动机磁极数由于962/minnr，11000/minnr，所以是6极电动机。(2)额定运行时的转差率sN和转子电流频率fN210009620.0381000Ns210.038501.9fsf(3)转子铜耗PCu276257926110.962mNmademNNPPppPWss20.0387926301cuNempsPW(4)效率N750086.9%75004702344580301NNNPPp(5)定子电流IN11750086300.869NNPPW＝13cosNNNPUI1863015.933800.827NIA30．一台六极的三相异步电动机额定数据为如下，已知定子铜耗及铁耗共为2.2kW，pm＝1.1kW，并忽略附加损耗。NNPkWU380V50,cos0.88950/minNNHznrN＝28，＝，f＝，＝，试计算额定负载时的下列各值：(1)额定运行时的转差率sN；(2)转子铜耗pCu2；(3)效率N；(4)定子电流IN1；(5)转子电流频率fN2。解：(1)电动机磁极数（注意磁极对数是p）和额定运行时的转差率sN由于950/minnr，11000/minnr，所以是6极电动机。10009500.051000Ns(2)转子电流频率fN2210.05502.5fsfHz(3)转子铜耗PCu2280001100030.63110.95mNmademNNPPppPkWss20.0530.631.53cuNempsPkW(4)效率N1282885.3%282.21.531.132.83NNNNPPPPp(5)定子电流IN113cosNNNPUI132.8356.6833800.88NIA31．一台三相四极异步电动机的额定数据为：PN＝70kW，UN＝380V，fN＝50Hz，nN＝1480r／min，定子绕组三角形接法，且已知R1＝0.088，1X＝0.404，'2R＝0.073，'2X＝0.77,Rm＝2.75，Xm＝26，机械损耗和附加损耗之和为1.1kW。试求：(1)额定转差率sN；(2)作形等效电路计算'12,II和0I；(3)额定电磁转矩Tem；(4)功率因数cosN和效率N。