电机及拖动基础第2版作者浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编胡幸鸣电机及拖动基础思考题与习题解答

电机及拖动基础第2版作者浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编胡幸鸣电机及拖动基础思考题与习题解答内容摘要：

等；否则变压器的利用率降低。 (容量大的短路阻抗的相对值小些 ,利用率大些 ) 上述 条件 ② 必须严格遵守。 317 电压互感器和电流互感器的功能是什么。 使用时必须注意什么。 解： 电压互感器和电流互感器的功能是 安全测量（与被测电路隔离）大电流、大电压。 电压互感器使用 时， 二次侧绕组绝对不允许短路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。 电 流 互感器使用 时，二次侧绕组绝对不允许开路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。 第四章 三相异步电动机 41 三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的。 圆形旋转磁场是指在圆柱形的定、转子间的气隙层中旋转的磁场吗。 为什么。 解： 三相异步电动机的旋转磁场 是 三相对称电流通入三相对称定子绕组而产生的。 不是，是指 三相合成磁通势的幅值不变，矢量在旋转时的端点轨迹是一个圆。 42 三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定。 试问工频下 10极的异步电动机的同步转速各为多少。 频率为 60Hz时的呢。 解： 三相异步电动机旋转磁场的转速 与电源 频率 成正比，与电动机的极对数成反比。 工频下 10极的异步电动机的同步转速各为 3000、 1500、 1000、 750、 600r/mim；频率为 60Hz下 10极的异步电动机的同步转速各为 ： 3600、 1800、 1200、 900、720 r/mim。 43 旋转磁场的转向由什么决定。 解：在三相绕组空间排序不变的情况下，由三相电流的相序决定。 44 试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。 解： 当三相异步电动机接 到三相交流电源上，气隙中产生旋转磁场，则静止的转子绕组便相对切割磁场 ，感应出电动势。 转子绕组是闭合的，就有转子电流 产生， 该电流再与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力 f，而转子绕组中均匀分布的每一导体上的电磁力对转轴的力距之总和即为电磁转矩 T，它驱动转子沿旋转磁场的 方向旋转起来。 三相异步电动机的转子转速最终不会加速到等于旋转磁场的转速。 因为如果同步，转子绕组与旋转磁场之间没有相对运动，就不会感应电动势并产生电流，也不会产生电磁转矩使转子继续转动。 所以转子的转速 n 总要略低于旋转磁场的转速 n1，这就是异步电动机的“异步”由来。 45 若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场吗。 电动机会转动吗。 为什么。 解： 若三相异步 电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场，转子绕组上感应电动势，但没有电流产生，所以没有电磁转矩产生， 电动机 不会转动。 46 何谓异步电动机的转差率。 异步电动机的额定转差率一般是多少。 起动瞬时的转差率是多少。 转差率等于零对应什么情况，这在实际中存在吗。 解： 转差 (n1 － n)与同步转速 n1的比值称为转差率。 异步电动机 的 额定转差率 sN一般为%～ 5%。 起动瞬时的转差率 s=1， 转差率 s=0，是理想空载状态， 这在实际中不存在。 47 一台三相异步电动机的 m in/9 6 0,50 rnHzf NN  ，该电动机的极对数和额定转差率是多少。 另有一台 4极三相异步电动机，其 sN=，那么它的 额定转速是多少。 解： 因异步电动机额定转速 nN 略低于但很接近于对应的同步速，因此选择 1000r/min的同步速 ， 其极对数为 4750506060 1  n fp额定转差率 ： 对 4极 sN=： nN=n1(1－ s)=1500 (1－ )r/min=1425r/min 48 简述三相异步电动机的结构，它的主磁路包括哪几部分。 和哪些电路耦合。 解：三相异步电动机主要由定子和转子组成。 定子主要由定子铁心、定子绕组和机座等构成。 转子由转轴、转子铁心和转子绕组等所构成。 三相异步电动机的 主磁路包括 ：定子铁心中的定子齿槽和定子磁轭、转子铁心中的转子齿槽和转子磁轭、气隙，和定、转子电路 耦合。 49 为什么异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成。 而且空气隙必须很小。 解： 异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成 ， 则 主磁路的 定、转子铁心 段 的 磁阻 很 小， 使 额定 电压下产生主磁通的励磁电流小 （建立磁场的无功分量小），运行时的功率因数高。 空气隙 很小 也是 为了主 磁路的空气隙 段的 磁阻小。 410 一台△联结的 Y132M4 异步电动机，其 PN=， UN=380V， nN=1440r/min,  N=87%, N ，求其额定电流和对应的相电流。 解： AC o sU PI NNN NN 31    AII NN 11  接法 411 何为 60176。 相带绕组。 对三相交流绕组有何基本要求。 解： （ 每个极距内属于同相的槽所占有的区域，称为相带。 一个极距占有 180空间电角度，由于三相绕组均分，每等分为 60空间电角度，称为 60相带。 ）按 60相带排列的三相对称绕组称为 60相带绕组。 对 三相 交流绕组的基本要求 l) 交流绕组通过电流之后，必须形成规定的磁场极对数。 2) 三相绕组在空间布置上必须对称，以保证三相磁通势及电动势对称。 3) 交流绕组通过电流所建立的磁场在空间的分布应尽量为正弦分布。 4) 在一定的导体数之下，建立的磁场最强而且感应电动势最大。 5) 用铜量少；嵌线方便 ；绝缘性能好，机械强度高，散热条件好。 412 单层绕组有几种。 它们的主要区别是什么。 解： 单层绕组有 单层整距叠绕组、单层链式绕组、单层交叉式绕组、单层同心式绕组。 其中第一种 绕组在理论分析中清晰 （后三者都可以 等效成 单层整距叠绕组），实际中不采用的。 后三者表面上有短 距 ，端部用铜量少；嵌线方便，散热好。 而后三者中 ， p2， q=3 的单层绕组常采用交叉式绕组； p2， q=2 的单层绕组常采用链式绕组， p=1，单层绕组常采用 960100011  n nns NN同心式绕组。 413 双层绕组与单层绕组的主要区别是什么。 解：双层绕组在每个槽内要安放两个不同线圈的线 圈边，单层绕组在每个槽内安放一个线圈边。 双层绕组可做成有效的短距 绕组来削弱高次谐波，从而改善电磁性能。 414 双层绕组在相带划分时要注意什么问题。 解：对于双层绕组，每槽的上、下层线圈边，可能属于同一相的两个不同线圈，也可能属于不同相的 两个不同线圈。 所以相带划分表并非表示每个槽的相属，而是每个槽的上层边相属关系，即划分的相带是对上层边而言。 415 有一三相单层绕组， 2p=6， z1=36， a=1，试选择实际中最合适的绕组型式，划分相带，画出 U相绕组的展开图。 解： 2332 362 1  mpZq 632362 1  pZ 划分相带： 相带 极对数 槽号 U1 W2 V1 U2 W1 V2 第一对极 2 4 6 8 10 1 12 第二对极 1 14 1 16 1 18 1 20 2 22 2 24 第三对极 2 26 2 28 2 30 3 32 3 34 3 36 可见属于 U 相绕组的槽号有 1 1 1 2 2 3 32，这 12个槽内的线圈边构成 U相。 因 q=2, p≧ 2, 实际中最合适的绕组型式 是链式绕组（ y=τ1=5） 画出 U相 链式 绕组的展开图 416 有一台三相 4极异 步 电动机， 9/7,2,361  yaz ，划分相带并画出 U相绕组的叠绕展开图。 解： 3232 362 1  mpZq 922362 1  pZ 79/)97( y 只有双层绕组可以有实际意义的短距 叠绕 组，所以划分相带是指上层边所属的槽号。 相带 极对数 槽号 U1 W2 V1 U2 W1 V2 第一对极 3 6 9 1 12 1 1 15 1 1 18 第二对极 1 21 2 2 24 2 2 27 3 3 33 3 3 36 可见属于 U 相绕组的槽号上层边的有 1 2 1 2 230，这 12 个槽内的线圈上层边与相应的下层边（ y=7）构成 12 个线圈，分布在 4 个极下，共四个线圈组（ 每个是 q=3 个线圈串联），根据并联支路对数 a=2, 画线圈组之间连线。 展开图 如下： 417 某三相 6 极异步电动机， 36,50,3 8 0 1  zHzfVU NN 槽，定子采用双层短距分布绕组，每相串联匝数 N1=48 匝， Y 联结。 已知定子额定基波电动势为额定电压的 85%，基波绕组因数 kN1=，求每极基波磁通量Φ 1为多少。 解： WbNkfE N 111 11   418 三相异步电动机与变压器有何异同点。 同容量的两者，空载电流有何差异。 两者的基波感应电动势公式有何差别。 解： 三相 异步 电动 机的定、转子电路 ， 变压器的一、二次电路都是通过交、交励磁的磁耦合而联系的，它们的基本电磁关系是相似的。 不同点： 异步电动机的主磁路有空气隙存在，磁场是旋转的；定子绕组为分布、短距绕组；异步电动机的转子是转动的，输出机械功率，而 变压器的二次侧是静止的，输出电功率。 同容量的两者， 电动机的 空载电流 大于变压器的空载电流，这是因为异步电动机有气隙，磁路磁阻大。 因异步电动机 定子绕组为分布、短距绕组 ，基波感应电动势公式中有基波绕组因数 kN1(kN11)。 419 异步电动机主磁通的大小是由外施电压大小决定的还是由空载电流大小 决定的。 解：异步电动机主磁通的大小是由外施电压大小决定的（频率一定下）。 420 一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子三相绕组施加对称三相额定电压会产生什么后果。 解： 一台三相异步电动机，如 果把转子抽掉 ，磁路中 的气隙很大，磁阻大，那么 在定子三相绕组施加对称三相额定电压 时，产生主磁通的空载电流很大， 大于额定电流 很多 ，定子三相绕组过热而“烧”坏。 421 拆修异步电动机时重新绕制定子绕组，若把每相的匝数减少 5%，而额定电压、额定频率不变，则对电动机的性能有何影响。 解： 每相的匝数减少 ， 额定电压、额定频率不变， 磁通 增加，空载电流增加，运行时功率因数降低；磁通增加还导致铁耗增加，效率降低。 422 三相异步电动机转子电路的中的电动势、电流、频率、感抗和功率因数与转差率有何关系。 试说出 s=1和 s=sN两种情况下，以上各量的对应大小。 解： 三相异步电动机转子电路的中的电动势、电流、频率、感抗 和 转差率 成正比， 功率因数与转差率有关 （ co s 2 222 2 2 rr sX。 s=1 情况下 ，转子 电动势、电流、频率、感抗均为最大，功率因数最小， s=sN时，情况相反。 423 异步电动机的转速变化时，转子电流产生的磁通势相对空间的转速是否变化。 为什么。 解： 三相异步电动机的转速变化时，转子电流产生的磁通势 F2相对空间的转速不变化，因为 F2与 F1空间相对静止，都为同步速，与转速无关。 424 在推导三相异步电动机的 T形等效电路时，转子边要进行哪些折算。 为什么要进行这些折算。 折算的原则是什么。 怎样进行这些折算。 解： 在推导三相异步电动机的 T形等效电路时，转子边要进行频率折算和绕组折算。 因为转子电路的频率与定子电路的频率不同，频率不同的定、转子电路要合成等效电路，必须频率相同，所以要 进行 频率折算 ； 即转子等效静止。 另外定、转子的相数和匝数不同，相应的感应电动势也不相等， 并不起来 ， 所以 定、转子电路要合成等效电路必须进行绕组折算。 折算的原则是 F2 不变， 有功和无功 功率 均 不变。 频率折算；即转子等效静止，转 子电流公式中分子分母均除以转差率，电流大小不变，但频率已等效为定子频率；绕组折算：转子折算过的量：单位为 A的除以电流变比，单位为 V的乘以电动势比，单位为Ω的乘以电动势比再乘以电流变比。 425 异步电动机的 T形等效电路和变压器的 T形等效电路有无差别。 异步电动机等效电路中 的 ssr /)1(39。 2  代表什么。 能不能不用电阻而用等值的感抗和容抗代替。 为什么。 解：两者的 T形等效电路 在“ T”字上无差别，。