电机拖动基础 第四章 异步电机(一)
第四章异步电机（一）——三相异步电动机的基本原理
(asynchronous or induction machine——basic operation principle of three-phase asynchronous motor)
1.定义：异步电机（也叫感应电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。
2.应用：主要作电动机使用，去拖动各种生产机械。
3.异步电动机的优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高。
4.异步电动机的缺点:功率因数较差。异步电动机运行时，必须从电网里吸收滞后性的无功功率，它的功率因数总是小于１。
5.异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。所以，异步电机又叫感应电机。
6.异步电动机的种类
（1）按定子相数分
①单相异步电动机；②两相异步电动机；③三相异步电动机。
（2）按转子结构分
①绕线式异步电动机；②笼式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压异步电动机、低压异步电动机之分。其它还有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异步电机等。
4.1三相异步电动机的工作原理及结构
（basic operation principle and structure of three-phase
asynchronous motor）
一、三相异步电动机的工作原理和运行状态(basic operation principle and operation states)
（一）工作原理
三相异步电动机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁场。若转子不转，转子笼型导条与旋转磁场有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受力f，用左手定则确定受力方向。
转子受力，产生转矩T，为电磁转矩，方向与旋转磁场同方向，转子便在该方向上旋转起来。转子旋转后，转速为n，只要n＜n s（ n s为旋转磁场同步转速），转子导条与磁场仍有相对运动，产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力，转子继续旋转，稳定运行在T=T L。
概括：
1. 电生磁：定子绕组接到三相电源上，定子绕组中将流过三相对称电流，气隙
中将建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场，转速为：1
60s f n p
=；
2. 动磁生电：转子绕组产生电动势并在转子绕组中产生相应的电流；转子自身闭合；
3. 电磁力定律：转子带电导体在磁场中受电磁力的作用，并形成电磁转矩，推动电机旋转起来。
思考：1）n 和n s 是否可以相等？ 2）电机的转向由谁决定？3）何谓异步？ **说明：①转子转动方向与电流相序有关，若要改变转向，只需改变相序，即对
调任意两根电源线。
②转速n ﹤同步转速n s
（二）三种运行状态(three operation states)
1）转差率定义：s s
n n
s n -=
转差率是表征异步电动机运行状态的基本参数。 起动瞬间：n=0,S=1； 理想空载：n ≈ n s ，s ≈0； 正常运行：s N =0.01～0.06； ∴n=(1-s) n s
二、基本结构(basic structure) 由定子、转子、气隙组成。
1. 定子： 定子铁心：磁路一部分，低硅钢片0.5mm (stator) 定子绕组：电路一部分，铜线
机 座 ：固定和支撑定子铁心
2. 转子： 转子铁心：磁路一部分, 低硅钢片0.5mm (rotor) 转子绕组： 笼型绕组
转轴 绕线式绕组
3. 气隙(gap)：对于中小型异步电机，气隙一般为0.1～1mm ；为了降低电机的
空载电流和提高电机的功率，气隙应尽可能小。
4.2三相异步电动机的铭牌数据(type and rated values)
一.型号
例如：Y 112S-6
极数6极 短机座
规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机 二.接线
对于三相异步电动机定子绕组可以接成星形或三角形。 三.额定值
①额定功率P N : 电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功率，单位为W ，kW 。
②额定电压U N : 电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压，单位为V 。
③额定频率f N ：50Hz 。
④额定电流I N ：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A 。
⑤额定转速n N ：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min 。
对于三相异步电动机，额定功率：
N N N N N I U P ?ηcos 3=
⑥额定功率因数cos N φ：指电动机定子加额定负载时，定子边的功率因数。
4.3 三相异步电动机的定子绕组
(winding of stator)
一、交流绕组的一些基本知识和基本量 (basic knowledge and concept of alternating current winding) 1.交流绕组的基本要求
①三相绕组对称，以保证三相电动势（或磁动势）对称； ②在导体数一定时，力求得到尽可能大的电动势和磁动势； ③电动势和磁动势波形尽可能接近正弦波形；
④用铜量少、工艺简单，便于安装检修。
2. 交流绕组的分类
1）按槽内层数分，可分为单层和双层绕组。其中，单层绕组又可分为链式、交叉式和同心式绕组；双层绕组又可分为叠绕组和波绕组。 2）按相数分，可分为单相、两相、三相及多相绕组。 3）按每极每相槽数，可分为整数槽和分数槽绕组。
三相双层绕组能较好地满足对交流绕组的基本要求 ，应用最广泛。
基本概念(basic concept)
（1）极对数：指电机主磁极的对数，通常用p 表示。 （2）电角度：一对主磁极所占的空间距离，称为360°的空间电角度。 （3）机械角度：一个圆周真正的空间角度为机械角度360°。显然，电角度=极对数×机械角度。
（4）槽距角：相邻两槽间的距离用电角度表示，叫做槽距角，用α 表示。
1
360p Q α?=
（5）极距：指电机一个主磁极在电枢表面所占的长度。其表示方法：
1
22Q D
p
p
πττ=
=
或 （6）每极每相槽数：在交流电机中，每极每相占有的平均槽数q 是一个重要的参数，如电机槽数为Z ，极对数为p ，相数为m 。则得：
1
2Q q pm
=
q=1的绕组称为集中绕组，q>1的绕组称为分布绕组。 （7）线圈节距y 1：整距y 1=τ；短距y 1<τ； y 1>τ为长距。 （8）相带：60°相带，分相AZBXCY
二、交流绕组的排列和联结（analysis with example ） 1.步骤： ①计算极距
②计算槽距角α；
③计算每极每相槽数q ； ④分相：采用60°相带； ⑤画展开图；
⑥端线连接，线圈组，一相绕组。 2.举例：简单情况 P101，2p=4，Q 1=24
4.4三相异步电动机的定子磁动势及磁场 (mmf and magnetic field of stator winding)
1.定性分析绕组的基波磁动势的性质；
2.分析方法：线圈->线圈组->一相绕组->三相绕组合成磁动势。
一、单相绕组的磁动势—脉振磁动势
(fundamental mmf of single-phase winding--pulsating mmf) （一）整距线圈的磁动势
设气隙均匀，通以正弦交流电流，cos i t ω=，N y 匝，则每个气隙上的
磁动势为：1(,)cos ()cos 22
y y y ym f x t N i N I t F x t ωω=
==
*结论：①波形：矩形波；
②脉动磁动势：空间位置固定、幅值大小和方向随时间而变化的磁动势。
③分解：
111()cos
cos3cos5ym y y y F x F x F x F x πππ
τττ
=+++ (,)()cos 110.9[cos cos3cos5]cos 35y ym y f x t F x t
N I x x x t
ωπππ
ωτττ==-++ 其中：x τπ用电角度表示的空间距离。
④基波磁动势的幅值：14
0.92y y y F N I N I π=
= ⑤ν次谐波磁势的幅值：10.9sin 1,3,52
y y F N I νπ
ν
νν==
⑥基波磁动势的性质：按正弦规律变化的脉动磁动势。
（二）线圈组的磁动势（q 个） 1.整距分布：分布系数，折扣 基波 11110.9()q y q y q F q F k q N I k
== 1sin
2sin 2
q q q k q q α
α
==
个分布线圈基波磁动势矢量的几何和）个分布线圈基波磁动势矢量的代数和 当q =1时，k q 1=1，称为集中绕组。
谐波 10.9()q v y v q v y q v F q F k q N I k v
== sin
2sin
2
q q k q ννα
να= 采用分布绕组：减少谐波含量，改善磁动势波形。 2. 短矩分布（双层）：短距系数，折扣
基波 111111122(0.9)0.9(2)q y y q y y q y F F k qN Ik k qN k k I φ===
11sin 2
y y k πτ=
=各整距线圈线圈组基波磁动势矢量的几何和
各整距线圈线圈组基波磁动势矢量的代数和
谐波 2v qv yv F F k φ= 1s i n
2
yv y k v π
τ= 采用短距绕组：减少谐波含量，改善磁动势波形。 （三）单相绕组的磁动势
绕组系数 基波 K w 1= K y 1K q 1 谐波 K w ν= K y νK q ν
它计及由于短距和分布引起线圈组电动势减小的程度。
相绕组的磁动势不是一相绕组的总磁动势，而是一对磁极下该相绕组产生的磁动势。
1.单层绕组：q 个线圈产生的磁动势，即
基波 111111110.90.90.9q y c y q y y q y w I N
F F k I qN k k qN k k k I a p
φ====
式中N —— 电机每相串联匝数，N =(p/a )qN y ； I —— 相电流；
a —— 电机每相并联支路数；
谐波 0.90.9q y q v y w I N I N
F F k k k k v p p
φνννν
νν===
2.双层绕组： 2q 个线圈产生的磁动势，即
1q11111
F 20.9(2)0.9(2)y c y q y c y w F k I qN k k I qN k φ===
111(2)0.9
0.9y w w p qN I N
F k k I a p p
φ==
式中 N —— 电机每相串联匝数，N =(2p/a )qN y ； 谐波 110.9
0.9wv
v qv yv Nk N F k k I I v p v p
φ== 单相基波磁动势分量为：
111(,)cos cos
0.9cos cos w Nk f x t F t x I t x p φφππ
ωωττ
== 单相绕组的磁动势结论：
（1）空间位置固定的脉振磁动势，其在电机的气隙空间按阶梯形波分布，幅值随时间以电流的频率按正弦规律变化。
（2）可分解为基波和一系列奇次谐波。采用短距和分布绕组对基波磁动势的影响较小，而对各高次谐波磁动势有较大的削弱，从而改善了磁动势的波形。 （3）基波的极对数就是电机的极对数，而v 次谐波的极对数p v =vp 。 二、三相绕组的磁动势----旋转磁动势
(fundamental harmonic mmf of three phase winding —rotating mmf) 圆形旋转磁动势 基波
三相绕组合成磁动势的分析方法主要有数学分析法和波形叠加法。 ①数学法：
111111cos
cos cos(120)cos(120)cos(240)cos(240)
A B C f F x t f F x t f F x t φφφπ
ωτπ
ωτπ
ωτ
==--=--
分解后相加的三相合成磁动势为：1113(,)cos()cos()2f x t F t x F t x φππ
ωωττ
=-=-
F 1为三相合成磁动势基波的幅值，即: 1113 1.352w N
F F k I p
φ==
三相合成磁动势基波的转速为: 11
602602s f f n p p
ππ?==
②图解法：波形叠加法
*结论：⑴三相对称绕组流过三相对称电流产生的合成基波磁动势为圆形旋转磁
动势；
⑵性质：①幅值：1113 1.352w N
F F k I p φ=
=； ②转速：1
60s f n p
=；
③转向：从载有超前电流相转到载有滞后电流相；
④某相电流达最大值时，合成磁动势的幅值恰好在该相绕组的轴线上 。
小结：单相绕组------脉动磁动势；
三相绕组------旋转磁动势。
三.三相异步电动机的定子磁场
1.主磁场：三相基波合成磁动势建立，主要。
2.谐波磁场：分量很小。绕组谐波磁动势在气隙中的旋转磁场，也在绕组中感应出电动势，感应电动势的频率:
11606060
s
v v s v vp n p n pn v f f ?==== 绕组谐波磁场在绕组自身的感应电动势的频率与产生绕组谐波磁动势的基波电流频率相同，可与基波电动势相量相加。因此把绕组谐波磁场归并到绕组漏磁场中，成为电枢绕组漏抗的一部分。——扰动
4.5三相异步电动机定子绕组的电动势
(emf of stator windings)
一、线圈的感应电动势(fundamental emf of alternating winding) 1.一根导体的电动势
当气隙磁场的磁通密度B δ在空间按正弦波分布时，设其最大磁密为B m1，则： B δ= B m1sinα
当导体切割气隙磁场时：1sin sin cl m clm e B lv B lv t E t δωω===
导体电动势的有效值为：c111m E B l τ
===
①电动势频率：160s
n f p
=
②电动势波形：由e=BLV 可知，由气隙磁密沿气隙分布的波形决定； ③基波电动势大小：c1112.22E f =Φ
式中：1Φ为每个磁极基波电动势的大小。
2.整距线圈电动势
1()1114.44c y y y E N f N τω==
Φ=Φ 3.短距线圈电动势 1()1114.44c y y y E f N k τ<=Φ 短距系数 2
sin 11π
τy k y = 二、线圈组的感应电动势(fundamental emf of winding group) q 个线圈组成，集中绕组：11()1114.44q y y y E f qN k τ<=Φ
分布绕组：11()(1)11111114.44 4.44q y q y y q y w E f qN k k f qN k τ<>=Φ=Φ
分布系数：2sin
2
sin 1α
αq q k q =
物理意义：
绕组系数：111q y w k k K = 物理意义:
三、相绕组的感应电动势—相电势 (fundamental emf of single-phase winding-- phase emf)
一相绕组中的基波电动势：11114.44w E f Nk φ=Φ
单层绕组：y pqN N a =； 双层绕组：2y
pqN N a
=
v 次谐波磁场，其极对数为基波的v 倍，而极距则为基波的1/v 。谐波磁场随转子旋转而形成旋转磁场，其转速与基波相同，均为转子的转速n 。因此谐波磁场在定子绕组中感应电动势的频率为
116060
s
v v v vp n p n
v f f ===
v 次谐波电动势的有效值为
4.44 4.44v yv q v v w v v E Nk k f Nk f ?νν??==
2
sin sin 2sin 2
1α
πταv
q v k y v k q qv yv =
= v 次谐波绕组系数 w v y v q
k k k =
四、改善电势波形的方法（the method of improving emf wave）
1.定子绕组电动势高次谐波的不良影响
（1）电动势波形变坏；
（2）电机本身的附加损耗增加，效率降低，温升增高；
（3）使输电线上的线损增加，并对邻近的通信线路或电子装置产生干扰；（4）可能引起输电线路的电感和电容发生谐振，产生过电压；
（5）使感应电机产生附加损耗和附加转矩，影响其运行性能。
2.改善电动势波形的方法
尽量削弱电动势中的高次谐波，使电动势波形接近于正弦。方法有：
（1）使气隙磁场沿电枢表面的分布尽量接近正弦波。
（2）用三相对称绕组的联结来消除线电动势中的3次及其倍数次奇次谐波电动势。
（3）用短距绕组来削弱高次谐波电动势。
（4）用分布绕组削弱高次谐波电动势。
（5）用斜槽或分数槽绕组削弱齿谐波电动势。
作业:4-1，4-3，4-5，4-11，4-18，4-19
电机与拖动第3章习题解答
第3章习题解答 3.4.2解：（1） (2) 3.5.3解： (1) 转子开路时 (2) 转子堵转时 3.6.2解: 1z 48q=42mp 232==??1p 360236015z 48α????===?p1y 10k sin 90sin 900.96612τ??=?=??= ???s115sin 4sin q 22k 0.95815qsin 4sin 22αα???? ???===??1w111m 4.44k f 4.440.92580500.014230()E N V =Φ=????=2s w222m 4.44k f 4.4410.520.0140.062()E N V =Φ=????=w1p1s1k k k 0.9660.9580.925==?=1w11110.9m k 0.930.9258015749.25()2p 4N I F A ????===2w22220.9m k 0.93810.53401453.5()2p 4N I F A ????===1m 3801 4.9884.89()10.8j 16j75A Z Z U I ===∠-?++++ 1'm 21'm 238074.570.29()1(6j75)(1j4)0.8j 16j751j4U A Z Z Z Z Z I ===∠-?+++++++++ 2''2Cu u1u211112222 2 2e 1m 0al Cu e 02212al m m 30.71830.423.261329() m 383216() 13292165002405() 3.14 n=100144015072() 303015072245017117()C C F F P P P R I R I W P R I W P P P P W P T W P P P W π=+=+=??+??===??==++=++==??==+=+=
电机与拖动 第二章 自测题答案
1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN，电枢回路不串电阻的条件下，n 和Tem的关系。 2. 直流电动机的起动方法有降压起动、电枢回路串电阻起动。 3. 如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是能耗制动瞬间电枢电流的2倍。 4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。 5. 拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。 （二）判断题： 1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。（×） 2. 直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都将突变。（√） 3. 提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（√） 4. 他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（×） 5. 他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（√）（三）选择题： 1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②） ①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义； ②系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量； ③系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 1.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化， 那么这条人为特性一定是:（③） ①串电阻的人为特性；②降压的人为特性； ③弱磁的人为特性。 3. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（②） ①为了使起动过程平稳；②为了减小起动电流； ③为了减小起动转矩。 4当电动机的电枢回路铜耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于（②） ①能耗制动状态；②反接制动状态；③回馈制动状态。 5. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（②） ① I1
电机与拖动基础考点总结
考点总结 第四章 e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】 第五章 一、直流电机的励磁方式： I I I f I I f1图5-15直流电机的励磁方式 a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式 a) b) c) d) 按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种： ○ 1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N P N P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值： N N N I U P ?= 2. 电枢电动势a E 直流电机的电动势：n C E e a ?Φ?=（单位 V ） e C 为电动势常数 a Z n C P e 60?= （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数） 3. 电磁转矩e T 直流电机的电磁转矩：a T e I C T ?Φ?= （单位m N ?） T C 为转矩常数
a Z n C P T ??= π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数） 4. 常数关系式 由于 55.9260 ≈=π e T C C 故 e T C C ?=55.9 三、直流电机 (一) 分类：直流电动机和直流发电机。 直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能 (二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】) I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路 a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路 a) b) 1. 电压方程： 励磁回路：f f f I R U = 电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势) 其中 Φn C E e a = 2. 转矩方程：0L e T T T += 3. 功率方程： ○ 1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P (注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率) 电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ? 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P == 电枢回路输入的电功率： ()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ?+=+=+== (2a a Cua I R p =?——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率) 且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI a Z n ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==? == 即ωe a a T I E =
电机及拖动 第四章 习题
第四章三相异步电动机 思考题与习题 4.1三相异步电动机为什么会旋转，怎样改变它的转向。 4.2 什么是异步电动机的转差率？如何根据转差率来判断异步电机的运行状态？ 4.3 在三相绕线转子异步电动机中，如将定子三相绕组短接，并且通过滑环向转子绕组通入三相交流电流，转子旋转磁场若为顺时针方向，问这时电动机能转吗？如能旋转，其转向如何？ 4.4 异步电动机为什么又称感应电动机？ 4.5 异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 4.6 假如有一台星形联结的三相异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组（如U、V相）立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状态如何，试画图分析。 4.7 一台三相单层绕组电机，极数2p=4，定子槽数Z=36，每相并联支路数a=2，试列出60o相带的分相情况，并画出三相单层交叉式绕组展开图。 4.8 一台交流电机，Z=36，2p=4，y=7，a=2。试列出60o相带分相情况，并画出双层叠绕组的展开图。 4.9 试述短距系数k y1和分布系数k q1的物理意义？ 4.10 交流电机一相绕组电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？哪些由构造决定？哪些由运行条件决定？
4.11 一台三相双层绕组电机，Z=36，2p=4，?1=50H z，y1=7/9τ，试求基波、五次谐波与七次谐波的绕组系数，若完全消除五次谐波分量，y1应取多少？实际中，本题采用短距的方法能否将五次谐波电动势完全消除？ 4.12 一台4极，Z=36的三相交流电机，采用双层叠绕组，a=1，y1=7/9τ，每个线圈匝数N c=20，每极气隙基波磁通Φ1=7.5 × 10-3Wb，试求每相绕组基波电动势的大小？ 4.13 交流电机单相绕组基波磁动势的幅值大小、位置和脉动频率与哪些因素有关？其中哪些因素由构造决定？哪些由运行条件决 定？ 4.14 交流电机三相绕组合成基波圆形旋转磁场的幅值、空间位置、转速和转向各与哪些因素有关？其中哪些因素由构造决定？哪些由 运行条件决定？ 4.15 一台50H z交流电机，通入60H z的三相对称交流电流，设电流的大小不变，问此时基波合成磁动势的幅值大小、转速和转向如何变化？ 4.16 三相绕组中通入三相负序电流时，与通入幅值相同的三相正序电流时相比较，磁动势有何不同。若通入三相同相位的交流电流时又如何？ 4.17 若在两相对称绕组中（两相绕组匝数相同，在空间相隔90o 电角度），通入对称的两相电流，试证明两相的合成磁动势为旋转磁动势。
电机学第三章作业答案
3.1答：直流发电机工作时总是朝一个方向转动，磁极固定不动，所以每个磁极下的导体中流 过的电流和电压方向恒定不变，当导体转到某一磁极下，导体经由换向片和电刷接触输出电能，又由于电刷和磁极相对静止，所以该磁极下的电刷上的电压极性恒定不变，故能发出直流电。 如果没有换向器，就不能把每个磁极下电枢上流过的方向不变的电流引出，电机不能发出直流电流。 3.2答：（1）直流电。电刷与磁极同时旋转，这样就能保证电刷与磁极相对静止，这样电刷引 出的还是与其对应磁极下的方向不变的电流，故发出直流电。 （2）交流电。电刷与电枢同时旋转，电刷与磁极发生相对运动，电刷在N极和S极下不停的变换，这就导致电枢一会儿引出的时N极下的方向不变的电流，一会儿引出的时S极下的方向不变的电流，由于N极和S极下导体中的电流方向相反，所以，电刷引出的是交流电。 3.3答：直流电动机电刷两端接入直流电，换向器与电刷交替接触，这样就保证了所有导体转 动时在每一个磁极下流过的电流方向不变，从而使得每一根导体产生的电磁转矩方向不变，电枢从而产生恒定转矩，拖动负载向一个方向转动。 3.5方向不变：①④⑤⑥ 方向交变：②③⑦ 3.6因为励磁绕组绕在电机的定子上，由其产生的励磁磁通与定子相对静止，所以不能产生感应电动势。而电枢绕组绕在转子上，转子与定子做相对运动，电枢绕组切割励磁磁力线，产生感应电动势。 3.7
3.8电枢的几何中性线：相邻两主极间的中心线称为电枢的几何中性线 换向器上的几何中性线：当元件轴线与主极轴线重合时，元件所接两片换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线（电动势为零的元件所接的两换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线）。 换向器上几何中性线由元件结构决定：对于对称元件，换向器上的几何中性线与主极轴线重合；对于非对称元件，换向器上的几何中性线偏离主极轴线一个角度，这个角度与元件不对成度相等； 在实际电机中的位置：电刷的中心线上。 3.9解：（2） 120 524i Z y p ε= ±== 1k y y == 21154y y y =-=-=- 绕组展开图如下所示：
电机与拖动第二章 习题解答
第二章 电力拖动系统的动力学基础 2-9解： n L J L J e n e n 1 J 1 图2-16 三轴拖动系统 e J 折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量为 2222221L e 1L e e 222()()75015015()16()10015001500 20(N m ) n n GD GD GD GD n n =++=+?+?=? 折算到电动机轴上的负载转矩为 L L L c 1L c1c2725(N m)150015000.90.8750150 T T T j j j ηηη''= ===???? 2-10解： J 1 n e J 2 n r v L J L n L J e 图2-18 提升机构n （1）提升速度L v 依照电动机转速n 经过三级减速后，再转换成直线速度的关系，得 L n j n =，321j j j j =，L 123n n n j j j j == L L πv Dn = L L 123π 3.140.21000π31.4(m /min)225 D v Dn n j j j ??====??
（2）折算到电动机轴上的静转矩L T 根据功率平衡原则，折算到电动机轴上的静转矩为 L L L c F v T ωη= 这里，0L L G G G F +==，L π60D n v j = ， 2π60n ω=，所以 0L c () (1500100)0.1210(N m)2250.8 D G G T j η++?===???? （3）折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量2GD 题中未给出系统中间传动轴和卷筒的飞轮惯量，可用放大系数δ近似估计。今取1.2δ=，则折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量为 222L e 022365()()31.41.210365(1500100)( )60100012.16(N m ) v GD GD G G n δ=?++=?+?+??≈?
《电机与拖动》作业及答案
《电机与拖动》 一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题) 1．电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场 (A) 不存在 (B) 存在 (C) 不好确定 正确答案：B 2. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。 (A) 线性磁路 (B) 非线性磁路 (C) 任何磁路 正确答案：A 二、判断题(判断正误，共4道小题) 3. 电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。 正确答案：说法正确 4. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 正确答案：说法错误 5. 铁芯叠片越厚，铁耗越小。 正确答案：说法错误 6. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。 正确答案：说法错误 三、主观题(共2道小题) 7. 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？ 参考答案： 答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。 由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。
8. 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 试比较交流磁路和直流磁路的异同点。 参考答案： 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势 电机与拖动I第2次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题) 1. 直流电动机的额定功率指（） (A) 转轴上吸收的机械功率 (B) 转轴上输出的机械功率 (C) 电枢端口吸收的电功率 (D) 电枢端口输出的电功率 正确答案：B 2. 一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（） (A) 减少一半 (B) 保持不变 (C) 增大一倍 (D) 增大二倍 正确答案：B 二、判断题(判断正误，共1道小题) 3. 直流电机工作在任何运行状态下，感应电动势总是反电动势。 正确答案：说法错误 三、主观题(共9道小题) 4. 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？ 参考答案： 答：直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。如果没有换向器，直流机不能发出 直流电，而只能发出交流电。 5. 什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 参考答案：答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。 6. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、n、E、U 的方向有何不同？能量转换关系如何? 参考答案：
电机及拖动 第二章习题答案
第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系 统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速， 即 。实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实 际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ=N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 200ΦΦΦΦ-=-='
2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额 定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： 2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械 特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处， 满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em （一）填空题： 1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。 2. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。 3. 一台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=，则此时转子 转速为950r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为50r/min，定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为0r/min。 4. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50H z的对称交流电流，其合成磁动 势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 5. 一个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁动势。 6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为。 7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模 拟总机械功率的等值电阻。 8. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 （二）判断题： 1. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子旋转磁动势之间都是相对静止的。（√） 2. 三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。（√） 3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。（√） 4. 通常，三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。（√） 5. 三相异步电动机转子不动时，转子绕组电流的频率与定 子电流的频率相同。（√） （三）选择题： 1. 若在三相对称绕组中通入i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于： （③） ① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上； ③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某一位置。 2. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是：（③） ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大； ③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 3. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于：（①） 第二章 直流电动机得电力拖动 2、1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械得系统为电力拖动 系统。一般由电动机、生产机械得工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2、5 答：电动机得理想空载转速就是指电枢电流I a =0时得转速， 即 。实际上若I a =0，电动机得电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定得机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定得电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定得电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身得空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要得电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应得转速略低于理想空载转速，这就就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0就是理想空载，对应得转速n 0称为理想空载转速；就是I a = I a0实际空载，对应得转速n 0’得称为实际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 2、7答：固有机械特性与额定负载转矩特性得交点为额定工作点， 额 定工作点对应得转矩为额定转矩，对应得转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： Φ = N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 20 0ΦΦΦ Φ-=-=' 2、8 答：电力拖动系统稳定运行得条件有两个，一就是电动机得机械特性与负载得转矩特性必须有交点；二就是在交点（T em =T L ）处，满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em 电机与拖动基础习题1(第3-6章) 第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分? 直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空 载运行时的转向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电 枢铜损耗随负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 7、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去 磁作用很明显,对机械特性有什么影响？ 因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。 二、计算题： 1、某他励直流电动机的额定数据为: P N = 17kW, U N =220V, n N = 1500 r / min,ηN = 0 .83。计算 I N , T2 N及额定负载时的P1 N。 电机与拖动基础习题1（第3- 6 第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分? 直流电机的主磁路主要包括; 主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空载运行时的转 向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向; 也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向; 也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电枢铜损耗随 负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1) 励磁绕组铜损耗;(2) 机械摩擦损耗;(3) 铁损耗;(4) 电枢铜损耗;(5) 电刷损耗;(6) 附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时, 铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起, 当负载增加时, 电枢电流同 时增加, 电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功 第五章 5 . 1 什么是直流伺服电机的电枢控制方式?什么是磁场控制方式? 答: 将直流伺服电机的电枢绕组接控制电压,励磁绕组接恒定电压的控制方式称为电枢控 制方式;将励磁绕组接控制电压, 电枢绕组接恒定电压的控制方式称为磁场控制方式。 5 . 2 为什么直流伺服电机常采用电枢控制方式而不采用磁场控制方式? 答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时, 控制电压加在电枢绕组上, 励磁绕组接恒定电压, 控制精度高,线性度好; 采用磁场控制方式时, 电枢绕组接恒定电压, 控制电压加在励磁绕组 上,由于磁路的非线性, 控制精度较差,性能较差,所以直流伺服电机常采用电枢控制方式而不 采用磁场控制方式 5 . 3 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压是多少?与负载大小有什么关系? 答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压 0C U = T C RT ,与负载大小成正比。 5 . 4 常有哪些控制方式可以对交流伺服电机的转速进行控制? 答: 或通过改变控制电压的幅值,或改变控制电压的相位,或同时改变控制电压的幅值和相 位,都可以对交流伺服电机的转速进行控制,所以常有幅值控制、相位控制和幅值—相位控制 等三种控制方式对交流伺服电机的转速进行控制。 5 . 5 何谓交流伺服电机的自转现象?怎样消除自转现象?直流伺服电机有自转现象吗? 答: 转动中的交流伺服电机在控制电压为零时继续转动而不停止转动的现象,称为交流伺 服电机的自转现象。增加交流伺服电机的转子电阻可以消除自转现象。直流伺服电机没有自 转现象。 5 . 6 幅值控制和相位控制的交流伺服电机,什么条件下电机气隙磁动势为圆形旋转磁 动势? 答: 当控制电压C U 与励磁电压f U 大小相等、相位差为090时, 幅值控制和相位控制的交 流伺服电机,其气隙磁动势为圆形旋转磁动势。 5 . 7 为什么交流伺服电机常采用幅值-相位控制方式? 答: 幅值-相位控制方式只需要电容器和电位器,不需要复杂的移相装置, 控制设备简单;而 幅值控制方式或者相位控制方式都需要移相装置,所以交流伺服电机常采用幅值-相位控制 方式。 5 . 8 为什么直流测速发电机的转速不宜超过规定的最高转速?为什么所接负载电阻不 宜低于规定值? 答: 直流测速发电机的转速愈高,感应电动势就愈大,当负载不变时,电枢电流也愈大, 电枢 反应的去磁作用就愈强,输出的端电压下降愈多,误差愈大。负载电阻愈小, 电枢电流也就 愈大, 电枢反应的去磁作用就愈强, 误差愈大。所以直流测速发电机的转速不宜超过规定 第四章三相异步电动机 思考题与习题答案 4.3答：能转，转向为逆时针方向。 当转子绕组通入三相交流电流时，将产生旋转磁场，同步转速为n1，假定旋转磁场为顺时针方向，那么定子绕组便产生感应电动势和感应电流，此电流在磁场的作用下又会产生电磁转矩（顺时针方向），但因定子不能转动，故反作用于转子，使得转子向逆时针方向旋转。4.5 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。4.6 答：U、V两相定子绕组通入直流电流I f方向如图4.2a所示，它产生恒定方向的磁场（如图4.2b所示，方向向左）。由于惯性转子仍以原转向（假定为顺时针方向）旋转，则转子导体便切割定子恒定磁场感应电动势和电流（方向由“右手发电机”定则判定），此电流有的功分量与定子恒定磁场相互作用，转子导体受到图示方向力的作用，并形成逆时针方向的电磁转。 图4.2 题4.6图 4.9 答：基波短距系数k y1的物理意义：电机绕组采用短矩绕组后，其基波电动势比采用整距绕组时的感应电动势有所减少，短距系数k y1就表示所减少的程度。 基波分布系数k q1的物理意义：分布绕组的线圈组电动势等于集中绕组线圈组电动势打了一个折扣k q1，以此来计及分布绕组对基波电动势大小的影响。 4.11 解：要求绕组系数，首先应求出τ、q 和α。 五次谐波绕组系数k w5： 9598 .02 20sin 322sin 21=?== a q k q 9019 .09598.09397.01 1 1 =?=?=k k k q y w 1736 .021405sin 25sin 5-=?== γk y 2176.02 20 5sin 32 2035sin 25sin 25sin 1=????== a q qa k q 作业 一、磁路 1、磁铁内、外磁感线的方向是由N极到S极还是由S极到N极？磁铁外N到S，磁铁内S到N 2、自然界的物质按磁导率的不同，大体可分为哪两类？ 磁性物质和非磁性物质 3、非磁性物质可分为哪两种？ 顺磁物质和逆磁物质 4、磁性物质的磁性能包括哪几点？ 高导磁性，磁饱和性，磁滞性 5、直流铁心线圈电路的电流和功率怎样计算? I=U/R, P=U*I=R*I^2 6、交流铁心线圈电路的电压方程式是什么？各个物理量的物理意 义是什么？主磁通产生感应电动势有效值如何表示？ U=-E=(R+jX)I=-E+ZI U=4.44N*f*Φ N；线圈数f:频率Φ：主磁通 7、为什么交流铁心线圈电路当外加电压U和频率f不变时，主磁 通的最大值Φm 几乎是不变的？ 由公式U=4.44N*f*Φ得外加电压U和频率f不变时，主磁通的最大值Φm 几乎是不变 8、交流铁心线圈电路的有功功率包括哪两部分？ P=UI*cos& 线圈电阻上的损耗称为铜损耗，交变的磁通在铁心中产生的功率损耗称为铁损耗 9、画出交流铁心线圈电路等效电路图，并说明各元件的物理意 义？ E=-(R+jX)I 10、教材16页思考题1 --- 4。 二、变压器 1、什么是变压器？ 是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯) 2、变压器的作用？ 变换电压，在电力系统中用作电能的输送与分配，功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等 3、变压器的额定值有哪些？变压器满载工作时的特征是什么？ 额定电压，额定电流，额定容量，额定频率。 4、画出变压器的T型等效电路图、说明各元件的物理意义、 写出折算后的基本方程式。 5、什么是变压器可变损耗、不变损耗? 6、变压器并联运行的理想状态是什么？ 7、变压器理想并联运行的条件是什么？ 8、自耦变压器的视在功率由那两部分组成？ 9、电压互感器和电流互感器使用时注意事项分别是什么？ 三、异步电动机的基本理论 1、什么是机械角度和电磁角度？ 2、三相异步电动机是怎样旋转起来的？ 3、什么是转差率、同步转速、转子转速？ 4、异步电动机各种运行状态及转速、转差率范围是什么？ 5、三相异步电动机的额定值包括哪些? 三相异步电动机满载工作时有何特点？ 6、三相异步电动机定子每相绕组中的感应电动势的有效值。 7、为什么说当电源电压和频率比值一定时，定子主磁通的最大值Φm 几乎是不变的？ 8、请说明E2s、E2、X2s、X2、f1、f2物理意义，说明E2s和E2、X2s 和X2、f1和f2的关系。 9、画出三相异步电动机的T性等效电路图、说明各元件的物理意义、写出折算后的基本方程式。 10、叙述三相异步电动机能量传递过程。 11、在梯形等效电路中R2＇（1-S）/S的物理意义是什么？ 12、电磁功率和铜损耗功率之间的关系是什么？电磁功率和机械功率之间的关系是什么？ 13、单向异步电动机的起动方法有哪些? 计算题：1、本章例题。 2、3.2. 3、3.3.1、3.5.1、3.5.3、3.6.5. 四、异步电动机的电力拖动 1、三相异步电动机的三种电磁转矩表达式是什么？各自有什么用途？ 2、什么是三相异步电动机的固有特性和人为特性？人为特性都包括哪些?固有特性有哪些特殊点及相关参数是什么？ 3、负载的机械特性有哪些？ 第五章 变压器 5-10 解：（1）变压器的电压比为 '1L 2 L 6008.668 N R k N R == == 回路电流 ' 0L 1200.1(A)600600 E I R R ===++ 负载上获得的功率 2' 2L L 0.16006(W)P I R ==?= 信号源的输出功率 2' 20L ()0.1(600600)12(W)P I R R =+=?+= 效率 L 6 100%100%50%12 P P η= ?=?= （2）如果负载直接接至信号源，回路电流为 0L 120 0.197(A)6008 E I R R ==≈++ 负载上获得的功率 22L L 0.19780.31(W)P I R ==?= 信号源的输出功率 220L ()0.197(6008)23.6(W)P I R R =+=?+≈ 效率 L 0.31 100%100% 1. 31%23.6 P P η= ?=?≈ 5-11 有一台单相变压器，已知1 2.19R =Ω，115.4X =Ω，20.15R =Ω，20.964X =Ω， f 1250R =Ω，f 12600X =Ω，1876N =匝，2260N =匝，26000V U =，2180A I =，2cos 0.8 ?=（滞后），试用T 型等效电路和简化等效电路求1U 和1I 。 解：电压比12876 3.37260N k N ==≈ （1）T 型等效电路如下图所示 ' 2222 3.370.15 1.70(Ω)R k R ==?≈ '2222 3.370.96410.95(Ω)X k X ==?≈ 以2U 为参考向量，设260000V U =∠，则218036.87A I =∠- ' 2 2 3.3760000)202200(V)U kU ==?∠=∠ . 2' 218036.8753.4136.87(A ) k 3.37 I I ∠-= =≈∠- ''''22220f f ()20220053.4136.87(1.710.95) 1.6396.89(A)+125012600 U I R jX j I R jX j --+-∠-∠-+= =≈∠+ ' 1021.6396.8953.4136.8754.1737.5854.17142.42 (A )I I I =-= ∠-∠-≈-∠-=∠ '' 111122221110f f (j )(j )(j )(j ) 54.1737.58(2.19j15.4) 1.6396.89(1250j12600)21243.66 2.77(V) U I R X U I R X I R X I R X =+--+= +++=-∠-?++∠?+≈-∠‘’ （2）简化等效电路如下图所示，将相关参数折算到高压侧来计算 ' sh 12 2.19 1.70 3.89()R R R =+=+=Ω ' sh 1215.410.9526.35()X X X =+=+=Ω sh sh sh j 3.89j26.3526.6481.6()Z R X =+=+=∠?Ω 以'2U 为参考向量，设' 2 6000 3.370202200(V)U =?∠?=∠? ' 2218036.8753.41-36.87(A)3.37 I I k ∠-? = =≈∠? ' 12 53.41-36.8753.41143.13(A)I I =-=-∠?=∠? ' 121sh 202200(-53.41-36.8726.6481.6)-20220-1422.8444.7221254.59 2.7(V) U U I Z =-+=-∠?+∠??∠?=∠?=-∠? 1第二章 折算后二次绕组电流、电压、电动势 2 2'I I k = 22'U kU = 22'E kE = 折算后二次绕组 0X = 222'X k X = 2'L L Z k Z = 低压空载试验 励磁阻抗模1 00U Z I = 励磁电阻 0020 P R I = 励磁电抗0X = 高压短路试验 cu S P P = 75S Z = 2 1s s P R I = s X = 铜线绕组75234.575234.5s s R R θθ+= + 铝线绕组7522875 228s s R R θθ +=+ 75S Z = 电压调整率1221(cos sin ) *100%N R s s N I V R X U ??=+ 效率2 2 20N N S s s P P βληβλβ=++ 产生最大效率的条件：2 0S p P β=即Fe Cu P P = 产生最大效率时的负载系数max β= 理想运行条件 （1）两台变压器的功率比 11:::I II LI LII SI SII S S I I Z Z == (2) ::I II NI NII S S S S = ::LI LII NI NII I I I I = (3)总负载和总负载功率 L LI LII I I I == I II S S S =+ 第三章 同步转速：1 060f n p = 转差率：00n n s n -= 电磁转矩的大小：22cos T m T C I ?=Φ 槽距角：.360 p z α= 极距：2z p τ= 每极每相槽数：2z q pm = 额定功率因素：N λ= 定子电路的电动势平衡方程式 11111()U E R jX I E Z I ? ? ? ? ? =-++=-+ 每相绕组中的感应电动势E1在数值上为 11114.44w m E k N f =Φ 忽略R1和X1，1 111 4.44m w U k N f Φ= 22s N E s E = 21N f s f =电机与拖动第五章自测题答案
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